23 декабря 2022

RISC-ованная микроэлектроника

В последнее время российское инфополе часто оживляют новости о запуске проектов на основе открытой архитектуры процессоров RISC-V. Любой старт в этой отрасли в современных условиях можно только приветствовать, однако оценивать открывающиеся перспективы нужно трезво, без иллюзий. О том, насколько эффективна западная процессорная архитектура, читателям RSpectr рассказал генеральный директор компании «Аэродиск» Вячеслав Володкович.

КАЛИФОРНИЙСКАЯ ОТКРЫТОСТЬ

RISC-V – открытая система команд и процессорная архитектура на основе концепции RISC с целевой ориентацией на сегмент микропроцессоров и микроконтроллеров. Создана в 2010 году в Калифорнийском университете Беркли.

В RISC-V реализовано 48 стандартных инструкций, сжатый формат C определяет 34 команды. Используется 6 типов кодирования инструкций. Архитектура реализуется со встроенными возможностями для расширения списка команд в целях охвата новых сценариев применения. При этом производительность самых производительных процессоров на RISC-V сопоставима с производительностью процессоров на ядре ARM v8 Cortex-A75.

RISC-V с 2015 года развивает и продвигает международный фонд со штаб-квартирой в Цюрихе – RISC-V Foundation. Он работает в партнерстве с The Linux Foundation, а с 2022 года в развитие архитектуры около 1 млрд долларов инвестировала компания Intel. В руководство и технические комитеты входят две российские компании: разработчики процессорных ядер Syntacore и CloudBEAR.

В 2022 году уход с нашего рынка традиционных поставщиков процессоров, а также ограничения на производство собственных продуктов в этом сегменте заставили сообщество искать альтернативы привычным решениям. Одним из наиболее очевидных направлений стал RISC-V.

О планах выпуска процессоров на этой архитектуре объявил производитель вычислительной техники «Аквариус». Затем об аналогичных намерениях сообщил зеленоградский завод «Микрон», который планирует выпустить первую опытную партию микроконтроллеров на архитектуре RISC-V для интернета вещей (IoT) уже в начале 2023 года. При этом экспериментальная партия уже увидела свет в 2021 году. Инвестиции в разработку составили, по оценкам источников, 80-90 млн рублей, а запуск производства коммерческих партий обойдется еще в 100-300 млн рублей.

К 2025 ГОДУ «МИКРОН» ПЛАНИРУЕТ ЗАНЯТЬ 30% РЫНКА ТАКИХ КОНТРОЛЛЕРОВ В РОССИИ, А ЗАТЕМ НАЧАТЬ ЭКСПОРТ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ В СТРАНЫ ЮГО-ВОСТОЧНОЙ АЗИИ

В стройные ряды RISC-V-энтузиастов влился и НИИ электронной техники (АО «НИИЭТ») из Воронежа, начав разработку микроконтроллеров на RISC-V для систем автоматизации производства, устройств интернета вещей и портативной электроники. Институт анонсировал разработку четырех микроконтроллеров в рамках комплексного проекта «Разработка и освоение в серийном производстве серии 32-разрядных микроконтроллеров». Проект субсидируется государством.

Наконец, эффект разорвавшейся бомбы произвела новость о выпуске в Китае первого в мире ноутбука на RISC-V-процессоре. «Вот оно, революция началась!» – таков был тон множества публикаций и комментариев.

КАК ДО «ЭЛЬБРУСА» РУКОЙ ПОДАТЬ

Прежде всего, обратим внимание на безопасность таких инициатив или даже на защищенность инвестиций в них. Дело в том, что хоть RISC-V и открытый, международный, демократичный, теплый и ламповый, но все-таки его родина – США, решения там принимаются в ЕС, а в числе инвесторов – сам Intel.

То, что сегодня открыто, завтра может оказаться закрытым наглухо. Риск запрета использования архитектуры компаниями из России существует. Да и глава фонда RISC-V после начала режима санкций в IТ-сфере подчеркивала, что у нее отсутствуют намерения кому-то что-либо ограничивать, но, если наступит необходимость, ограничения введут.

В этом свете при таких инвестициях надо уже на первом этапе развития проектов продумывать пути отступления: если с репозиториями кода, в принципе, вопрос решаем, то с предприятиями, производящими микросхемы, уже не все так просто.

Далее – несколько слов о техническом аспекте RISC-V. Это, безусловно, хороший выбор для создания узкоспециализированных, целевых процессоров.

АРХИТЕКТУРА ОТЛИЧНО РАБОТАЕТ В СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ МИКРОСХЕМАХ, ТОНКИХ КЛИЕНТАХ, ВОЗМОЖНО, В МОБИЛЬНЫХ УСТРОЙСТВАХ. НО НЕ НА ПК ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ И ТЕМ БОЛЕЕ НЕ НА СЕРВЕРАХ

По своим частотным характеристикам RISC-V серьезно отстает от нашего «Эльбруса», а до серверного уровня развить его возможности можно как минимум через пять-десять лет. И выпуск того самого китайского RISC-ноутбука Roma не должен вводить в заблуждение.

ОТ ИНТЕРНЕТА ВЕЩЕЙ ДО ВСЕГО

Вспомним об истоках RISC-V – архитектура является наследницей MIPS, которая потерпела фиаско в борьбе за производительность с конкурентами в лице CISC, RISC и ARM. Преимущество у MIPS было одно: низкое энергопотребление. После приобретения MIPS Technologies британская компания Imagination Technologies открыла систему команд. И вот уже на основе открытой системы команд MIPS студентами Университета Беркли в Калифорнии и была разработана сокращенная до 48 команд система команд RISC-V.

Эта архитектура специально разрабатывалась для создания процессоров встраиваемых устройств, микропроцессоров и микроконтроллеров в учебных целях. Затем в 2015 году разработчики архитектуры RISC-V начали фокусироваться в ее развитии под одну конкретную область, а именно интернет вещей (Internet of Things, IoT). В тот момент это была быстроразвивавшаяся область, и RISC-V прозорливо заняла нишу.

Дальнейшие вложения в развитие RISC-V со стороны хайтек-компаний, включая гигантов, были сделаны в перспективе перехода от IoT к концепции «интернета всего» (Internet of Everything). Актуальной задачей RISC-V, таким образом, стало создание микроконтроллеров с минимальным энергопотреблением, вплоть до уровня мощности небольшой ртутной батарейки.

В RISC-V открыта не вся архитектура, а только система команд. Вначале это был пул из 48 команд, сегодня он сократился до 32. Для понимания: современные универсальные процессоры работают на системах команд в несколько тысяч команд. Далее для новых целей потребовалось сделать форк ядра Linux, объемы наследованного кода которого сдерживали развитие RISC-V в пределах максимального энергоэффективного объема памяти в 32 Кб. Да-да, именно килобайта.

Проблему решило создание нового ультракомпактного языка Rust. Однако пришлось пожертвовать совместимостью со всем объемом написанного ранее кода на языке С в рамках развития концепции RISC-V. То есть для обеспечения совместимости нужно просто полностью переписывать код на Rust или при разработке микроархитектуры сделать ее полностью несовместимой с основным деревом разработки системы команд RISC-V.

РАЗГОВОРЫ О НЕИЗБЕЖНОСТИ СОЗДАНИЯ НА ОСНОВЕ RISC-V ПОЛНОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОРОВ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ ВЫЗЫВАЮТ ЛИШЬ СКЕПСИС, А ИНОГДА И ВОЗМУЩЕНИЕ

То есть, повторимся, это безусловно лучший выбор для инфраструктурного обеспечения узких специфических задач. А вот опираться на наработки в области создания контроллера для устройств типа калькулятора (или даже, скорее, умного термометра) для разработок серверного процессора – дорого, долго и есть вариант, что ничего не получится.

Увы, именно эту задачу сегодня многие определяют как перспективную в парадигме RISC-V, в том числе и определенная часть нашего IТ-сообщества. Между тем смотреть нужно в сторону своих разработок.

СВОИ ВЕРШИНЫ

В первую очередь нужно обратить внимание на линейку процессоров «Эльбрус». Прежде всего, это полностью оригинальная отечественная разработка, доступ к ядру которой никто и никогда нам не закроет. Все стадии производства полностью контролируются в нашей стране, что исключает риски каких-либо бэкдоров и незадокументированных возможностей.

В отечественных процессорах используется архитектура VLIW, максимально независимая от аппаратных решений, то есть от уровня железа. Все критически важные моменты в работе процессора реализуются на уровне кода. Это создает преимущества за счет возможности исправлять любые ошибки работы процессора и проводить его апгрейд путем обновления версии компилятора кода. За счет этого продлевается и срок эксплуатации старших линеек оборудования, причем без потери качества работы и уровня производительности.

МОЖНО «РАСТЯГИВАТЬ» ЦИКЛ ЖИЗНИ СТАРОГО ЖЕЛЕЗА, ЧТО КРАЙНЕ ВАЖНО В УСЛОВИЯХ ОГРАНИЧЕНИЙ НА ПОСТАВКИ ОБОРУДОВАНИЯ

Все распространенные архитектуры и процессоры, созданные на них, так не могут. Что-то сломалось или устарело – меняем железо.

Кроме того, VLIW-архитектура используется и на Западе, что несколько обнуляет критику в ее адрес. Ее активно применяют для нужд оборонно-промышленного комплекса и в процессорах для компонентов сетевой инфраструктуры ведущих вендоров оборудования этого класса.

Единственная проблема сегодня: в развитие «Эльбрусов» невозможно вложиться в качестве инвестора или партнера в силу закрытости разработчика.

Очень много актуальных задач можно было бы решить путем выпуска открытой версии, запуска сообщества разработчиков, через стимулирование экосистемы партнеров в сегменте микроэлектроники, проведение регулярных вебинаров по продуктам.

Источник: Rspectr.com

Команда iTrend начала работу с Институтом iSpring

19 апреля 2024

Институт iSpring — частный ИТ-вуз нового поколения. Он был основан в 2021 году в Йошкар-Оле российским предпринимателем и основателем международной ИТ-компании iSpring Юрием Усковым.

 

Вебинар iTrend «Работодатель-as-a-Service: новая реальность привлечения ИТ-специалистов»

19 апреля 2024

23 апреля в 15:00 пройдет открытый вебинар «Работодатель-as-a-Service: Новая реальность привлечения ИТ-специалистов». Организаторы — коммуникационное агентство iTrend, ассоциация РУССОФТ и консалтинговая группа BITOBE.

 

iTrend: освоить маркировку интернет-рекламы можно только на собственном опыте

25 марта 2024

В феврале 2024 года в Москве прошла Конференция «Digital-коммуникации России». Организатор мероприятия – Ассоциация директоров по коммуникациям и корпоративным медиа России (АКМР). Эксперты конференции обсудили острые вопросы рынка digital, в том числе маркировку интернет-рекламы. Об опыте коммуникационного агентства в рамках перехода на работу по новым правилам рассказала Екатерина Саранцева, директор по развитию iTrend.

 

Медиалогия: iTrend – в ТОП-4 коммуникационных агентств по медиаиндексу за январь 2024 года

20 марта 2024

Коммуникационное агентство iTrend вошло в пятерку агентств, получивших наиболее высокий медиаиндекс по данным рейтинга «Медиалогии» за январь 2024 года. Компания заняла четвёртую строчку ранкинга, набрав 433,2 пункта МИ. Медиаактивность участников рынка оценивалась на основе анализа базы российских СМИ, включающей в себя более 88 тыс. источников — ТВ, радио, газеты, журналы, информационные агентства и Интернет-СМИ.

 

iTrend: интерес деловых СМИ к ИТ вырос в 6 раз за последние пять лет

20 марта 2024

Эксперты коммуникационного агентства iTrend провели исследование, в рамках которого проанализировали, как менялся медиаландшафт в ИТ-индустрии в последние пять лет. В компании сравнили количество упоминаний крупнейших российских разработчиков и системных интеграторов в деловых СМИ и пришли к выводу, что об ИТ-компаниях стали писать в 6 раз чаще.

 
Все новости iTrend