ARM vs. RISC-V: Biri diğerinden daha mı iyi?

Bir CPU yapmak istiyorsanız ve AMD ya da Intel değilseniz, iki gerçek seçeneğiniz vardır: ARM ve RISC-V. Peki ikisi arasındaki farklar nelerdir ve şirketler neden birini diğerine tercih ediyor? Bu sorular temel olarak açık kaynaklı donanım ve işlemci ve bilgi işlem endüstrisi için en iyinin ne olduğuna ilişkin farklı felsefelerle iç içe geçmiş durumda.

ARM ve RISC-V nedir?

ARM ve RISC-V, talimat seti mimarileri veya ISA'lardır. ISA, bir işlemcinin temelidir ve herhangi bir CPU'nun en temel ve temel bileşenidir. Her iki ISA da azaltılmış talimat seti bilgisayar (veya RISC) tasarımlarıdır; bu, CPU'nun erişebildiği temel talimatların doğası gereği basit ancak ideal olarak hesaplanması hızlı olduğu anlamına gelir. ARM'deki 'R' aslında RISC anlamına gelir (ancak ARM artık bir kısaltma olarak ele alınmamaktadır), dolayısıyla bu anlamda iki ISA benzerdir.

ARM'in orijinal tasarımcısı İngiltere merkezli Acorn Computers'dı. 1990 yılında Acorn Computers, CPU tasarım ekibini Advanced RISC Machines'e, daha sonra ARM Ltd'ye devretti. ARM'in lisanslama iş modeli, 1992'de başlatılan ARM6 mimarisinin geliştirilmesine yardımcı olan Apple ile yapılan ortaklık yoluyla 90'lı yıllarda ortaya çıktı. O zamandan beri ARM, ARM mimarisini ödeme yapabilecek şirketlere lisanslıyor.

Buna karşılık RISC-V, tamamen açık kaynaklı ve telifsiz bir ISA'dır. UC Berkeley'in Paralel Hesaplama Laboratuvarı'nın bir projesi olarak 2010 yılında geliştirilmeye başlandı, ancak 5 yıl içinde çok daha büyük bir şeye dönüştü. Sonunda 36 teknoloji şirketi RISC-V'yi desteklemek için bir araya geldi ve RISC-V Vakfı'nı kurdu. 2020 yılında RISC-V Vakfı kendisini RISC-V International olarak yeniden adlandırdı.

ARM ve RISC-V piyasadaki tek ISA olmaktan uzaktır ancak x86 dışında en popüler olanlar arasındadırlar (Intel ve AMD'ye özeldir) ve Power (yakın zamana kadar IBM'e özeldi ve artık açıktır) kaynak).

ARM ve RISC-V'nin ortak motivasyonlarından biri, çok yakın zamana kadar çeşitli pazarlarda dünyada en çok kullanılan ISA olan kapalı kaynak x86 ISA'ya farklı yaklaşımlarıdır. x86 ISA, bir zamanlar olduğu kadar evrensel ya da hegemonik değil, ancak hem Intel hem de AMD hala piyasada baskın güçler. masaüstü, dizüstü bilgisayar ve sunucu pazarlarının yanı sıra oyun konsolları ve oyun konsolları gibi bazı küçük pazarlarda da güçlü güçlerdir. 5G ağ sunucuları.

Hem ARM hem de RISC-V, x86'nın pazar payını alma arzusunda birleşmiş olsalar da, birbirleriyle de rekabet ediyorlar. ARM'in iş modeli ve tasarım felsefesi, RISC-V'nin geliştirilmesinin arkasındaki motive edici faktörlerden biriydi ve bu, iki RISC tabanlı ISA arasındaki önemli bir çekişme noktasıdır.

Kapalı kaynak vs. açık kaynak

ARM ve RISC-V arasındaki farkların temelinde kapalı ve açık kaynaklı donanım meselesi yer alıyor. ARM kapalı kaynaktır, RISC-V ise açık kaynaktır. Muhtemelen yazılımla ilgili bu terimleri duymuşsunuzdur, ancak bu donanım için ne anlama geliyor?

Temel olarak fikri mülkiyet (veya fikri mülkiyet) ve bu fikri mülkiyeti kullanma haklarıyla ilgilidir. Örneğin, modern x86 işlemcileri yalnızca Intel ve AMD üretebilir çünkü kanunen bunların fikri mülkiyet hakları onlardadır. Açık kaynaklı donanım, herkesin özgürce kullanabileceği ve uygun gördüğü şekilde değiştirebileceği bir tasarıma odaklandığı için neredeyse tam tersidir. ARM ve RISC-V felsefelerinin çatıştığı nokta burasıdır çünkü ARM, mimarilerinin lisansını verse de (Intel ve AMD'den farklı olarak), şirket sonuçta aynı zamanda bir kapı bekçisidir.

Her bir ISA'nın iş modeline geri dönelim. ARM ISA, mimariyi satın almaya gücü yeten şirketlere lisanslayarak para kazanan ARM Ltd şirketine aittir. Temel ARM çekirdekleri ARM Ltd'nin kendisi tarafından tasarlanıp geliştirildi ve Apple ve Qualcomm gibi şirketler bu çekirdeklere ihtiyaçlarına göre eklemeler yapabiliyor.

Apple M1 ve Qualcomm Snapdragon CPU'lar hâlâ ARM'dir ancak özelleştirilmiştir. Bu tıpkı Intel ve AMD CPU'lar arasındaki fark gibidir ve Core ile Ryzen veya Xeon ile Epyc arasındaki büyük farklara rağmen hepsi hala x86 CPU'lardır.

Ancak ARM ISA'yı kullanan şirketlerin temel çekirdeği değiştirmesine izin verilmiyor. RISC-V International ve RISC-V'yi kullanan şirketler bunu büyük bir sınırlama olarak görüyor ve lisans ücretleriyle birleştiğinde ARM kullanımını istenmeyen bir hale getiriyor. Peki RISC-V hangi alternatifi sunuyor?

Yeni başlayanlar için şirketler RISC-V ISA'yı ücretsiz olarak kullanabilirler: Lisans ücreti yok, telif ücreti yok, hiçbir koşul yok. Şirketlerin RISC-V çekirdekleri ile istediklerini yapmalarına da izin veriliyor. Bu, özel olsun ya da olmasın herhangi bir CPU yapımında giriş engelini kesinlikle azaltır.

Ancak açık kaynak yazılım savunucularının söylediği gibi "açık kaynak, özgür anlamına gelmez." RISC-V kullanan şirketler: Tıpkı ARM gibi IP'lerini lisanslamakta ve satmakta özgür olmalarına rağmen yeniliklerini kimseyle paylaşmak zorunda değiller olabilmek.

Hem ARM Ltd hem de RISC-V International, bilgisayar endüstrisini ilerletmek istiyor ancak bunu yapmanın en iyi yolu konusunda farklı fikirlere sahip. Esasen, ARM ve RISC-V arasındaki fark, merkezi otoritenin ne kadar karar verebileceğine ve sınırlandırabileceğine bağlıdır.

Neden ARM veya RISC-V'yi seçmelisiniz?

Bu soruyu cevaplamak için RISC-V International'ın CEO'su Calista Redmond ile konuştuk. Bir zamanlar çip üreticilerinin fabrikasyonun her aşamasını kendi başlarına halledebildiğini, bugün çoğu şirketin işleri halletmek için başka şirketlerle çalışmak zorunda olduğunu açıkladı. ARM, ISA'sını örneğin TSMC'de faaliyet gösteren Apple'a lisanslıyor. Redmond bana sektördeki bu değişimin RISC-V'nin açılmasına yardımcı olduğunu açıkladı ancak başka bir önemli faktörün daha olduğunu savundu: Özel işlemciler için sürekli genişleyen pazar.

Pek çok endüstri, giderek daha fazla bilgisayar çiplerini işlerine entegre etmenin yollarını arıyor ve Redmond, yalnızca RISC-V'nin bu kadar çeşitli bir müşteri kitlesine hitap edebileceğini ileri sürdü. RISC-V'nin doğal modülerliği ve tasarım özgürlüğünün onu ideal seçim haline getirdiğini savundu. Ayrıca ARM ile karşılaştırıldığında lisans görüşmelerine ve ücretlere gerek yoktur, bu da RISC-V'nin kullanımını daha hızlı ve daha ucuz hale getirir. Bir şirket temel RISC-V tasarımını kullanmak istemiyor ve aynı zamanda kendi üzerinde bir tasarım yapmak istemiyorsa Kendi başına, IP'yi lisanslamak için diğer RISC-V şirketleriyle birlikte çalışabilir, bu da IP'yi geçmekten daha ucuz olabilir KOL.

RISC-V kullanan firmaları da merak ediyordum. Örneğin Intel, RISC-V International'ın bir üyesidir ancak aynı zamanda x86 işlemciler de üretmektedir. Intel, RISC-V'yi bir ortak olarak değil, bir rakip olarak görmüyor mu? Redmond, bunun Intel'in çeşitli işleriyle ilgili olduğunu açıkladı. Intel x86 CPU'lar üretiyor ancak aynı zamanda Intel'in yapısının benzersiz bir özelliği olan kendi fabrikalarına da sahipler. Intel için RISC-V işlemcilerini üretmek, yapmamaktan daha karlı.

Başka bir RISC-V üyesi olan Nvidia, şirket aynı doğrultuda ilerlemesine rağmen RISC-V CPU'larını GPU'larına anlamlı bir katkı olarak görüyor ARM'ı satın almak için anlaşma.

Microchip'te Ürün Mimarisi ve Planlama Başkanı ve RISC-V International'ın yönetim kurulu üyesi Ted Speers bize şunu söyledi: Bağlı kuruluşu Microsemi, bir zamanlar çip üzerinde sistem (S0C) tasarımlarında ARM'yi kullanırken, bugün amiral gemisi SoC'leri RISC-V CPU'larını temel alıyor. yerine. Speers'a göre bu, daha düşük geliştirme ve lisanslama maliyetlerine, daha iyi uzun vadeli görünüme ve esnekliğe ve bir Microsemi FPGA SoC'nin sahip olabileceği benzersiz ihtiyaçları daha iyi karşılama becerisine bağlıydı. Ayrıca Microsemi'nin ARM ekosistemine özellikle dahil edilmediğinden ve ARM ISA'ya özellikle güvenmediğinden geçişin olabileceği kadar zor olmadığını da belirtti.

ARM, Ar-Ge'yi finanse etmek ve müşterileri için teknoloji geliştirmek için çok daha fazla paraya sahip olduğunu iddia ederken, RISC-V International bir ISA sağlamaz ve yalnızca sağlar. ARM ayrıca RISC-V kullanımının temelde bir eksiklik olan "parçalanma" ile sonuçlanabileceği yönündeki endişelerini de dile getirdi. Hem donanım hem de uyumluluk açısından engel oluşturan bir endüstri genelinde standartların yazılım. ARM standartlaştırılmış çekirdekler sağladığından parçalanma riski önlenir. RISC-V bu standardizasyonu bir zayıflık olarak görse de, ARM bunun bir güç olduğunu savunuyor.

ARM iyi bir noktaya değiniyor. Pek çok şirket, hiç kimsenin onu tamamen değiştirmesine izin verilmese de sağladığı teknolojiden son derece memnun. Apple, yalnızca Macbook'lar için değil aynı zamanda Mac masaüstü bilgisayarlar için de güçlü ARM CPU'lar üretiyor ve Amazon'un Graviton sunucu CPU'sunun Intel'in Xeon ve AMD'nin Epyc'sine bir miktar rekabet sağlaması bekleniyor. Ayrıca şunun da faydası var Android İşletim sistemi temelde herhangi bir yerde çalışabilir akıllı telefon.

Ancak herkes her şeyin aynı ISA'da olduğundan emin olmak için gerçekten ARM'yi mi kullanmalı? Örneğin telefonumun Microsemi'nin FPGA SoC'si ile aynı CPU çekirdeklerine sahip olması sezgisel değil. ARM'in bana RISC-V'ler yerine ISA'yı kullanmam için verdiği gerekçe, son kullanıcı bilgisayarları ve sunucuları dışında biraz sallantılı görünüyor.

Sonuçta hangi ISA'nın üstün olduğuna pazarda karar verilecek. Yıllardır ARM'in kalesi telefonlar oldu ancak ISA, diğer sektörlerde de kullanımın arttığını görüyor. Gibi ürünler Samsung Galaxy Book Go, ARM tabanlı bir Windows dizüstü bilgisayar ve Apple'ın M1 destekli Macbook'ları Dizüstü bilgisayar pazarında Intel ve AMD'ye meydan okuyor. ARM sunucu CPU'ları, geleneksel x86 bölgesine yönelik bir başka genişleme olan Amazon ve Ampere tarafından geliştirilmektedir.

Bu arada RISC-V, endüstriyel sektörde, IoT cihazlarında ve yapay zekada genişleme için en büyük yolunu görüyor. Bu bir çeşit ARM vs. değil. x86 kavgasını bugün görüyoruz, ancak ARM'ın RISC-V'nin bu gelişmekte olan pazarları potansiyel olarak köşeye sıkıştırmasına razı olacağını hayal etmek zor. RISC-V, 2025 yılına kadar tüm CPU pazarının %14'ünün RISC-V işlemcileri kullanacağından oldukça emin.

Kimin gelecek vizyonunun doğru çıkacağını bekleyip görmemiz gerekecek, ancak hem RISC-V hem de ARM donanımının pazarda bir yeri olduğu şimdilik açık görünüyor.

Editörlerin Önerileri

• RISC-V nedir?