RISC-V: Czym jest ta architektura i dlaczego Google uznało ją za podstawową dla Androida?

Spis treści:

• Czym jest RISC-V
• Wprowadzenie
• Na co wpłynie?
• Wnioski

Na początku roku przedstawiciele Google wyrazili duże zainteresowanie architekturą RISC-V podczas konferencji RISC-V Summit. Wcześniej firma nie wydała oficjalnego oświadczenia w tej sprawie, co wzbudziło wątpliwości co do jej planów. Teraz staje się jasne, że Google aktywnie pracuje nad integracją tej architektury ze swoimi projektami. Może to doprowadzić do znaczących zmian w świecie rozwoju Androida. Wdrożenie RISC-V może zwiększyć wydajność urządzenia, poprawić efektywność energetyczną i otworzyć nowe możliwości dla programistów. Zainteresowanie Google technologią RISC-V podkreśla zatem zaangażowanie firmy w innowacje i rozwój w dziedzinie technologii mobilnych.

„Co to oznacza dla rynku?” to nowa kolumna poświęcona analizie wpływu różnych wydarzeń na rynek i życie programistów. Zastanawiamy się, jak zmiany w branży, technologii i otoczeniu biznesowym wpływają na codzienne działania programistów i innych specjalistów. W każdym artykule szczegółowo analizujemy konkretne sytuacje, ich implikacje i możliwości, jakie oferują one profesjonalistom w dziedzinie rozwoju oprogramowania.

Czym jest RISC-V

RISC-V to otwarta architektura i zestaw instrukcji dla procesorów, dostępne bezpłatnie dla każdej firmy, podobnie jak Linux czy serwer WWW Apache. Architektura RISC-V opiera się na zasadach RISC (komputera o zredukowanym zestawie instrukcji), który polega na wykorzystaniu zoptymalizowanych instrukcji w celu zwiększenia wydajności procesora. Ze względu na swoją otwartość i elastyczność, RISC-V przyciąga uwagę programistów i badaczy, promując innowacje w technologii obliczeniowej. Wykorzystanie RISC-V pozwala producentom tworzyć rozwiązania dostosowane do indywidualnych potrzeb, co otwiera nowe możliwości projektowania wydajnych i energooszczędnych procesorów.

Termin „zredukowany” jest często błędnie interpretowany jako mała liczba instrukcji. W rzeczywistości opisuje on rozmiar instrukcji i czas ich wykonania, w tym dostęp do pamięci w cyklu natywnym. Co więcej, każda instrukcja ma stałą długość. Rodzina procesorów RISC obejmuje architektury takie jak RISC-V, PowerPC i ARM. Procesory te zapewniają wysoką wydajność dzięki uproszczonym instrukcjom i zoptymalizowanemu przetwarzaniu, co czyni je popularnymi w nowoczesnych systemach komputerowych.

W przeciwieństwie do RISC istnieje podejście CISC (Complex Instruction Set Computing), stosowane na przykład w procesorach Intel i AMD. Dzięki temu podejściu instrukcje mogą mieć zmienną długość i wykonywać bardziej złożone operacje. Chociaż nowoczesne procesory Intela zbudowane są w oparciu o architekturę podobną do RISC, nadal działają w oparciu o schemat CISC, co oznacza konwersję instrukcji CISC na instrukcje RISC przed ich wykonaniem. Zapewnia to wsteczną kompatybilność i korzyści płynące z obu architektur.

Architektura RISC-V zyskuje na popularności wśród producentów smartwatchy, różnego rodzaju urządzeń i mikrokontrolerów. Obsługa RISC-V jest zintegrowana z jądrem Linuxa i systemem operacyjnym Haiku. Architektura ta jest aktywnie rozwijana pod auspicjami Linux Foundation, co potwierdza jej znaczenie i potencjał w nowoczesnych technologiach. Zastosowanie RISC-V otwiera nowe możliwości tworzenia wydajnych i produktywnych rozwiązań w elektronice i systemach obliczeniowych. Z powodzeniem przenieśliśmy system operacyjny Haiku na architekturę RISC-V, wybierając ją jako nasz preferowany wybór w porównaniu z architekturą ARM. Decyzja ta została podjęta, ponieważ architektura ARM okazała się trudna do opanowania ze względu na złożony system przerwań, wiele trybów pracy procesora i złożony system zarządzania pamięcią (MMU). Proces przenoszenia Haiku został znacznie uproszczony dzięki projektowi xv6, implementacji klasycznego Uniksa w RISC-V autorstwa Dennisa Ritchiego i Briana Kernighana. Użyliśmy TinyEMU jako emulatora RISC-V, ale istnieje wiele alternatywnych rozwiązań dla tej architektury. Przeniesienie Haiku na RISC-V otwiera nowe możliwości dla programistów i użytkowników, zapewniając prostszą i bardziej przystępną platformę do uruchamiania tego systemu operacyjnego.

RISC-V i Android reprezentują obiecujący kierunek dla naszego projektu. Wraz z pojawieniem się urządzeń z Androidem opartych na architekturze RISC-V, będziemy mogli uruchamiać Haiku na tabletach i smartfonach, znacząco poszerzając jego bazę użytkowników i zwiększając funkcjonalność urządzeń. To połączenie technologii otwiera nowe horyzonty dla aplikacji mobilnych i innowacyjnych rozwiązań.

Ilya Chugin jest twórcą portu RISC-V dla systemu operacyjnego Haiku, znanego w społeczności pod pseudonimem x512. Jego praca nad adaptacją architektury RISC-V dla Haiku wnosi znaczący wkład w rozwój oprogramowania open source i rozszerza możliwości tego systemu operacyjnego.

Tło

W październiku 2022 roku chińscy inżynierowie ogłosili rozpoczęcie prac nad Androidem w oparciu o architekturę RISC-V. Decyzja ta była konsekwencją sankcji USA, które z roku na rok stają się coraz surowsze i ograniczają dostęp do technologii produkcyjnych dla różnych układów scalonych. Otwarta architektura RISC-V przyciągnęła uwagę, ponieważ daje możliwość tworzenia niestandardowych rozwiązań bez konieczności polegania na technologiach zagranicznych.

Biorąc pod uwagę, że z dwóch głównych mobilnych systemów operacyjnych dostępny był tylko Android, inżynierowie z Chin postanowili dostosować swoją technologię do architektury RISC-V. Google wyraźnie zapewniło niezbędne informacje i wsparcie, ujawniając niektóre zastrzeżone aspekty komponentów niskiego poziomu swojego mobilnego systemu operacyjnego. Ta współpraca może otworzyć nowe możliwości w rozwoju urządzeń opartych na architekturze RISC-V, co z kolei może zmienić rynek technologii mobilnych.

Zaangażowanie chińskich inżynierów stanowiło podstawę nowego repozytorium RISC-V Android w serwisie GitHub, ze znaczącym wkładem Alibaba Group. Projekt ten stanowi ważny krok w rozwoju ekosystemu RISC-V, oferując platformę do tworzenia aplikacji na Androida w oparciu o architekturę RISC-V. Rozwój i utrzymanie takich repozytoriów pomaga rozszerzyć możliwości programistów i poprawić wydajność urządzeń mobilnych.

Obecnie Android obsługuje architektury ARM, MIPS i x86. Wsparcie dla architektury RISC-V nie zostało jeszcze zaimplementowane, ale jest spodziewane w przyszłości. Twórcy oprogramowania Google ogłosili, że emulator będzie obsługiwał RISC-V, a środowisko uruchomieniowe Androida zacznie działać z tą architekturą w pierwszym kwartale 2023 roku. Ta rozszerzona kompatybilność sprawi, że platforma Android będzie bardziej wszechstronna i otworzy nowe możliwości dla programistów i użytkowników.

ARM to gorąca nowość. Procesor M1 firmy Apple wywołał sensację w świecie IT. Architektura ARM wywołała ostrą konkurencję. NVIDIA próbowała przejąć ARM za 40 miliardów dolarów, ale inne firmy sprzeciwiły się temu ruchowi, a transakcja została uznana za nielegalną. W rezultacie NVIDIA nie była w stanie sfinalizować przejęcia. Niewątpliwie, gdyby transakcja zakończyła się sukcesem, NVIDIA, oprócz wydajnych układów graficznych, uzyskałaby dostęp do zaawansowanej architektury mikroprocesorowej. Mogłoby to doprowadzić do monopolizacji rynku, ograniczając dostęp Intela i AMD do kluczowych technologii. ARM pozostaje znaczącym graczem na rynku procesorów, co podkreśla jego znaczenie w kontekście nowoczesnych technologii.

Coraz więcej krajów interesuje się architekturą RISC-V, a liczba urządzeń obsługujących te procesory stale rośnie. Jednak obecnie nie ma wydajnego procesora, który mógłby konkurować z rozwiązaniami dla smartfonów, serwerów czy komputerów osobistych. W Chinach zaprezentowano laptopa opartego na RISC-V, ale jego wydajność pozostawia wiele do życzenia. Procesory RISC-V już teraz wykazują doskonałe wyniki w Internecie Rzeczy, urządzeniach noszonych i innych aplikacjach. Sugeruje to, że z czasem możemy spodziewać się bardziej wydajnych rozwiązań opartych na tej architekturze.

Obecnie Europa aktywnie koncentruje się na architekturze RISC-V. W Rosji również istniały wpływowe grupy zwolenników, które dążyły do ​​podważenia pozycji rosyjskich procesorów, takich jak Elbrus i Baikal. Lobbyści ci nalegali na uznanie RISC-V za jedyną słuszną architekturę i domagali się inwestycji wyłącznie w nią. Takie zainteresowanie zgłaszają firmy takie jak Intel, Samsung i IBM, które reprezentują grupę monopolistów, którym nie udało się nawiązać bezpośredniej konkurencji z ARM. Przejście na RISC-V może mieć znaczący wpływ na rynek procesorów, otwierając nowe możliwości innowacji i rozwoju w dziedzinie technologii komputerowych.

NVIDIA napotkała kiedyś poważne przeszkody, próbując przejąć ARM. Głównymi przeciwnikami tej transakcji byli duzi gracze rynkowi, którzy obawiali się, że ARM znajdzie się pod kontrolą jednej organizacji. Mogło to znacząco wzmocnić pozycję NVIDII, stwarzając nierówne warunki dla innych uczestników branży. Zablokowanie tej transakcji podkreśla wagę utrzymania konkurencji i różnorodności w sektorze zaawansowanych technologii, w którym ARM odgrywa kluczową rolę w rozwoju procesorów i mikroprocesorów.

Wprowadzenie obsługi procesorów RISC-V w systemie Android to strategicznie uzasadniony ruch, który pozwala na dywersyfikację ryzyka. Jeśli komuś uda się przejąć ARM, Google będzie miało alternatywę dla kontynuowania rozwoju swojego systemu operacyjnego. Ta decyzja otwiera nowe możliwości innowacji i wzmacnia pozycję Androida na rynku.

Wzrost liczby różnych architektur w świecie technologii nie budzi we mnie negatywnych odczuć. Warto jednak zauważyć, że Android pozostaje zamkniętym systemem operacyjnym na poziomie sprzętowym. To się nie zmieni nawet przy wsparciu otwartej architektury RISC-V. Google, dzięki umowom licencyjnym, zachowuje kontrolę nad producentami smartfonów i prawdopodobnie nie osłabi tej kontroli w przyszłości. Przykładowo, jeśli chińskie firmy będą nadal rozwijać swoją otwartą wersję architektury ARM, będą miały trudności z zapewnieniem pełnego wsparcia Androida dla wszystkich urządzeń opartych na ich procesorach na rynku globalnym.

Maxim Gorshenin to znany bloger i promotor rosyjskiej mikroelektroniki. W swoich treściach aktywnie omawia najnowsze osiągnięcia w technologii mikroelektronicznej, dzieli się swoim doświadczeniem i wiedzą oraz relacjonuje ważne wydarzenia branżowe. Jego praca przyczynia się do zwiększenia zainteresowania krajowymi rozwiązaniami i wspiera rosyjskich producentów. Maksim dąży do udostępnienia złożonych aspektów technicznych szerszej publiczności, promując w ten sposób rozwój mikroelektroniki w Rosji.

Jaki będzie tego wpływ?

Wielu ekspertów sceptycznie podchodzi do implementacji architektury RISC-V w systemie operacyjnym Android. Ich zdaniem innowacja ta w najlepszym razie doprowadzi do wydłużenia czasu pracy baterii i poprawy wydajności aparatu w smartfonie. Jednak obecny poziom implementacji RISC-V w procesorach nie pozwala jeszcze oczekiwać znaczących innowacji w branży mobilnej. Aby RISC-V mógł w pełni wpłynąć na Androida, musi osiągnąć wyższy poziom integracji i optymalizacji tej architektury w układach scalonych.

Uważam, że ogólna sytuacja pozostanie niezmieniona zarówno dla deweloperów, jak i użytkowników. Google ma problemy z ARM i firma dąży do zmniejszenia swojej zależności od technologii innych firm. Nadal jest to jednak architektura RISC, podobna do ARM (Advanced RISC Machines). Interesującym aspektem jest to, że może to być krok w kierunku adopcji Chromebooków opartych na procesorach RISC, co otworzyłoby nowe możliwości optymalizacji i wydajności urządzeń.

Zmiany w kodzie systemu operacyjnego dotyczą głównie wywołań niskiego poziomu zaimplementowanych przez deweloperów Androida. Wywołania te są chronione przez interfejsy API przeznaczone dla deweloperów aplikacji mobilnych. W tym kontekście działania Google wydają się logiczne i praktyczne. Moim zdaniem tym zmianom brakuje jakiegokolwiek poważnego celu strategicznego.

Google jest liderem technologicznym, dlatego firmy inwestujące w rozwój architektury RISC-V, takie jak Baikal, zyskują na znaczeniu. RISC-V to projekt open source, który przyciąga uwagę deweloperów i inwestorów dzięki swojej elastyczności i otwartości. Stwarza to nowe możliwości dla innowacyjnych rozwiązań obliczeniowych i przyczynia się do rozwoju konkurencyjnych produktów na rynku.

Aleksiej Gładkow jest autorem kanału poświęconego tworzeniu aplikacji mobilnych. W swoich filmach dzieli się cenną wiedzą i doświadczeniem w dziedzinie tworzenia aplikacji mobilnych, omawiając aktualne technologie i narzędzia. Kanał oferuje szczegółowe instrukcje, wskazówki programistyczne i analizę najnowszych trendów w branży oprogramowania mobilnego. Subskrybenci mogą dowiedzieć się o najlepszych praktykach programistycznych i skutecznym rozwiązywaniu pojawiających się problemów. Aleksiej dąży do tego, aby złożone koncepcje były dostępne i zrozumiałe dla deweloperów na każdym poziomie, od początkujących po ekspertów.

Obecny rozwój układów scalonych opartych na architekturze RISC-V budzi pewne obawy. Najmocniejsze modele, które nie są jeszcze produkowane masowo, działają porównywalnie do starszych procesorów znanych marek. Na przykład układ JH7110 jest podobny do SoC zastosowanego w Samsungu Galaxy S3, wprowadzonym na rynek w 2012 roku, choć JH7110 jest 64-bitowy. Z kolei układ TH1520 jest podobny do SoC zastosowanego w Galaxy S7, który trafił na rynek w 2016 roku. Te porównania podkreślają potrzebę dalszych ulepszeń i rozwoju w obszarze RISC-V, aby zapewnić konkurencyjność na szybko rozwijającym się rynku procesorów.

Technologia RISC-V ma ogromny potencjał, ale obecnie nie ma istotnych przesłanek do jej powszechnego zastosowania w segmencie mobilnym. Może to wynikać z braku obsługi RISC-V w systemie Android, a także z faktu, że producenci nie są zainteresowani wejściem na rynek urządzeń mobilnych z tą architekturą. Dodanie obsługi RISC-V otworzy jednak nowe możliwości tworzenia urządzeń z procesorami opartymi na tej architekturze dla systemu operacyjnego Android, co może ułatwić rozwój nowego Android NDK i przyciągnąć uwagę deweloperów.

Nie jest jasne, czy doprowadzi to do aktywnej produkcji urządzeń opartych na architekturze RISC-V. Sytuacja ta może jednak zachęcić producentów z Rosji i Chin do przejścia na RISC-V, ponieważ obecnie nie mają oni dostępu do technologii ARM.

Obecnie układy Qualcomma cieszą się dużą popularnością ze względu na niezawodną architekturę ARM, która stanowi podstawę rozwoju wielu rozwiązań programowych. Na przykład Apple aktywnie wykorzystuje ARM w swoich urządzeniach. Jednocześnie na rynku nie ma jeszcze udanych układów opartych na architekturze RISC-V. Duże firmy technologiczne również nie ogłosiły rozwoju procesorów opartych na tej architekturze. Takie prace mogą być prowadzone, ale nie na masową skalę. Bez oficjalnych zapowiedzi znanych marek dotyczących implementacji układów RISC-V w smartfonach, architektura ta pozostanie w fazie teoretycznej, nie wpływając znacząco na rynek technologiczny.

RISC-V obecnie nie oferuje żadnych wyraźnych korzyści, poza otwartą i bezpłatną licencją. W przeciwieństwie do ARM, korzystanie z architektury RISC-V nie wiąże się z żadnymi opłatami licencyjnymi. Otwarta licencja pozwala programistom na swobodną modyfikację i dostosowywanie architektury do swoich potrzeb. Jednak pod względem wydajności i innych istotnych cech, które mogłyby zachęcić użytkowników do przejścia z ARM na RISC-V, otwarta architektura nie wykazała jeszcze znaczących zalet. Niemniej jednak, jeśli powstaną wysokiej jakości układy oparte na RISC-V, może to znacznie zwiększyć zainteresowanie tą architekturą i sprawić, że stanie się ona popularna na rynku.

Kirill Rozov jest twórcą popularnego kanału na Telegramie i kanału YouTube Android Broadcast. W swoich projektach dzieli się aktualnymi informacjami o Androidzie, recenzuje aplikacje i urządzenia oraz udziela przydatnych wskazówek użytkownikom. Jego treści są skierowane do szerokiego grona odbiorców zainteresowanych technologiami mobilnymi i chcących być na bieżąco z najnowszymi trendami. Dzięki wysokiej jakości podejściu do tworzenia materiałów, Kirill zdobył zaufanie i lojalność subskrybentów, co czyni jego kanał jednym z wiodących w branży Androida.

Istnieje grupa techno-optymistów, którzy rozważają pozytywne konsekwencje wprowadzenia architektury RISC-V do ekosystemu Androida. Chociaż może to nie nastąpić w najbliższym czasie, potencjalne korzyści, jakie mogą z tego wyniknąć, są zachęcające.

Architektura RISC-V zapewnia znaczną elastyczność, skalowalność i rozszerzalność dzięki otwartemu kodowi źródłowemu, co odróżnia ją od architektur ARM i x86. Integracja RISC-V z Androidem może mieć znaczący wpływ na rozwój aplikacji mobilnych. Może to prowadzić do niższych kosztów licencji, zwiększenia innowacyjności w sprzęcie i oprogramowaniu oraz możliwości tworzenia rozwiązań dostosowanych do różnych potrzeb. Otwarta architektura pozwala programistom dostosowywać i optymalizować aplikacje do unikalnych wymagań, co może poprawić wydajność urządzeń i energooszczędność. RISC-V otwiera zatem nowe horyzonty dla rozwoju aplikacji mobilnych i może zmienić cały krajobraz technologiczny.

• Dzięki prostszej architekturze w porównaniu z tradycyjnymi układami scalonymi, żywotność baterii i wydajność urządzeń mobilnych ulegną wydłużeniu. Oznacza to wzrost liczby aktywnych użytkowników miesięcznie (MAU) i dziennie (DAU), co przyniesie korzyści wszystkim twórcom aplikacji na Androida.
• Programiści aplikacji mobilnych będą mieli większą kontrolę nad sprzętem i oprogramowaniem urządzeń, co przełoży się na bardziej innowacyjne i zoptymalizowane aplikacje mobilne. Na przykład mogą zacząć pojawiać się aplikacje obsługujące zestawy słuchawkowe VR z wbudowanym śledzeniem ruchu, ponieważ niskie zużycie energii przez procesory oparte na architekturze RISC-V umożliwi tworzenie zestawów słuchawkowych, które można nosić przez długi czas bez ryzyka przegrzania.
• Architektura open source ułatwi tworzenie środowiska programistycznego do współpracy dla urządzeń mobilnych i aplikacji, umożliwiając małym firmom cyfrowym konkurowanie z liderami branży.

Alexey Lachevsky jest prezesem agencji cyfrowej Trinity Monsters. Pod jego kierownictwem agencja z powodzeniem rozwinęła swoje usługi marketingu cyfrowego, w tym SEO, reklamę kontekstową i media społecznościowe. Alexey aktywnie wdraża innowacyjne podejścia i strategie, dzięki którym Trinity Monsters utrzymuje się w czołówce dynamicznie zmieniającego się świata cyfrowego. Jego doświadczenie i profesjonalizm przyczyniają się do rozwoju klientów i zwiększają ich widoczność w przestrzeni online.

Wnioski

W wyniku analizy doszliśmy do następujących wniosków.

• Inicjatywa Google jest interesująca i logiczna z punktu widzenia konkurencji rynkowej oraz ukrytego asa w rękawie.
• Na razie nic się nie zmieni – chyba że ci, którzy zainwestowali w architekturę RISC-V, będą mogli otrzymać więcej inwestycji i grantów. Dzięki temu krokowi Google RISC-V zaczyna wyglądać na o wiele bardziej obiecującą i mniej marginalną technologię.
• Dla programistów aplikacji mobilnych również nic się nie zmieni w przyszłości – Google ukrywa przed nimi wszystkie niuanse sprzętowe, a dostęp do sprzętu uzyskują wyłącznie za pośrednictwem interfejsu API.

Optymalizacja treści pod kątem SEO jest ważnym elementem skutecznej promocji witryny. Dobrze skonstruowany tekst nie tylko poprawia widoczność w wyszukiwarkach, ale także przyciąga uwagę odbiorców docelowych. Używaj słów kluczowych, które trafnie oddają istotę treści. Zwróć uwagę na meta tagi, tytuły i opisy, aby były bardziej atrakcyjne dla użytkowników i wyszukiwarek. Ważne jest również, aby treść była unikatowa i użyteczna, co zwiększa prawdopodobieństwo jej udostępnienia. Aktualizuj stare artykuły, dodając nowe fakty i badania, aby informacje były aktualne. Dzięki temu Twoja witryna pozostanie konkurencyjna i przyciągnie nowych odwiedzających.

• Google wyda aplikację konkurencyjną dla ChatGPT o nazwie Bard
• Jak dostać się do firmy z Wielkiej Czwórki w wieku 22 lat: historia naukowca zajmującego się danymi Artema
• Jak samodzielnie stworzyć aplikację na Androida