RISC-V: The Open Source Chip Revolution

दशकों से, सेमीकंडक्टर उद्योग पर x86 और ARM जैसे मालिकाना निर्देश सेट आर्किटेक्चर का वर्चस्व रहा है। ये निजी तौर पर नियंत्रित चिप डिज़ाइन दुनिया के कंप्यूटिंग सिस्टम की नींव में बैठे थे, डेटासेंटर और फोन से लेकर अरबों स्मार्ट उपकरणों में फैलने वाले एम्बेडेड प्रोसेसर तक।

अब, आरआईएससी-वी नामक एक विघटनकारी ओपन सोर्स चैलेंजर इस लंबे समय से स्थापित पदानुक्रम पर हमला कर रहा है। कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले अनुसंधान परियोजना से जन्मा, आरआईएससी-वी तेजी से एक जीवंत खुले पारिस्थितिकी तंत्र के रूप में विकसित हुआ है, जिसने कंप्यूटिंग स्पेक्ट्रम में चिप डिजाइन, विनिर्माण और तैनाती में अभूतपूर्व नवाचार को उजागर किया है।

मालिकाना निर्भरता से हार्डवेयर को अलग करके, आरआईएससी-वी सेमीकंडक्टर विकास को लोकतांत्रिक बना सकता है और विशेष एआई त्वरण, सर्वव्यापी आईओटी उपकरणों और अल्ट्रा-कुशल एज कंप्यूटिंग के युग के लिए अनुकूलित उपन्यास चिप आर्किटेक्चर को बढ़ावा दे सकता है। यह क्षैतिज चिप नवाचार के एक नए खुले युग के अगुआ का प्रतिनिधित्व करता है, ठीक उसी तरह जैसे ओपन सोर्स ने दशकों पहले असीमित सॉफ्टवेयर रचनात्मकता को उजागर किया था।

आरआईएससी-वी क्या है?

इसके मूल में, आरआईएससी-वी (उच्चारण “जोखिम-पांच”) एक खुला निर्देश सेट आर्किटेक्चर (आईएसए) है – संक्षेप में, मौलिक डीएनए ब्लूप्रिंट यह परिभाषित करता है कि सॉफ्टवेयर चिप के अंतर्निहित हार्डवेयर तर्क और सर्किट के साथ कैसे संचार करता है। 2010 में एक अकादमिक अनुसंधान परियोजना के रूप में शुरू की गई परियोजना ने लाइसेंसिंग लागत और मालिकाना आईएसए की बाधाओं से निराश चिप डेवलपर्स के उत्साह को तुरंत आकर्षित किया।

एआरएम और x86 के बंद मॉडलों के विपरीत, आरआईएससी-वी किसी के भी उपयोग, निरीक्षण, संशोधन और विस्तार के लिए स्वतंत्र और खुला है। यह आर्किटेक्चर विनिर्देश को वास्तविक चिप कार्यान्वयन से अलग करता है, जिससे आरआईएससी-वी आईएसए के साथ संगतता बनाए रखते हुए वस्तुतः असीमित अनुकूलन और अनुकूलन की अनुमति मिलती है।

यह खुला मॉडल, अधिक फूले हुए मालिकाना समकक्षों की तुलना में आरआईएससी-वी आईएसए की सापेक्ष सादगी के साथ मिलकर, असंख्य संभावनाओं को खोलता है। चिप टीमें विशिष्ट कार्यभार के लिए आरआईएससी-वी कोर को तेजी से अनुकूलित कर सकती हैं और एआई, नेटवर्किंग, सिग्नल प्रोसेसिंग और यहां तक ​​कि बिना किसी सह के पूरी तरह से नए चिप आर्किटेक्चर के लिए त्वरक को एकीकृत कर सकती हैं।

आरआईएससी-वी क्रांति x86 और एआरएम से परे

अपेक्षाकृत कम समय में, आरआईएससी-वी कंप्यूटिंग परिदृश्य में लंबे समय से मौजूद पदाधिकारियों के लिए एक जिज्ञासा से तेजी से परिपक्व होने वाले खतरे में विकसित हुआ है:

डेटा सेंटर और क्लाउड: आरआईएससी-वी सर्वर और क्लाउड इंफ्रास्ट्रक्चर पर हावी x86 आर्किटेक्चर के लिए एक आकर्षक खुले विकल्प के रूप में उभर रहा है। SiFive जैसे स्टार्टअप क्लाउड वर्कलोड के लिए तैयार RISC-V सर्वर चिप्स डिजाइन कर रहे हैं, जबकि अलीबाबा और अन्य जैसे हाइपरस्केलर इन-हाउस अनुकूलित कोर का पता लगा रहे हैं। आरआईएससी-वी x86 लाइसेंसिंग लागत और आपूर्ति श्रृंखला प्रतिबंधों को दरकिनार कर अनलॉक करता है।

मोबाइल और एज कंप्यूटिंग: अपनी कॉम्पैक्ट, कॉन्फ़िगर करने योग्य प्रकृति के साथ, आरआईएससी-वी का उपयोग सैमसंग, एनएक्सपी, क्वालकॉम और अन्य द्वारा स्मार्ट सेंसर, वियरेबल्स और मोबाइल उपकरणों को पावर देने वाले लीन एम्बेडेड कोर के लिए किया जा रहा है। अनुकूलन अद्वितीय एज हार्डवेयर बाधाओं के लिए शक्ति/प्रदर्शन को संतुलित करने की अनुमति देता है।

एआई और एमएल एक्सेलेरेशन: गूगल, एनवीडिया और दर्जनों अन्य मानक कोर डिजाइन के साथ या उसके साथ एकीकृत कस्टम डीप लर्निंग एक्सेलेरेटर डिजाइन करने के लिए आरआईएससी-वी की विस्तारशीलता का लाभ उठा रहे हैं। एआई वर्कलोड-अनुकूलित आरआईएससी-वी चिप्स डेटा सेंटर से लेकर आईओटी एज तक हर चीज के लिए परिवर्तनकारी साबित हो सकते हैं।

ओपन हार्डवेयर और एफपीजीए: मालिकाना लाइसेंसिंग बाधाओं के बिना, आरआईएससी-वी खुले हार्डवेयर पारिस्थितिकी तंत्र में फल-फूल रहा है। SiFive जैसी FPGA कंपनियां और lowRISC जैसी परियोजनाएं ओपन चिप डिज़ाइन की सीमाओं को पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य सिलिकॉन पर आगे बढ़ा रही हैं।

शिक्षा और लोकतंत्रीकरण: आरआईएससी-वी की खुली, भारमुक्त प्रकृति ने 70/80 के दशक की व्यक्तिगत कंप्यूटिंग क्रांति की याद दिलाते हुए कम लागत वाली चिप डिजाइन शिक्षा और प्रयोग के लिए शैक्षणिक संस्थानों और निर्माताओं के भीतर व्यापक रूप से अपनाने को प्रेरित किया है।

जैसे-जैसे आरआईएससी-वी पारिस्थितिकी तंत्र का विस्तार हो रहा है और कार्यान्वयन बढ़ती मांग और विशेष कार्यभार से निपटने के लिए परिपक्व हो रहा है, चिप स्टार्टअप और उद्योग के दिग्गजों में समान रूप से तेजी आ रही है। आरआईएससी-वी के पीछे की गति को कई सम्मोहक चालकों द्वारा बढ़ावा दिया जा रहा है:

– लागत और लचीलापन: मालिकाना लाइसेंसिंग को खत्म करने से बीओएम खर्च और वास्तु संबंधी बाधाएं काफी हद तक कम हो जाती हैं, जिससे छोटे खिलाड़ियों को कुछ नया करने का अधिकार मिलता है।

– सुरक्षा बढ़ाना: खुला, मॉड्यूलर आरआईएससी-वी मॉडल नेटवर्किंग/एआई/एमएल जैसे वर्कलोड को सुरक्षित, कॉन्फ़िगर करने योग्य एन्क्लेव में स्पष्ट रूप से अलग करने की अनुमति देता है।

– हार्डवेयर संप्रभुता: राष्ट्र आरआईएससी-वी को संभावित आपूर्ति श्रृंखला व्यवधानों से मुक्त करते हुए स्वदेशी अर्धचालक आत्मनिर्भरता को बढ़ावा देने के मार्ग के रूप में देखते हैं।

– प्रतिभा आकर्षण: आरआईएससी-वी की खुली पहुंच प्रवेश की बाधाओं को कम करके उद्योग की सतत चिप इंजीनियरिंग प्रतिभा की कमी को कम करने में मदद करती है।

आरआईएससी-वी का खुला पारिस्थितिकी तंत्र उजागर हुआ

केवल एक खुले आईएसए से अधिक, आरआईएससी-वी की परिवर्तनकारी क्षमता एक तेजी से विस्तारित खुले पारिस्थितिकी तंत्र के रूप में उभरने से उत्पन्न होती है जिसमें नवीन चिप डिजाइन और उन्हें प्रोग्रामिंग के लिए आसपास के सॉफ्टवेयर/डेवलपर टूल दोनों शामिल हैं।

आरआईएससी-वी फाउंडेशन एक विविध उद्योग संघ के रूप में विकसित हुआ है जो स्थिर कार्यान्वयन, अनुपालन सुइट्स और आईपी गवर्नेंस प्रदान करते हुए आईएसए विनिर्देशन का संरक्षण कर रहा है। स्टार्टअप, शैक्षणिक संस्थानों और सेमीकंडक्टर दिग्गजों में फैले 2,700 से अधिक सदस्य दुनिया भर में कार्य समूहों के माध्यम से सक्रिय रूप से योगदान करते हैं और आरआईएससी-वी को आगे बढ़ाते हैं।

आरआईएससी-वी ने खुले टूल, कंपाइलर, डिबगर्स, लाइब्रेरी, ऑपरेटिंग सिस्टम और सिमुलेशन वातावरण का एक समूह तैयार किया है जो डेवलपर्स को स्टैक में आर्किटेक्चर पर स्वतंत्र रूप से निर्माण करने की अनुमति देता है। प्रीमियर क्लाउड/टेक कंपनियों के पास ओपन-सोर्स एआई एक्सेलेरेशन लाइब्रेरीज़ हैं और उन्होंने अपने सॉफ़्टवेयर स्टैक में आरआईएससी-वी समर्थन पेश किया है।

लिनक्स की विस्फोटक वृद्धि ने किफायती हार्डवेयर विविधता को बढ़ावा दिया और दशकों तक खुले नवाचार को बढ़ावा दिया, आरआईएससी-वी पारिस्थितिकी तंत्र का विस्तार प्रवेश के लिए बाधाओं को कम करने वाली एक लोकतांत्रिक शक्ति का प्रतिनिधित्व करता है। स्टार्ट-अप और अकादमिक टीमें अब लागत बाधाओं के बिना नए उपयोग के मामलों के लिए आरआईएससी-वी चिप डिजाइन का आसानी से उपयोग और अनुकूलन कर सकती हैं।

कंप्यूटिंग हार्डवेयर में एक खुला युग

आज की आरआईएससी-वी गति दशकों पहले खुले सॉफ्टवेयर के उत्थान की गतिशीलता को प्रतिध्वनित करती है – एक प्रारंभिक विशिष्ट, गैर-व्यावसायिक विकल्प जो अंततः खुलेपन, लचीलेपन और सामुदायिक सहयोग के माध्यम से इंटरनेट, क्लाउड, मोबाइल और लगभग हर डिजिटल प्लेटफॉर्म की रीढ़ तक पहुंच गया। .

जिस तरह लिनक्स ने कंपनियों में सॉफ्टवेयर बिल्डिंग ब्लॉक्स के मुक्त प्रवाह को तेज किया, आरआईएससी-वी अब सेमीकंडक्टर इनोवेशन में एक समान क्रॉस-परागण को सक्षम बनाता है। चिप डिज़ाइन और आईपी एक अभूतपूर्व खुले क्षैतिज मॉडल में पारिस्थितिकी तंत्र में पार्श्व रूप से प्रवाहित हो सकते हैं जिन्हें हम अभी समझना शुरू कर रहे हैं।

सत्ताधारियों के बीच बढ़ते भू-राजनीतिक चिप तनाव और चक्रीय समेकन के बीच, आरआईएससी-वी घटकों या बौद्धिक संपदा के बाधित या दुर्गम होने के खिलाफ बचाव का भी प्रतिनिधित्व करता है। इसका विकेन्द्रीकृत समुदाय स्टार्टअप और हार्डवेयर स्वायत्तता चाहने वाले राष्ट्रों दोनों के लिए एक खुला वास्तुशिल्प आश्रय प्रदान करता है।

बेशक, खुले का मतलब स्वचालित रूप से सुरक्षित नहीं है। तेजी से आकर्षक हमले की सतह के रूप में, आरआईएससी-वी समुदाय को मजबूत सुरक्षा आश्वासन, सत्यापन प्रक्रियाओं और बौद्धिक संपदा सुरक्षा पर सहयोग करना चाहिए।

स्थापित दिग्गजों की तुलना में आरआईएससी-वी की वर्तमान प्रदर्शन सीमाओं और वाणिज्यिक अपनाने के रोडमैप के बारे में संदेह बना हुआ है। मालिकाना पदधारी खुले स्रोत सिद्धांतों को शामिल करते हुए अपने निवेश को मजबूत कर रहे हैं। आर्म जैसे प्रमुख पारिस्थितिकी तंत्र संभवतः रातोंरात विस्थापित नहीं होंगे।

हालाँकि, ओपन सोर्स के पास निरंतर वृद्धिशीलता के माध्यम से उद्योगों को नया आकार देने का एक तरीका है। जैसे-जैसे आरआईएससी-वी उपकरण और कार्यान्वयन निरंतर सामुदायिक शोधन का उपयोग करते हुए बढ़ती मांग वाले कार्यभार से निपटने में प्रगति करते हैं, इसकी विघटनकारी क्षमता साल-दर-साल बढ़ती जाती है।

हम आरआईएससी-वी को उस चिंगारी के रूप में देख सकते हैं जिसने कंप्यूटिंग के एक नए खुले युग को प्रज्वलित किया। जिस तरह लिनक्स ने सॉफ्टवेयर नवाचार के विस्फोट को सक्षम किया, उसी तरह आरआईएससी-वी हार्डवेयर नवाचार में एक क्षैतिज पुनर्जागरण को उत्प्रेरित कर सकता है जिसका मालिकाना आर्किटेक्चर के शासनकाल के दशकों के दौरान केवल सपना देखा गया था। ओपन सोर्स चिप क्रांति शुरू हो गई है।