Что такое RISC-V
RISC-V (Reduced Instruction Set Computing — Five) — это набор команд для проектирования микропроцессоров. Микропроцессор — это устройство, которое обрабатывает информацию, выполняет инструкции компьютерной программы, арифметические и логические операции.
Стандарт разработала команда ученых из университета Беркли в 2010 году. В 2015 году был основан некоммерческий фонд RISC-V с целью создания открытого сообщества разработчиков программного и аппаратного обеспечения, основанного на RISC-V.
В чем прорыв?
Сама по себе технология не является новым изобретением. Стандарт основан на идеях компьютерной архитектуры, которым уже более 40 лет. Главный прорыв заключается в том, что RISC-V — это открытый стандарт и им может воспользоваться любой желающий бесплатно.
Именно благодаря такому подходу Массачусетский технологический институт внес архитектуру в список десяти прорывных технологий 2023 года. «РБК Тренды» ранее писал об этих технологиях.
Микропроцессоры встроены во многие электронные устройства, например, в компьютеры, ноутбуки, планшеты, смартфоны. До появления RISC-V производители электронной техники могли купить микропроцессор только у компаний, которые их производили, таких как Intel, NVIDIA, Qualcomm. Однако архитектура таких микропроцессоров закрытая и не универсальная. Если они не подходили к устройству, то производителям приходилось заказывать их дизайн и разработку за отдельную плату.
RISC-V же предлагает универсальный стандарт, который доступен всем. Поэтому и крупные производители, и программисты-любители могут спроектировать свой микропроцессор бесплатно.
Как устроен RISC-V
RISC-V включает в себя набор команд (инструкций), которые позволяют разработчикам запрограммировать базовые функции микропроцессора. Команды RISC-V можно разделить на несколько категорий:
- команды для выполнения арифметических и логических операций;
- команды для управления потоком выполнения программы;
- команды для чтения и записи данных в память;
- команды для чтения и записи данных в защищенные регистры, установки режима прерываний и т.д.
RISC-V имеет модульную структуру, поэтому разработчики могут выбирать только те команды, которые им нужны для конкретных задач.
Кроме того, RISC-V предоставляет механизмы для поддержки векторных операций, которые позволяют выполнить одну операцию сразу над несколькими данными. Это может быть полезно в областях, где требуется быстрое выполнение вычислений, например, графика, научные вычисления и т.д.
Где найти наборы команд RISC-V
Набор инструкций для RISC-V можно найти на официальном сайте RISC-V в разделе Specifications. Кроме того, стандарт постоянно дорабатывается и расширяется. Обновления можно скачать на странице Wikipedia. В документации описаны наборы команд и то, как ими воспользоваться.
Также существуют открытые проекты, которые используют RISC-V. В их документации можно найти много полезной информации. Примеры проектов:
- LLVM — набор инструментов для компиляции кода, который поддерживает архитектуру RISC-V;
- GNU Compiler Collection (GCC) — набор компиляторов — программ, которые переводят текст, написанный на языке программирования, в набор машинных кодов. Проект разрабатывает компиляторы для различных языков программирования, например, C, C++, Objective-C, Ada, Fortran и других, которые поддерживают архитектуру RISC-V;
- QEMU — эмулятор — программное обеспечение, которое позволяет одной компьютерной системе вести себя подобно другой компьютерной системе. Например, ПК выполнять функции планшета или смартфона. Эмулятор QEMU поддерживает множество архитектур, включая RISC-V, и может использоваться для тестирования и исправления ошибок программного обеспечения для этой архитектуры;
- FreeRTOS — операционная система реального времени с открытым исходным кодом, которая поддерживает архитектуру RISC-V. Операционная система реального времени — система, которая обрабатывает сигналы в строго определенное время;
- Rocket Chip — проект, разработанный в Университете Беркли, который предоставляет открытую реализацию процессора на базе архитектуры RISC-V.
Как на этом заработать
Существует несколько способов заработать на RISC-V, однако для этого потребуются знания и опыт в области электроники, программирования и архитектуры процессоров:
- разработка процессоров на базе RISC-V: можно использовать открытые спецификации (кодировки набора команд) RISC-V для разработки собственных процессоров и продавать их;
- разработка и продажа инструментов для RISC-V: можно разрабатывать и продавать различные инструменты, такие как компиляторы и отладчики — программы для устранения ошибок. Эти инструменты помогают разработчикам создавать программное обеспечение для процессоров RISC-V;
- разработка программного обеспечения для RISC-V. Можно разрабатывать программное обеспечение, работающее на процессорах RISC-V: операционные системы, приложения и драйверы устройств;
- образование: можно обучать разработчиков, как пользоваться RISC-V;
- консалтинг: если обладать экспертизой в области процессоров и архитектуры, то можно консультировать компании и проекты, использующие процессоры RISC-V.