RISC-V: La arquitectura de instrucciones que impulsa la innovación en el mundo de la computación.

¿Qué es RISC-V?

RISC-V es una arquitectura de conjunto de instrucciones (ACI) que ofrece mecanismos operativos innovadores. Aprende sobre su origen y las ventajas que proporciona.

La inspiración de los pioneros

La novela fascinante de Steven Levy, "Hackers: Héroes de la Revolución Informática", es una lectura imprescindible para cualquier tecnólogo o persona apasionada por el campo de la informática. Centrándose en los verdaderos geeks de la informática en el MIT a fines de la década de 1950, el libro explora en detalle las especificaciones de hardware primitivas -y realmente pintorescas- de las primeras computadoras, que en ese momento podían hacer relativamente poco pero que allanaron el camino para hazañas mucho mayores.

La lectura sobre la pasión de los pioneros en el campo de la informática, algunos de los cuales se obsesionaron tanto con la tecnología que se convirtió en una obsesión, nunca deja de inspirarme. Como resultado, optimizar las capacidades del hardware ha sido durante mucho tiempo uno de mis pasatiempos; ajustar y personalizar para aprovechar al máximo los componentes del sistema y lograr los mejores resultados.

La revelación de RISC-V

Uno de los elementos que descubrí recientemente se llama RISC-V, que es una arquitectura de conjunto de instrucciones informáticas única. Desarrollada en 2010, RISC-V ofrece muchas ventajas para consumidores y empresas.

Las ventajas de RISC-V

Discutí estas ventajas con Mark Himelstein, CTO de RISC-V, una organización que busca promover la arquitectura de conjunto de instrucciones RISC-V.

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¿Qué es RISC-V?

RISC-V es una arquitectura de conjunto de instrucciones (ACI) libre y abierta que permite una nueva era de innovación de procesadores a través de la colaboración de estándares abiertos. Nacida en el ámbito académico y de la investigación, la ACI RISC-V ofrece un nuevo nivel de libertad de software y hardware extensibles en arquitectura, allanando el camino para los próximos 50 años de diseño e innovación en informática.

¿Cuáles son las ventajas de esta ACI?

RISC-V tiene una variedad de ventajas, incluyendo su apertura, simplicidad, diseño desde cero, modularidad, extensibilidad y estabilidad, a diferencia de las ACI antiguas que no están diseñadas para manejar las últimas cargas de trabajo informáticas. En RISC-V International, seguimos observando cómo RISC-V:

1. Habilita la innovación: RISC-V es una ACI en capas y extensible, lo que permite a las empresas implementar fácilmente el conjunto de instrucciones mínimo, extensiones bien definidas y extensiones personalizadas para crear procesadores personalizados para cargas de trabajo de vanguardia.
2. Reduce el riesgo y la inversión: al permitir a las empresas aprovechar bloques de construcción de propiedad intelectual establecidos y comunes con el creciente conjunto de herramientas compartidas y recursos de desarrollo de la comunidad.
3. Proporciona flexibilidad para personalizar el procesador: dado que la implementación no se define a nivel de ACI, sino más bien por la composición del sistema en un chip (SoC) y otros atributos de diseño, los ingenieros pueden personalizar los conjuntos de chips para que sean grandes, pequeños, potentes o livianos según lo que necesiten los dispositivos.
4. Acelera el tiempo de comercialización a través de la colaboración y la reutilización de IP de código abierto: RISC-V no solo reduce los gastos de desarrollo, sino que también permite a las empresas lanzar sus diseños al mercado más rápido.

Al final del día, hay algunas cosas que realmente importan: tener la capacidad de ejecutar las mismas aplicaciones en diferentes implementaciones y poder ejecutar el mismo sistema operativo/hipervisor en diferentes implementaciones.

Beneficios adicionales de RISC-V

Además de los muchos beneficios que RISC-V ofrece a las empresas, la arquitectura simple de ACI de base fija y las extensiones estándar fijas modulares también facilitan a los investigadores, profesores y estudiantes aprovechar RISC-V para aprender y ampliar los límites del diseño.

¿Cómo funciona RISC-V y cómo se diferencia de las ACI tradicionales?

Mientras que algunas ACI cerradas y propietarias tienen costosas tarifas de licencia, la ACI RISC-V es gratuita y está abierta para su uso por cualquier persona en todo tipo de implementaciones, sin restricciones. RISC-V fue diseñada intencionalmente para tener una ACI base pequeña y fija, junto con extensiones estándar fijas modulares que funcionan bien para la mayoría del código. Esto deja amplio espacio para extensiones específicas de la aplicación, sin interferir con el núcleo estándar de la ACI.

Tener una arquitectura base simple ayuda a evitar la fragmentación y también admite la personalización. Muchas empresas están aprovechando RISC-V para crear procesadores personalizados diseñados para manejar los requisitos de potencia y rendimiento de las nuevas cargas de trabajo para aplicaciones de inteligencia artificial (IA), aprendizaje automático (ML), Internet de las cosas (IoT) y aplicaciones de realidad virtual (VR) y realidad aumentada (AR).

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Aplicaciones para consumidores y empresas

RISC-V es ideal para una amplia variedad de aplicaciones integradas, desde aplicaciones de IoT hasta dispositivos informáticos (como discos), aplicaciones automotrices y controladores informáticos (como gráficos). RISC-V también se está utilizando para procesadores personalizados orientados a aplicaciones desde el borde de la red hasta servidores en la nube, con aplicaciones específicas dedicadas a la informática de alto rendimiento (HPC). Además, estamos viendo un interés en RISC-V para procesadores de propósito general para laptops, computadoras de escritorio y centros de datos, con escalabilidad vertical y horizontal.

Metas para el ecosistema

Mis metas para la comunidad RISC-V son expandir la colaboración y el desarrollo en todos los mercados. Con el fin de fortalecer la comunidad y el acceso a los recursos de RISC-V, mi objetivo es: habilitar mercados verticales desde la pila de software del sistema hasta la pila de software de aplicaciones; permitir el software de código abierto y de código cerrado desde la verificación del diseño hasta los sistemas operativos y las aplicaciones, y permitir a empresas y particulares compartir fácilmente diseños para silicio, propiedad intelectual de software suave, placas, sistemas, software y más.

Recomendaciones para aprender y entrenarse

Alentamos a cualquier persona interesada en RISC-V a consultar el material educativo en nuestro sitio web, donde tenemos enlaces a conferencias, tutoriales en video y otros recursos útiles. Además, la comunidad global de RISC-V regularmente organiza encuentros (tanto presenciales como en línea), donde todos tienen la oportunidad de aprender sobre soluciones, proyectos e implementaciones de RISC-V.

El futuro de RISC-V

El futuro verá una explosión de aplicaciones diseñadas con RISC-V. Nuestros diseños flexibles, escalables y con licencia de código abierto, junto con nuestra arquitectura de diseño moderna (diseñada desde la base), impulsarán nuestro crecimiento en membresía e implementaciones planificadas. Esperamos el inicio de implementaciones en volumen en la segunda mitad de 2021 y en 2022. Hemos logrado un progreso increíble en los últimos años, aprovechando este momento único de la historia. Desde hace más de 30 años, hemos desarrollado software de código abierto y más de 40 años de ACIs y productos resultantes. Arrancamos con fuerza, y ahora hay más de 685 miembros de RISC-V International. En nuestro sitio web, hay más de 90 productos de hardware basados en RISC-V de diferentes empresas, y una variedad de placas de desarrollo listas para usar (OTS) por menos de $50 para proyectos embebidos pequeños, además de placas por menos de $500 que ejecutan Linux.

Recursos para aprender más sobre componentes y procesos de RISC-V

El sitio web riscv.org es un excelente recurso para aprender más sobre la ACI RISC-V junto con las placas, núcleos y sistemas en un chip (SoC) disponibles para diseñadores. El sitio también enumera herramientas de depuración, compiladores de C, configuración, herramientas de verificación, kits de desarrollo de software (SDK) y otras herramientas de software en el ecosistema de RISC-V. La página de GitHub de RISC-V también es un recurso excelente.

Además, RISC-V International anunció recientemente el Programa de Socios de Capacitación RISC-V, que incluye ofertas de capacitación de diferentes organizaciones. Los participantes tienen la oportunidad de ampliar el alcance de sus conocimientos de RISC-V y aprender más sobre los beneficios de la colaboración abierta. También existen una serie de cursos educativos sobre RISC-V en universidades de todo el mundo.

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