Що таке RISC-V?
RISC-V — це відкритий стандарт системної архітектури (ISA) для комп’ютерних процесорів, заснований на принципах RISC (Reduced Instruction Set Computer — комп’ютер зі скороченим набором команд).
На відміну від пропрієтарних ISA на кшталт x86 чи ARM, архітектура RISC-V є вільною і відкритою — її специфікації опубліковані під відкритими ліцензіями, тож будь-хто може реалізувати RISC-V без ліцензійних платежів.
RISC-V був створений у 2010 році в Університеті Берклі (США) як п’яте покоління RISC-проєктів цього університету. Сьогодні цей стандарт підтримується некомерційною організацією RISC-V International зі штаб-квартирою у Швейцарії.
RISC vs CISC: у чому різниця?
Процесори типу RISC і CISC відрізняються підходом до набору команд. RISC (англ. Reduced Instruction Set Computer) — це архітектура з скороченим набором інструкцій, які є відносно простими і виконуються швидко (як правило, за 1 такт). Такий процесор виконує більше елементарних команд для реалізації складних функцій, зате кожна команда проста і ефективна.
Натомість CISC (Complex Instruction Set Computer) оперує розширеним набором складних інструкцій — кожна така команда може виконувати кілька операцій за раз, що зменшує кількість команд у програмі. Однак складні інструкції CISC-процесорів зазвичай потребують більше тактів і більш складної апаратної логіки.
Іншими словами, RISC фокусується на простоті апаратного забезпечення і швидкості виконання інструкцій, тоді як CISC — на багатофункціональності команд та економії пам’яті програм. Історично RISC-підхід спрощує конвеєризацію команд і підвищує енергоефективність, тоді як CISC забезпечує менший розмір машинного коду за рахунок апаратної складності.
Де застосовується RISC-V?
Архітектура RISC-V спроєктована як універсальна та масштабована, тому її застосування охоплює широкий спектр пристроїв — від мікроконтролерів до суперкомп’ютерів.
Базовий набір команд RISC-V можна розширювати додатковими модулями, що дозволяє адаптувати процесори для різних задач:
- Мікроконтролери та IoT-пристрої. RISC-V набув популярності у вбудованих системах завдяки своїй ефективності та гнучкості. Багато виробників випускають мікроконтролери на RISC-V, зокрема для IoT-гаджетів, носимої електроніки та побутової техніки. Існують навіть ультрадешеві чипи на RISC-V — наприклад, китайський мікроконтролер CH32V003 вартістю ~$0,10.
- Високопродуктивні обчислення. В Європі працює проєкт DARE (Digital Autonomy with RISC-V in Europe) з бюджетом €240 млн для створення суперкомп’ютерних процесорів на RISC-V, щоб посилити технологічну суверенність регіону. Таким чином, відкритий стандарт RISC-V розглядається як ключ до незалежності у високопродуктивних обчисленнях (HPC) та штучному інтелекті.
- Комерційні SoC і пристрої. Американські, європейські та азійські фірми проектують на основі RISC-V як прості мікросхеми, так і складні системи на кристалі (SoC). Наприклад, Western Digital використовує RISC-V у контролерах накопичувачів, NVIDIA — в окремих модулях керування, а компанія Alibaba випустила власні процесори Xuantie на базі RISC-V для дата-центрів. Архітектуру підтримують популярні операційні системи (включно з різними дистрибутивами Linux), а відомі виробники апаратного забезпечення (SiFive, Raspberry Pi, Espressif тощо) пропонують комерційні чипи з ядрами RISC-V.
Відкритість як перевага для блокчейну та суверенності технологій
Філософія RISC-V близька до принципів блокчейн-спільноти та Web3, де цінуються децентралізація, прозорість і спільний розвиток технологій. Відкрита архітектура процесора доповнює ідею відкритого програмного коду та протоколів.
Показовим є інтерес розробників Ethereum: провідні інженери (зокрема Віталік Бутерін і Джастін Дрейк) пропонували перевести Ethereum Virtual Machine (EVM) на архітектуру RISC-V. На їхню думку, це спростить технічний стек і підвищить безпеку рівня консенсусу блокчейну Ethereum. Використання стандартизованої відкритої ISA замість вузькоспеціалізованої EVM може полегшити верифікацію та реалізацію смарт-контрактів на апаратному рівні.
В контексті криптографії RISC-V теж має суттєві плюси. Стандарт передбачає спеціальні розширення для прискорення криптографічних обчислень: наприклад, затверджений набір інструкцій Zk включає команди для швидкого виконання алгоритмів шифрування AES, гешування SHA-256/512, SM3/SM4 та інших операцій. Це дозволяє створювати процесори, оптимізовані під завдання шифрування, цифрових підписів, хешування блоків тощо — критично важливі функції для блокчейн-систем.
Відкритий характер RISC-V підвищує довіру до апаратного забезпечення: архітектуру можуть вільно аналізувати незалежні експерти, що допомагає виявляти та усувати бекдори і приховані уразливості в процесорах. Така прозорість особливо важлива для криптографії і децентралізованих мереж, де безпека і відсутність стороннього контролю є пріоритетом.
Індустрія вже робить кроки в цьому напрямі — з’являються проєкти на перетині RISC-V та блокчейну. Наприклад, RISC Zero розробляє zero-knowledge VM на базі RISC-V, що дозволяє виконувати обчислення з криптографічним доказом коректності, не розкриваючи самих даних.