Python、C++、Java、またはその他の高水準言語でコンピューターをプログラムする場合、手元の作業の実行に役立つさまざまな関数を利用できます。あなたが書いたコードは、コンピュータまたは マイクロコントローラ 直接使用します。
複数の言語は最終的に、Intelのx86アーキテクチャなどの同じタイプのプロセッサで実行できるマシン コードを生成するため、「or」および「print」ステートメントを変換するための共通の標準に同意する必要があります。命令セットアーキテクチャ (ISA) はこの定義を提供し、ソフトウェアとハードウェア間の「契約」と呼ばれることもあります。
x86アーキテクチャとは何ですか?
プロセッサ アーキテクチャには多くの種類があり、ISAも多数存在します。つまり、それぞれについて学習すべき新しい詳細と、より多くのヤク シェービングが必要になります。また、歴史的な負担に悩まされる可能性もあり、大多数はクローズドソースです。
一例として、Intel x86アーキテクチャのベースとなっている8086プロセッサが挙げられます。これは1978年にリリースされた当初は暫定的なものとして意図されていました。その後、何度も改良が重ねられ、新しい世代へと受け継がれてきましたが、40年以上経った今でも、Intelチップには同じ基本機能が採用されています。理論上は、最新のx86プロセッサは数十年前に開発されたコードを実行できるはずです。残念ながら、状況は劇的に変化しており、これらの追加により、1978年の80個の命令から今日では数千個にまで増加しており、十分に合理化されているとは言えません。
前述のように、x86アーキテクチャは、ほとんどのコンピューティング アーキテクチャと同様にクローズド ソースです。特定の目的のためにチップをカスタマイズしたり、チップの設計を分析したりしたい場合、特に少量の場合はそれは不可能です。これはまた、複雑なシステムオンチップ（SoC）を扱っている場合、単一のモジュール内で複数の異なるアーキテクチャが実行される可能性があることを意味します。 1つ チップ。これらの要素はすべてうまく連携する必要があり、システム設計者にとっては厄介な問題となる可能性があります。
RISC-V ISAとは何ですか?
クローズドISAが多すぎるのは必要悪だと思われるかもしれません。そして、いくつかの例外を除いて、2010年まではそれが当てはまりました。その夏、Andrew WatermanとYunsup Leeは、Krste Asanovic教授とDavid Patterson教授とともに、バークレーでコンピューター アーキテクチャの研究に取り組んでいました。
適切なISAが見つからなかったため、彼らは「夏季プロジェクト」としてRISC-V (バークレーの縮小命令セット コンピュータに対する5番目の試み、「リスク ファイブ」と発音) ISAの開発を開始しました。このプロジェクトは、数か月かかる取り組みをはるかに超えるものとなりました。数年にわたる多大な作業を経て、彼らは2014年にユーザー仕様を凍結し、標準を維持するためにRISC-V Foundationを設立しました。現在、世界28か国に250を超えるRISC-Vメンバーがおり、この簡素化されたオープンソースのモジュール式ISAをサポートしています。実際、インドはこれを自国の命令セットアーキテクチャとして宣言しています。
RISC-V設計の利点
RISC-Vは2010年に設計されたため、開発者は前任者の成功と失敗から学ぶことができ、RV32Iと呼ばれる簡素化されたベースISAからやり直すことができました。このベースは決して変更されませんが、アプリケーションのニーズに応じて拡張できます。小型の組み込みプロセッサでは、これらの拡張機能のいくつかしか利用できない可能性がありますが、サーバー用のチップには、幅広い追加機能が搭載されている可能性があります。これらの機能は時間の経過とともに成長し、変化しますが、その中核となるシステムが全体的に肥大化することは決してありません。設計者は、特定の用途に必要なものだけを選択し、開発することができます。
RISC-Vアプリケーション: RISC-V ISAユースケース
Megan Wachs博士は、このアーキテクチャに基づいてシリコンを作成するSiFiveのエンジニアリング担当副社長です。SiFiveは2016年に初の市販RISC-Vチップを開発し、2018年には初のLinux対応マルチコア チップを開発しました。理論的には、この記事を今まさにオープンソース プロセッサ上でオープンソース オペレーティング システム (Linux) を実行しているコンピューターで読んでいる可能性もあります。
ワックス氏の2019年のHackaday Superconferenceでの講演によると、RISC-Vの目標は「あらゆるもののISAになること」であり、非常に小さな組み込みプロセッサからサーバーファーム、機械学習、そして数十年にわたるコンピューティング開発の次の段階に来るものまで、あらゆる用途に使用できるアーキテクチャです。ISAはオープンソースですが、必ずしもそれを使用して設計されたチップもオープンソースである必要はありません。RISC-Vの設計は、オープンソース、クローズドソース、またはその両方の組み合わせにすることができます。
RISC-Vの実装が広がれば、さまざまなISAの設定や操作方法の学習の手間がなくなるか、大幅に軽減され、SoCやその他のチップ設計が合理化されます。ワックス氏は、このISAは誰もが予想していたよりも急速に成長しており、この傾向が続くかどうかは興味深いと指摘しています。
RISC-Vが本当にあらゆるもののISAになるにはまだ長い道のりがありますが、システム設計に対する潜在的なメリットは大きいです。この建築物は小説の創作にも使われた。 カーボンナノチューブベースのプロセッサについては、こちらで読むことができます。