LENGAN vs. RISC-V: Apakah yang satu lebih baik dari yang lain?

Jika Anda ingin membuat CPU, dan Anda bukan AMD atau Intel, ada dua pilihan nyata: ARM dan RISC-V. Namun apa perbedaan antara keduanya, dan mengapa perusahaan memilih salah satu? Pertanyaan-pertanyaan ini pada dasarnya terkait dengan filosofi berbeda tentang perangkat keras open source dan apa yang terbaik untuk industri prosesor dan komputasi.

Apa itu ARM dan RISC-V?

ARM dan RISC-V adalah arsitektur set instruksi, atau ISA. ISA adalah dasar dari sebuah prosesor dan merupakan komponen paling mendasar dan mendasar dari setiap CPU. Kedua ISA tersebut merupakan desain komputer set instruksi yang diperkecil (atau RISC), yang berarti instruksi dasar yang dapat diakses oleh CPU pada dasarnya sederhana namun idealnya cepat untuk dihitung. 'R' di ARM sebenarnya adalah singkatan dari RISC (walaupun ARM tidak lagi diperlakukan sebagai akronim), jadi dalam hal ini kedua ISA tersebut serupa.

Perancang asli ARM adalah Acorn Computers, yang berbasis di Inggris. Pada tahun 1990, Acorn Computers memisahkan tim desain CPU menjadi Advanced RISC Machines, yang kemudian menjadi ARM Ltd. Model bisnis lisensi ARM dimulai pada tahun 90an melalui kemitraan dengan Apple, yang membantu mengembangkan arsitektur ARM6 yang diluncurkan pada tahun 1992. Sejak saat itu, ARM telah melisensikan arsitektur ARM kepada perusahaan yang mampu membayarnya.

RISC-V, sebaliknya, adalah ISA yang sepenuhnya bersumber terbuka dan bebas royalti. Ini mulai dikembangkan pada tahun 2010 sebagai proyek Laboratorium Komputasi Paralel UC Berkeley, tetapi dalam waktu 5 tahun menjadi sesuatu yang jauh lebih besar. Akhirnya, 36 perusahaan teknologi bersatu untuk mendukung RISC-V dan mendirikan RISC-V Foundation. Pada tahun 2020, Yayasan RISC-V mengganti namanya menjadi RISC-V Internasional.

ARM dan RISC-V bukanlah satu-satunya ISA yang ada di pasaran, namun mereka termasuk yang paling populer selain x86 (yang eksklusif untuk Intel dan AMD) dan Power (yang hingga saat ini eksklusif untuk IBM dan kini terbuka sumber).

Salah satu motivasi umum untuk ARM dan RISC-V adalah pendekatan mereka yang berbeda terhadap ISA x86 sumber tertutup, yang hingga saat ini merupakan ISA yang paling banyak digunakan di dunia di berbagai pasar. ISA x86 tidak seuniversal atau hegemonik seperti dulu, namun Intel dan AMD masih menjadi kekuatan dominan di pasar. pasar desktop, laptop, dan server, serta menjadi kekuatan yang kuat di beberapa pasar yang lebih kecil seperti konsol game dan 5G server jaringan.

Meskipun ARM dan RISC-V bersatu dalam keinginan mereka untuk mengambil pangsa pasar dari x86, mereka juga bersaing satu sama lain. Model bisnis dan filosofi desain ARM adalah salah satu faktor pendorong di balik pengembangan RISC-V, dan ini merupakan perdebatan utama antara kedua ISA berbasis RISC.

Sumber tertutup vs. sumber terbuka

Inti perbedaan antara ARM dan RISC-V adalah masalah perangkat keras sumber tertutup dan sumber terbuka. ARM adalah sumber tertutup sedangkan RISC-V adalah sumber terbuka. Anda mungkin pernah mendengar istilah-istilah ini sehubungan dengan perangkat lunak, tetapi apa artinya bagi perangkat keras?

Ini pada dasarnya tentang kekayaan intelektual (atau IP) dan hak untuk menggunakan kekayaan intelektual tersebut. Misalnya, hanya Intel dan AMD yang dapat membuat prosesor x86 modern karena menurut hukum mereka memiliki hak IP atas prosesor tersebut. Perangkat keras sumber terbuka hampir kebalikannya karena berpusat pada desain yang bebas digunakan dan dimodifikasi oleh semua orang sesuai keinginan mereka. Di sinilah filosofi ARM dan RISC-V berbenturan, karena meskipun ARM melisensikan arsitekturnya (tidak seperti Intel dan AMD), perusahaan pada akhirnya juga menjadi penjaga gerbang.

Mari kita kembali ke masing-masing model bisnis ISA. ARM ISA dimiliki oleh perusahaan ARM Ltd, yang menghasilkan uang dengan melisensikan arsitekturnya kepada perusahaan yang mampu membelinya. Inti ARM dasar dirancang dan dikembangkan oleh ARM Ltd sendiri, dan perusahaan seperti Apple dan Qualcomm dapat menambahkan inti tersebut untuk memenuhi kebutuhan mereka.

CPU Apple M1 dan Qualcomm Snapdragon masih berupa ARM, tetapi sudah disesuaikan. Ini seperti perbedaan antara CPU Intel dan AMD, dan meskipun ada perbedaan besar antara Core dan Ryzen atau Xeon dan Epyc, semuanya tetaplah CPU x86.

Namun, perusahaan yang menggunakan ARM ISA tidak diperbolehkan memodifikasi inti dasar itu sendiri. RISC-V International dan perusahaan yang menggunakan RISC-V melihat hal ini sebagai batasan besar, dan jika digabungkan dengan biaya lisensi, menjadikan penggunaan ARM tidak diinginkan. Jadi alternatif apa yang disediakan RISC-V?

Sebagai permulaan, perusahaan dapat menggunakan RISC-V ISA secara gratis: Tanpa biaya lisensi, tanpa royalti, tanpa ikatan apa pun. Perusahaan juga diperbolehkan melakukan apapun yang mereka inginkan dengan inti RISC-V. Ini jelas menurunkan hambatan masuk dalam membuat CPU apa pun, khusus atau tidak.

Namun, seperti yang cenderung dikatakan oleh para pendukung perangkat lunak sumber terbuka, “sumber terbuka tidak berarti gratis.” Perusahaan yang menggunakan RISC-V adalah tidak berkewajiban untuk membagikan inovasinya kepada siapa pun, meskipun mereka bebas melisensikan dan menjual IP mereka seperti ARM Bisa.

Baik ARM Ltd maupun RISC-V International ingin memajukan industri komputasi, namun memiliki gagasan berbeda mengenai cara terbaik untuk melakukannya. Pada dasarnya, perbedaan antara ARM dan RISC-V terletak pada seberapa banyak otoritas pusat dapat memutuskan dan membatasi.

Mengapa memilih ARM atau RISC-V?

Untuk menjawab pertanyaan ini, kami berbicara dengan CEO RISC-V International Calista Redmond. Dia menjelaskan bahwa dulu pembuat chip dapat menangani sendiri setiap bagian fabrikasinya, saat ini sebagian besar perusahaan harus bekerja sama dengan perusahaan lain untuk menyelesaikannya. ARM melisensikan ISA-nya ke Apple, yang terkenal di TSMC, misalnya. Redmond menjelaskan kepada saya bahwa pergeseran dalam industri ini membantu membuka peluang bagi RISC-V, namun dia berpendapat bahwa ada juga faktor penting lainnya: Pasar prosesor khusus yang terus berkembang.

Banyak industri yang semakin ingin mengintegrasikan chip komputer ke dalam bisnisnya, dan Redmond menegaskan bahwa hanya RISC-V yang dapat melayani pelanggan yang beragam. Modularitas dan kebebasan desain yang melekat pada RISC-V menjadikannya pilihan ideal, menurutnya. Selain itu, dibandingkan dengan ARM, tidak diperlukan negosiasi lisensi dan biaya, sehingga penggunaan RISC-V menjadi lebih cepat dan murah. Jika sebuah perusahaan tidak ingin menggunakan desain dasar RISC-V dan juga tidak ingin mendesainnya sendiri sendiri, mereka dapat bekerja sama dengan perusahaan RISC-V lain untuk melisensikan IP, yang mungkin lebih murah daripada melalui melalui LENGAN.

Saya juga penasaran dengan perusahaan yang menggunakan RISC-V. Intel, misalnya, merupakan anggota RISC-V International, namun juga memproduksi prosesor x86. Bukankah Intel akan melihat RISC-V sebagai pesaing, bukan mitra? Redmond menjelaskan bahwa hal ini tergantung pada berbagai bisnis Intel. Intel memang membuat CPU x86, tetapi mereka juga memiliki pabriknya sendiri, yang kini merupakan karakteristik unik dari struktur Intel. Lebih menguntungkan bagi Intel untuk membuat prosesor RISC-V daripada tidak melakukannya.

Anggota RISC-V lainnya, Nvidia, melihat CPU RISC-V sebagai tambahan yang berarti pada GPU-nya, bahkan ketika perusahaan tersebut mengejarnya. kesepakatan untuk mengakuisisi ARM.

Ted Speers, Kepala Arsitektur dan Perencanaan Produk di Microchip dan anggota dewan di RISC-V International, memberi tahu kami bahwa dimana anak perusahaannya, Microsemi, pernah menggunakan ARM dalam desain system on chip (S0C), saat ini SoC andalannya didasarkan pada CPU RISC-V alih-alih. Menurut Speers, hal ini disebabkan oleh biaya pengembangan dan perizinan yang lebih rendah, prospek jangka panjang dan fleksibilitas yang lebih baik, serta kemampuan yang lebih baik untuk memenuhi kebutuhan unik yang dimiliki SoC Microsemi FPGA. Dia juga mencatat bahwa karena Microsemi tidak secara khusus tertanam dalam ekosistem ARM dan tidak terlalu bergantung pada ARM ISA, transisinya tidak sesulit yang seharusnya.

Sementara itu, ARM mengklaim bahwa mereka memiliki lebih banyak uang untuk mendanai penelitian dan pengembangan serta mengembangkan teknologi bagi pelanggannya, sedangkan RISC-V International tidak dan hanya menyediakan ISA. ARM juga menyampaikan kekhawatiran bahwa penggunaan RISC-V dapat mengakibatkan “fragmentasi”, yang pada dasarnya merupakan sebuah kelemahan standar di seluruh industri yang menciptakan hambatan bagi kompatibilitas perangkat keras dan perangkat lunak. Karena ARM menyediakan inti standar, risiko fragmentasi dapat dihindari. RISC-V melihat standardisasi ini sebagai kelemahan, namun ARM berpendapat bahwa ini adalah kekuatan.

ARM mengemukakan poin yang bagus. Banyak perusahaan yang sangat senang dengan teknologi yang disediakannya, meskipun tidak seorang pun diperbolehkan untuk memodifikasinya sepenuhnya. Apple membuat CPU ARM yang kuat tidak hanya untuk Macbook tetapi juga desktop Mac, dan CPU server Graviton Amazon diharapkan dapat bersaing dengan Intel Xeon dan AMD Epyc. Itu juga berguna Android OS pada dasarnya dapat berjalan di semua sistem operasi telepon pintar.

Namun, haruskah semua orang menggunakan ARM hanya untuk memastikan semuanya menggunakan ISA yang sama? Tidaklah intuitif jika ponsel saya harus memiliki inti CPU yang sama dengan SoC FPGA Microsemi, misalnya. Alasan yang diberikan ARM kepada saya untuk menggunakan ISA-nya alih-alih RISC-V tampaknya agak goyah di luar komputer dan server pengguna akhir.

Pada akhirnya, pasar akan menentukan ISA mana yang lebih unggul. Selama bertahun-tahun, andalan ARM adalah ponsel, namun ISA melihat peningkatan penggunaan di sektor lain. Produk seperti Buku Galaxy Samsung Go, laptop Windows berbasis ARM, dan Macbook bertenaga M1 dari Apple menantang Intel dan AMD di pasar laptop. CPU server ARM sedang dikembangkan oleh Amazon dan Ampere, perluasan lain ke wilayah tradisional x86.

Sementara itu, RISC-V melihat peluang terbesarnya untuk ekspansi di sektor industri, perangkat IoT, dan teknologi AI. Ini bukan jenis ARM vs. perkelahian x86 yang kita lihat saat ini, namun sulit membayangkan ARM baik-baik saja dengan RISC-V yang berpotensi menyudutkan pasar negara berkembang ini. Pada tahun 2025, RISC-V sangat yakin bahwa sebanyak 14% dari seluruh pasar CPU akan menggunakan prosesor RISC-V.

Kita harus menunggu dan melihat visi masa depan siapa yang benar, tetapi saat ini tampak jelas bahwa perangkat keras RISC-V dan ARM mendapat tempat di pasar.

Rekomendasi Editor

• Apa itu RISC-V?