Risc V

RISC-V (uttalas "risk-five") är en öppen standard instruktionsuppsättning arkitektur (ISA) baserad på etablerade reducerade instruktionsuppsättning dator (RISC) principer. RISC-V är en öppen instruktion set-arkitektur (ISA) som utvecklades vid University of California, Berkeley. RISC-V erbjuder en royaltyfri, modulär och flexibel ISA som kan användas för att designa både mikroprocessorer och mikrokontrollersystem utan kostnader för licensiering. Denna arkitektur har snabbt blivit populär inom både akademiska och kommersiella områden tack vare dess öppenhet och anpassningsbarhet.

Historia

RISC-V-projektet startade 2010 med målet att skapa en praktisk och öppen ISA som kan användas både akademiskt och industriellt. Ursprungligen utvecklades det som ett forskningsprojekt, men har sedan dess fått brett stöd och antagits av många stora teknikföretag som Google, NVIDIA och Western Digital.

Design och Arkitektur

RISC-V är designad som en modulär ISA, vilket innebär att den grundläggande ISA:n kan utökas med olika tillägg för specifika behov. Detta möjliggör skräddarsydda CPU:er som är optimerade för olika applikationer. Bas-ISA:n inkluderar grundläggande instruktioner för aritmetiska operationer, bitmanipulering, laddning och lagring, samt hopp och grenar.

Bas-ISA

RV32I: En 32-bitars bas-ISA med 47 instruktioner som hanterar grundläggande funktioner. RV64I: En 64-bitars variant av bas-ISA:n.

Öppen standard

Till skillnad från många andra ISAs, är RISC-V inte bunden av patent, vilket innebär att vem som helst kan använda, utveckla eller sälja hårdvara eller mjukvara baserad på RISC-V utan att betala licensavgifter.

Modularitet

RISC-V är designad för att vara modulär, vilket betyder att den består av ett antal valfria utbyggnadsmoduler. Detta ger designers friheten att inkludera bara de funktioner de behöver, vilket kan minska kostnad, energiförbrukning och kretsyta.

Standardtillägg

M-extension: Stöd för heltalsmultiplikation och division. A-extension: Atomära minnesoperationer, användbara i multikärniga system. F-extension: Enkelprecision flyttalsaritmetik. D-extension: Dubbelprecision flyttalsaritmetik. C-extension: Komprimerade instruktioner för att minska kodstorleken. V-extension: Vektoroperationer för data-parallella applikationer. B-extension: Bitmanipuleringsinstruktioner.

Utbildning och forskning

Eftersom RISC-V är öppen och fri att använda, har den blivit populär inom akademin för undervisning och forskning. Studenter och forskare kan utforska och experimentera med en verklig ISA utan begränsningar.

Tillväxt i industrin

Eftersom fler och fler företag söker flexibilitet och anpassningsförmåga i sina designprocesser, har RISC-V fått allt större uppmärksamhet inom halvledarindustrin. Företag kan skräddarsy sina kretsar för specifika användningsfall och marknader.

Samhälle och stiftelse

För att styra och främja utvecklingen av RISC-V, skapades RISC-V Foundation. Den består av medlemmar från både akademin och industrin och ser till att ISA utvecklas på ett enhetligt och koherent sätt.

RISC-V Katalog av Chip

Det finns många chip som implementerar RISC-V arkitekturen. Här är några exempel:

SiFive Freedom E310: En av de första kommersiellt tillgängliga RISC-V-baserade mikroprocessorerna, designad för inbäddade system. Western Digital SweRV: Används främst i lagringslösningar, erbjuder hög prestanda för specifika inbäddade applikationer. NVIDIA NVDLA: En öppen källkods-datormaskin för djupinlärning, baserad på RISC-V. Kendryte K210: En dual-core RISC-V-processor med AI-accelerator, populär i AIoT-applikationer. Milk-V Duo S: En utvecklingsplattform som använder SG2000, vilket erbjuder stöd för både RISC-V och ARM-arkitekturer.

RISC Principer

RISC står för "Reduced Instruction Set Computer", vilket betyder att den använder ett mindre antal enklare instruktioner, vilket kan leda till snabbare och mer effektiv exekvering jämfört med komplexa instruktionsuppsättningar (CISC).

Användningsområden

RISC-V används i en mängd olika tillämpningar från akademisk forskning och undervisning till kommersiella produkter som lagringslösningar, AIoT-enheter, och avancerade inbäddade system. Dess öppenhet och flexibilitet gör den idealisk för anpassade lösningar och innovation inom halvledarindustrin.

Framtiden för RISC-V

Med fortsatt stöd och utveckling från både industrin och den akademiska världen förväntas RISC-V spela en allt viktigare roll i framtidens datorsystem. Nya specifikationer och utökningar utvecklas kontinuerligt, vilket ytterligare breddar användningsmöjligheterna och driver fram innovation inom området.

Referenser

• [RISC-V International](https://riscv.org)
• [An Introduction to RISC-V - All About Circuits](https://www.allaboutcircuits.com/technical-articles/an-introduction-to-risc-v-understanding-riscs-open-isa/)
• [RISC-V Architecture - Wevolver](https://www.wevolver.com/article/risc-v-architecture-a-comprehensive-guide-to-the-open-source-isa)
• [RISC-V - Wikipedia](https://en.wikipedia.org/wiki/RISC-V)