오픈 소스 컴퓨터를 구축하려는 경우 소프트웨어에 대해 이야기하는 경우 가능합니다. 그러나 후드 아래의 프로세서는 독점적입니다. RISC-V는 빠르게 주목을 받고 있으며 컴퓨팅 환경을 변화시킬 것을 약속하는 오픈 소스 프로세서 설계입니다.
Intel 및 ARM 설계의 대안
현재 ARM과 Intel의 x86에서 만든 두 가지 프로세서 디자인이 가장 우세합니다. 두 회사 모두 엄청난 규모로 운영되지만 비즈니스 모델은 근본적으로 다릅니다.
Intel은 자체 칩을 설계하고 제조하는 반면 ARM은 Qualcomm 및 Samsung과 같은 타사 설계자에게 설계 라이선스를 부여한 다음 자체 개선 사항을 추가합니다. 삼성은 자체 프로세서를 자체 제작할 수있는 인프라를 보유하고 있지만 Qualcomm (및 기타 “fabless”디자이너)은이 중요한 작업을 제 3 자에게 아웃소싱합니다.
ARM의 경우 칩 설계의 측면을 비공개로 유지하도록 설계된 비공개 계약에 라이센서가 서명해야하는 경우도 종종 있습니다. 전체 비즈니스 모델이 제조가 아니라 지적 재산을 중심으로 형성된다는 점을 감안하면 이는 놀라운 일이 아닙니다.
한편 인텔은 자물쇠와 열쇠 아래에 자체 상업 디자인 비밀을 가지고 있습니다. 두 프로세서 유형 모두 상업적이기 때문에 학계와 오픈 소스 해커가 디자인에 영향을 미치기는 어렵습니다 (전혀 불가능하지는 않지만).
RISC-V의 차이점
RISC-V는 크게 다릅니다. 첫째, 회사가 아닙니다. 이는 2010 년 버클리에있는 캘리포니아 대학의 학자들에 의해 기존의 현직자들에 대한 로열티없는 오픈 소스 대안으로 처음 고안되었습니다.
Windows 대신 Linux를 설치하는 것과 유사하므로 아무것도 구입하거나 부담스러운 라이선스 계약에 동의 할 필요가 없습니다. RISV-V는 반도체 연구 및 설계에도 동일한 작업을 수행하는 것을 목표로합니다.
ARM은 또한 프로세서에서 기본적으로 이해할 수있는 명령을 참조하는 ISA (명령어 세트 아키텍처)와 구현 방법을 보여주는 마이크로 아키텍처를 모두 라이센스합니다.
RISC-V는 단지 ISA를 제공하여 연구자와 제조업체가 실제로 사용하고자하는 방식을 정의 할 수 있도록합니다. 이를 통해 임베디드 시스템 용 저전력 16 비트 칩부터 슈퍼 컴퓨터 용 128 비트 프로세서까지 모든 스트라이프의 장치로 확장 할 수 있습니다.
이름에서 알 수 있듯이 RISC-V는 ARM, MIPS, SPARC 및 Power 설계를 기반으로하는 칩과 동일한 RISC (Reduced Instruction Set Computer) 원칙을 사용합니다.
이것은 무엇을 의미 하는가? 글쎄요, 모든 컴퓨터 프로세서의 중심에는 명령이라는 것이 있습니다. 가장 기본적인 용어로, 이들은 프로세서에 수행 할 작업을 알려주는 하드웨어로 표현되는 작은 프로그램입니다.
RISC 기반 칩은 일반적으로 인텔에서 제공하는 것과 같은 복잡한 명령 집합 컴퓨터 (CISC) 설계를 사용하는 칩보다 명령이 적습니다. 또한 명령어 자체는 하드웨어에서 구현하기가 훨씬 간단합니다.
더 간단한 지침은 칩 제조업체가 칩 설계로 훨씬 더 효율적일 수 있음을 의미합니다. 단점은 상대적으로 복잡한 작업이 프로세서에 의해 수행되지 않는다는 것입니다. 대신 소프트웨어별로 여러 개의 작은 지침으로 분류됩니다.
그 결과 RISC는 Relegate the Important Stuff to the Compiler라는 별명을 얻었습니다. 나쁜 것 같지만 그렇지 않습니다. 그러나 그것을 이해하려면 먼저 컴퓨터 프로세서가 실제로 무엇인지 이해해야합니다.
휴대폰이나 컴퓨터의 프로세서는 트랜지스터라고하는 수십억 개의 작은 구성 요소로 구성됩니다. CISC 기반 칩의 경우 이러한 트랜지스터 중 상당수가 사용 가능한 다양한 명령을 나타냅니다.
RISC 칩에는 더 적은 수의 간단한 명령이 있으므로 많은 트랜지스터가 필요하지 않습니다. 이것은 많은 흥미로운 일을 할 수있는 더 많은 공간이 있음을 의미합니다. 예를 들어 더 많은 캐시 및 메모리 레지스터를 포함하거나 AI 및 그래픽 처리를위한 추가 기능을 포함 할 수 있습니다.
전체 트랜지스터를 더 적게 사용하여 칩을 물리적으로 작게 만들 수도 있습니다. 이것이 MIPS 및 ARM의 RISC 기반 칩이 사물 인터넷 (IoT) 장치에서 자주 발견되는 이유입니다.
속도의 필요성
물론 라이선싱 만이 RISC-V의 유일한 근거는 아닙니다. RISC 프로세서 설계의 첫 번째 연구 프로젝트를 이끌었던 David Patterson은 RISC-V는 제조 개선으로 얻을 수있는 CPU 성능의 임박한 한계를 해결하기 위해 설계되었다고 말했습니다.
칩에 더 많은 트랜지스터를 넣을수록 궁극적으로 프로세서의 성능이 향상됩니다. 결과적으로 TSMC와 삼성 (둘 다 타사를 대신하여 프로세서를 제조)과 같은 칩 제조업체는 트랜지스터 크기를 더욱 줄이기 위해 노력하고 있습니다.
최초의 상용 마이크로 프로세서 인 Intel 4004는 각각 10,000 나노 미터 (약 0.01mm) 크기의 트랜지스터가 2,250 개에 불과했습니다. 확실히 작지만 40 년 후 출시 된 Apple의 A14 Bionic 프로세서와는 대조적입니다. 이 칩 (새로운 iPad Air에 전원을 공급하는)에는 각각 5 나노 미터 크기의 118 억 개의 트랜지스터가 있습니다.
1965 년 Intel의 공동 설립자 인 Gordon E. Moore는 칩에 배치 할 수있는 트랜지스터의 수가 2 년마다 두 배가 될 것이라고 이론화했습니다.
“최소 부품 비용에 대한 복잡성은 연간 약 2 배의 비율로 증가했습니다.”무어는 전자 매거진. “확실히 단기적으로이 비율은 증가하지 않더라도 계속 될 것으로 예상 할 수 있습니다. 장기적으로 증가율은 조금 더 불확실하지만, 적어도 10 년 동안 거의 일정하지 않을 것이라고 믿을 이유는 없습니다.”
무어의 법칙은 이번 10 년 동안 더 이상 적용되지 않을 것으로 예상됩니다. 또한 칩 제조업체가 이러한 추세를 장기적으로 소형화로 이어갈 수 있을지에 대해서는 상당한 의문이 있습니다. 이것은 기본적인 과학적 수준과 경제적 수준 모두에 적용됩니다.
결국 작은 트랜지스터는 제조 비용이 훨씬 더 복잡하고 비용이 많이 듭니다. 예를 들어 TSMC는 5nm 칩을 만드는 데 170 억 달러 이상을 공장에 지출했습니다. 이 벽돌 벽을 감안할 때 Risk-V는 트랜지스터의 크기와 수를 줄이는 것 외에 다른 방법을 찾아 성능 문제를 해결하는 것을 목표로합니다.
회사는 이미 RISC-V를 사용하고 있습니다.
RISC-V 프로젝트는 2010 년에 시작되었고 ISA를 사용한 첫 번째 칩은 2011 년에 제조되었습니다. 3 년 후 프로젝트가 공개되었고 곧 상업적 관심이 이어졌습니다. 이 기술은 이미 NVIDIA, Alibaba 및 Western Digital과 같은 회사에서 사용되고 있습니다.
아이러니는 RISC-V에 대해 본질적으로 획기적인 것이 없다는 것입니다. 재단은 웹 페이지에“RISC-V ISA는 적어도 40 년 전으로 거슬러 올라가는 컴퓨터 아키텍처 아이디어를 기반으로합니다.”라고 언급합니다.
하지만 획기적인 것은 비즈니스 모델 또는 모델의 부재입니다. 이것이 프로젝트를 실험, 개발 및 잠재적으로 무제한 성장에 노출시키는 것입니다. RISC-V 재단은 웹 사이트에서도 다음과 같이 언급합니다.
“관심은 소프트웨어를 이식 할 수있는 자유롭고 개방적인 공통 표준이기 때문에 누구나 소프트웨어를 실행할 수있는 자신의 하드웨어를 자유롭게 개발할 수 있기 때문입니다.”
이 글을 쓰는 시점에서 RISC-V 칩은 서버 팜과 마이크로 컨트롤러의 배후에서 크게 노력하고 있습니다. 소비자 공간에서 ARM / 인텔 ISA 듀오 폴리를 뒤흔들 가능성이 있는지 여부는 아직 밝혀지지 않았습니다.
그러나 현직자들이 정체한다면, 다크호스가 달려 들어 모든 것을 바꿀 수있는 가능성의 영역 내에 있습니다.
