Как ученые и стартаперы поставили под угрозу гегемонию Intel

Фото: RISC V

«RISC V определит развитие компьютерной индустрии на ближайшие 50 лет», — исполнительный директор фонда RISC V Foundation Рик О’Коннор в разговоре с журналом РБК полон оптимизма по поводу перспектив технологии. Архитектура набора команд (instruction set algorithm — ISA) RISC V — это базовый набор инструкций, с помощью которых работает процессор: ISA связывает элементы ядра, определяет программируемую часть «мозга» компьютера.

RISC V — opensource-проект, запущенный в 2010 году по инициативе группы исследователей из Университета Беркли во главе с профессором Крсте Асановичем. Для практического занятия ученым понадобилась технология производства микропроцессора, лицензировать которую им и их студентам оказалось не по карману. Пришлось браться за разработку самим — процесс занял три месяца.

Рик О’Коннор

(Фото: RISC V)

Когда архитектура была представлена, она вызвала всплеск интереса у энтузиастов по всему миру. Тогда Асанович встал во главе RISC V Foundation: сегодня эта некоммерческая организация объединила более 180 членов, среди них — Google, Nvidia, Samsung, IBM и другие компании (членство платное, от $99 в год для физлиц до $25 тыс. в год для «платиновых» корпоративных участников). Потенциальный прорыв в развитии архитектуры ставит под угрозу гегемонию таких гигантов, как Intel и AMD, на рынке центральных процессоров.

RISC V — наследник оригинальной RISC, разработанной в 1980-х. Система изначально позиционировалась как альтернатива глобальному стандарту — системе CISC (ее самая знаменитая разновидность — x86 от Intel), установленной в большинстве персональных компьютеров и рабочих станций. У обеих архитектур есть свои плюсы. Так, CISC проще с точки зрения кодировки. Для выполнения операции умножения, например, потребуется одна строчка кода, тогда как в RISC — четыре. Зато RISC превосходит конкурента в эффективности вычислений, поскольку при сопоставимой скорости требует меньше транзисторов на чипе и оставляет место для сверхбыстрой оперативной памяти в процессоре. С 1995 года большинство процессоров сочетают в себе обе архитектуры: перед исполнением команды CISC-инструкции в них преобразуются в набор более простых команд RISC.

Если x86 содержит в себе около 1,5 тыс. инструкций, то RISC V — всего 50. Эти инструкции составляют ядро, которое позволит запускать приложения, разработанные сегодня, спустя десятки и сотни лет, на процессорах, которые используют одну из итераций RISC V. Набор инструкций подстраивается под конкретные задачи, а «железо» становится модульным: к материнской плате с процессором можно подключать необходимые устройства и расширения. С этого года RISC V поддерживает Linux.

Развитие архитектуры — шанс отрасли вернуться к резким скачкам производительности: c 2007 по 2011 год максимальная частота процессора увеличилась с 2,93 до 3,9 ГГц, то есть на 33%, а с 1994 по 1998 год этот показатель вырос на 300%.

Главное преимущество RISC V для сторонних разработчиков — отсутствие роялти. Базовый набор для разработки доступен на GitHub, а вот за использование интеллектуальной собственности Intel и AMD необходимо платить. RISC V пригоден как для повседневного использования, так и для разработок в сфере искусственного интеллекта и интернета вещей, говорит О’Коннор. Правда, реальных проектов пока мало. Например, в 2016 году Nvidia представила микроконтроллер Falcon на основе архитектуры (компания планирует использовать ISA и в своих новых продуктах), а Western Digital переносит около 1 млрд ядер в год на RISC V и за счет этого улучшает инфраструктуру по обработке данных.

Асанович не забывает и о коммерческих перспективах RISC V. Он один из основателей компании SiFive, которая создает решения для монетизации возможностей архитектуры на чипе (SoC). Компания привлекла более $64 млн инвестиций, в том числе от прямых конкурентов — фонда Intel Capital. Еще более $300 тыс. собрали через краудфандинг. Команда SiFive состоит из тех, кто участвовал в разработке оригинального RISC и RISC V, а большая часть интеллектуальной собственности компании лежит в открытом доступе.

Разработку систем на чипе ведет и российский стартап Syntacore, резидент фонда «Сколково». Его возглавляет бывший сотрудник местного офиса Intel Александр Редькин. Syntacore входит в RISC V Foundation и является одним из первых в мире продавцов RISC V решений. Ядра от Syntacore можно использовать в качестве микроконтроллеров и для решения других задач, требующих небольших, но энергоэффективных вычислительных устройств.