Какие риски несет архитектура RISC-V

Открытую систему команд RISC-V называют перспективной архитектурой для создания процессоров. На нее обратили внимание многие технологические компании и даже государства. Однако наряду с преимуществами у нее есть существенные недостатки. Какие риски могут возникнуть при использовании открытой системы команд в процессорах для государственных учреждений? 

В августе стало известно, что в России планируют разработать процессор на основе открытой системы команд RISC-V. Его предлагают использовать для автоматизированных рабочих мест, систем хранения данных и серверов в госучреждениях, например в сфере образования и здравоохранения. Ростех планирует завершить разработку процессора к 2025 году, потратив на него 27,8 млрд рублей.

Система команд RISC-V вызывает серьезные вопросы у экспертов. Ориентировать на это решение сквозные проекты по импортозамещению представляется весьма рискованным.

Что такое RISC-V?

Есть четыре основных типа архитектур:

• CISC (Complex Instruction Set Computer) — тип архитектуры со сложным набором команд, то есть в одну инструкцию может быть заложено несколько действий. На этой технологии базируются системы команд x86 в процессорах Intel и AMD. Эти чипы используют преимущественно в компьютерах, ноутбуках и серверах.
• RISC (Reduced Instruction Set Computer) — тип архитектуры с сокращенным набором команд. Упрощение инструкций позволило повысить быстродействие и энергоэффективность процессоров. Например, эту технологию использует ARM, MIPS, PowerPC. На основе лицензионного ядра ARM делают свои процессоры Huawei, Samsung, Apple, Qualcomm, MediaTek, NVIDIA, Fujitsu и другие производители мобильных устройств. Среди российских разработчиков — «Байкал Электроникс».
• MISC (Minimal Instruction Set Computer) — тип архитектуры с минимальным набором команд. Еще более простая архитектура, используемая в устройствах интернета вещей и роутерах.
• VLIW (Very Long Instruction Word) — тип архитектуры с очень длинной инструкцией и несколькими вычислительными устройствами. Одна команда содержит несколько операций, которые выполняются параллельно. Эту технологию использует «Эльбрус». Подходит для выполнения тяжелых задач, используется в специализированной вычислительной технике.

Система команд RISC-V начала развиваться в 2010 году в Калифорнийском университете в Беркли. Она принадлежит к типу архитектур RISC и является продолжением проекта MIPS. Изначально ее разработчики ориентировались на создание микропроцессора для интернета вещей. Основным преимуществом RISC-V называют открытость исходного кода. Принято считать, что это снижает расходы на использование технологии, исключает зависимость от конкретного вендора и политических факторов. Однако при более пристальном разборе становятся очевидны недостатки решения.

Технологические перспективы 

Система команд RISC-V — это молодое развивающееся решение. Она может быть перспективна для встраиваемых систем и микроконтроллеров, то есть для устройств интернета вещей. Система команд недостаточна для «тяжелых» задач: в ней менее 50 команд, что делает невозможным ее применение для автоматизированных рабочих мест, систем хранения данных и серверов.

Создать что-то достойное на базе RISC-V можно лет за 15 при условии, что все существующие архитектуры остановятся в развитии и подождут. Но мы понимаем, что этого не произойдет. Делать ставку на недоработанную архитектуру и пытаться создать на ней процессоры для серьезных задач — как минимум недальновидно.

Вложение в RISC-V может быть выходом для Китая, которого лишили лицензии на использование ARM и у которого нет собственной архитектуры. Но в России есть своя архитектура. Процессор «Эльбрус» разрабатывался в рамках постановления правительства РФ и на государственные средства. Права на систему команд и все разработки принадлежат государству.

Открытость: свобода или бремя?

Открытость архитектуры RISC-V, которую преподносят как преимущество, — палка о двух концах. Опенсорс-проекты в программном обеспечении — хороший путь для развития технологий, пример — операционная система Linux. Однако в аппаратном обеспечении все намного сложнее. Большое количество участников и идей приводит к тому, что разработка ведется фрагментировано. При этом вектор развития технологии задает одна компания, в случае с RISC-V это некоммерческая организация RISC-V Foundation (изначально зарегистрирована в США, затем «переехала» в Швейцарию). И при смене курса всем пользователям придется «подтягивать» свои решения к основному «стволу». Вместо того чтобы развивать продукт, нужно тратить время и ресурсы на его адаптацию. Вместо развития своей инженерной школы — следовать чужим стандартам.

Создание полноценного универсального процессора общего назначения, построенного на системе команд RISC-V, в течение 5 лет — не только нецелесообразно, но и невозможно. Главным риском такого проекта может стать сворачивание импортозамещения в радиоэлектронике и гибель компаний, уже выпускающих отечественные процессоры.

Пока разрабатывается совершенно новый процессор, предлагается разрешить использовать для государственных нужд иностранную продукцию — она привычнее и дешевле. За это время без спроса со стороны государства остаются уже имеющиеся российские процессоры — и это может стать для них фатальным. В итоге Россия не получит нового процессора и лишится тех наработок, которые уже есть и могут применяться для различных задач.