Intel má první návrh procesoru na bázi RISC-V. Zatím jen tak na okraj
Kolovaly zprávy, že Intel chce koupit firmu SiFive, jednoho z hlavních výrobců procesorů, ale také licenčních jader architektury RISC-V. Teď se skutečně přiklání k této instrukční sadě, která je otevřenou alternativou ARMu a mohla by mít velkou budoucnost: Intel oznámil první vlastní jádra této architektury, i když to není v jeho hlavních procesorových produktech, ale zatím jen v rámci FPGA divize Altera.
První procesorová jádra RISC-V uvedená a přímo navržená Intelem, přicházejí v linii jader Nios. Pokud jste o žádném Intel Nios ještě neslyšeli, je to celkem v pořádku (přiznám se, že ani já ne). Nios, respektive doteď Nios II, jsou speciální „softcore“, která Intel nabízel jako návrh určený pro implementaci v FPGA Altera. Pochází tedy původně z této firmy, kterou Intel koupil v roce 2015.
Účelem jader Nios není konkurovat běžným procesorům. Slouží jako mikrořadiče a řídící jádra integrovaná v různých návrzích aplikací pro FPGA od Altery – pokud byste například vyvíjeli nějaký akcelerátor AI nebo jiné úlohy, jsou tato jádra připravená k začlení do něj. Jako uživatelé se tedy s těmito jádry sotva setkáte, ale ve světě FPGA jsou údajně velmi široce používána, takže přechod na RISC-V u nich je svým způsobem celkem významné vítězství po novou instrukční sadu.
Předchozí generace Nios a Nios II měla vlastní 32bitovou architekturu typu RISC, šlo o jednu z mnoha různých proprietárních instrukčních sad, používaných v embedded sektoru. Očekává se, že podobné specifické architektury téměř všude nahradí právě RISC-V díky tomu, že je zadarmo, standardizovaný, volně k použití a bude mít široký softwarový a nástrojový ekosystém. Intel/Altera přesně takovýto přechod na standardnější architektury u svého Niosu provádí.
Předchozí proprietární architektura Nios II nyní je v nabídce nahrazena novou architekturou Nios V implementující instrukční sadu RISC-V. Účelem je ovšem pořád poskytnout softcore jádro pro začlenění do FPGA aplikací, takže jde stále o poměrně jednoduché jádro, jehož zaměření je hlavně na co nejmenší zabranou plochu, respektive množství zdrojů spotřebovaných v FPGA.
První generace RISC-V jader Nios V je mikrořadičová architektura s instrukční sadou RV32IA – jde tedy o 32bitová jádra se základními celočíselnými instrukcemi (I) plus rozšířením pro atomické operace (A). Zřejmě ale zatím neobsahují instrukce pro násobení a dělení (rozšíření M) nebo floating-point výpočty (F), natož složitější operace. Jádro má pětistupňovou pipeline, asi ale není superskalární (zpracovává nejspíš maximálně jednu instrukci za takt). Tuto verzi Intel označuje Nios V/m (si jako microcontroller) a je možné na ní provozovat realtime operační systém uC/OS-II. Nahrazuje asi hlavně nejméně výkonnou základní a zadarmo dostupnou variantu Nios II (Nios II/e).
Nios V/m má dosahovat výkonu 0,462 MIPS v benchmarku Dhrystone na 1 MHz frekvence, přičemž při použití v 10nm FPGA Intel Agilex má být dosažitelná frekvence až 566 MHz. Výkon má být až 5× lepší než u starého velmi jednoduchého jádra Nios II/e, které tato nová architektura RISC-V nahrazuje.
Ovšem Intel údajně chce vyvinout i pokročilejší jádro, na kterém bude moci běžet i složitější kód, včetně plnohodnotného operačního systému Linux. Toto jádro se bude jmenovat Nios V/g a teoreticky bysto s ním mohli ve FPGA naprogramovat procesor, s nímž by se dal provozovat na RISC-V založený osobní počítač. Podrobnosti o architektuře Nios V/g ale Intel zatím nesdělil, takže netušíme, jak složitá bude, která všechna rozšíření budou podporována (asi půjde již o 64bitový RISC-V, ale zda třeba bude součástí SIMD rozšíření, to těžko říct), nebo jak komplexní a tím výkonné jádro to bude.
Nenápadný začátek většího příklonu k RISC-V?
Intel ale tímto, byť to teď ještě může být jen v rámci divize FPGA, každopádně vstoupil do oboru navrhování jader architektury RISC-V. Je možné, že následovat budou další, už ne softcores, ale klasická jádra nacházející se v hotových křemíkových čipech. Intel by je mohl licencovat, ale i používat ve svých vlastních produktech.
Nemusí to (aspoň v nejbližších letech) znamenat, že celý procesor by místo x86 začal používat jádra RISC-V. Ale různé řídící jednotky v procesoru nebo specializované akcelerátory a řadiče může Intel začít stavět na RISC-V, aby mohl využívat širokou softwarovou podporu existující pro tuto architekturu. Kdo ví, třeba za chvíli bude jádra RISC-V používat i tzv. Intel Management Engine, tedy před uživatelem skrytý skrytý řídící subsystém procesorů.
Zdroje: Tom’s Hardware, Intel
Jan Olšan, redaktor Cnews.cz
⠀