オープンソース コンピュータを構築したい場合は、それが可能です。ソフトウェアについて話している場合です。ただし、内部のプロセッサは独自のものです。 RISC-V は オープンソースのプロセッサ設計であり、急速に注目を集めており、コンピューティング環境を変えることが期待されています。
Intel および ARM 設計の代替
現在、ARM と Intel の x86 によって作成された 2 つのプロセッサ設計が最高の地位を占めています。両社は驚異的な規模で事業を展開していますが、ビジネス モデルは根本的に異なります。
Intel は独自のチップを設計および製造しますが、ARM はその設計を Qualcomm や Samsung などのサードパーティ設計者にライセンス供与し、独自の機能強化を追加します。サムスンはプロセッサを社内で製造するためのインフラストラクチャを備えていますが、クアルコム（および他の「ファブレス」設計者）はこの重要な作業をサードパーティに外注しています。
ARM の場合、多くの場合、ライセンサーは、チップの設計の側面を非公開に保つことを目的とした機密保持契約に署名する必要があります。同社のビジネス モデル全体が製造業ではなく、知的財産を中心に形成されていることを考えると、これは驚くべきことではありません。
一方、インテルは独自の商用設計の秘密を厳重に管理しています。どちらのプロセッサタイプも商用であるため、学者やオープンソースハッカーが設計に影響を与えることは（完全に不可能ではないにしても）困難です。
RISC-V の違い
RISC-V は大きく異なります。まず、会社ではありません。これは、2010 年に カリフォルニア大学バークレー校 の学者によって、既存の既存のものに代わるオープンソースでロイヤリティフリーの代替手段として初めて考案されました。
これは Windows の代わりに Linux をインストールするのと似ているため、何かを購入したり、面倒なライセンス契約に同意したりする必要はありません。 RISV-V は、半導体の研究と設計でも同様のことを目指しています。
ARM はまた、プロセッサがネイティブに理解できるコマンドを指す命令セット アーキテクチャ (ISA) と、その実装方法を示すマイクロアーキテクチャの両方のライセンスを取得しています。
RISC-V は ISA を提供するだけで、研究者やメーカーが実際に ISA をどのように使用するかを定義できるようになります。これにより、組み込みシステム用の低電力 16 ビット チップからスーパーコンピュータ用の 128 ビット プロセッサに至るまで、あらゆる種類のデバイスに拡張可能になります。
名前が示すように、RISC-V は、ARM、MIPS、SPARC、および Power 設計に基づくチップと同じ、縮小命令セット コンピューター (RISC) の原理を使用します。
これはどういう意味ですか？どのようなコンピュータ プロセッサの中心にも、命令と呼ばれるものがあります。最も基本的な用語では、これらはハードウェアで表現され、プロセッサに何をすべきかを指示する小さなプログラムです。
通常、RISC ベースのチップは、インテルが提供するような複雑な命令セット コンピューター (CISC) 設計を使用するチップよりも命令の数が少なくなります。さらに、命令自体はハードウェアに実装するのがはるかに簡単です。
命令がシンプルになるということは、チップメーカーがチップ設計をより効率的に行えることを意味します。トレードオフは、これらの比較的複雑なタスクがプロセッサによって実行されないことです。代わりに、ソフトウェアによって複数の小さな命令に分割されます。
その結果、RISC には「重要なものをコンパイラに委任する」というニックネームが付けられました。それは悪いことのように聞こえますが、そうではありません。ただし、それを理解するには、まずコンピュータ プロセッサが実際には何であるかを理解する必要があります。
携帯電話やコンピュータのプロセッサは、トランジスタと呼ばれる数十億個の小さなコンポーネントで構成されています。 CISC ベースのチップの場合、これらのトランジスタの多くは利用可能なさまざまな命令を表します。
RISC チップには命令が少なく単純であるため、多くのトランジスタは必要ありません。これは、多くの興味深いことを行う余地がさらにあることを意味します。たとえば、より多くのキャッシュとメモリ レジスタを組み込んだり、AI やグラフィックス処理のための追加機能を組み込んだりできます。
また、使用するトランジスタ全体の数を減らすことで、チップを物理的に小さくすることもできます。これが、MIPS および ARM の RISC ベースのチップがモノのインターネット (IoT) デバイスで頻繁に使用される理由です。
スピードの必要性
もちろん、ライセンスだけが RISC-V の根拠ではありません。 RISCプロセッサ設計の最初の研究プロジェクトを主導したデイビッド・パターソン氏は、RISC-Vは製造上の改良によって得られる CPU性能の差し迫った限界に対処するために設計され たと述べた。
チップ上に搭載できるトランジスタの数が増えるほど、最終的にプロセッサの能力が向上します。その結果、TSMCやSamsungなどのチップメーカー（どちらもサードパーティに代わってプロセッサを製造している）は、トランジスタのサイズをさらに縮小しようと懸命に取り組んでいます。
最初の商用マイクロプロセッサである Intel 4004 には、それぞれの寸法が 10,000 ナノメートル (約 0.01 mm) のトランジスタが 2,250 個しかありませんでした。確かに小さいですが、40 年後にリリースされた Apple の A14 Bionic プロセッサとは対照的です。そのチップ（新しいiPad Airに搭載されている）には118億個のトランジスタがあり、それぞれの直径は5ナノメートルだ。
1965 年、インテルの共同創設者であるゴードン E. ムーアは、チップ上に配置できるトランジスタの数が 2 年ごとに 2 倍になるという理論を立てました。
「最小部品コストの複雑さは、年間およそ 2 倍の割合で増加しています」とムーア氏はエレクトロニクス マガジンの 35 周年記念号で書いています。 「確かに、短期的には、この金利は上昇しないにしても、継続すると予想できる。長期的には、上昇率はもう少し不確実だが、ほぼ一定にならないと信じる理由はない」少なくとも10年間は。」
ムーアの法則は、この 10 年で適用されなくなると予想されています。また、チップメーカーがこの小型化傾向を長期的に継続できるかどうかについても、かなりの疑問がある。これは基礎科学レベルと経済レベルの両方に当てはまります。
結局のところ、トランジスタが小型になると、製造が非常に複雑になり、コストが高くなります。たとえばTSMCは、5nmチップの製造に自社工場に170億ドル以上を費やした。このような壁を考慮して、Risk-V はトランジスタのサイズと数を縮小する以外の方法を検討することで、パフォーマンスの問題に対処することを目指しています。
企業はすでに RISC-V を使用しています
RISC-V プロジェクトは 2010 年に開始され、ISA を使用した最初のチップは 2011 年に製造されました。3 年後、プロジェクトは公開され、すぐに商業的な関心が高まりました。このテクノロジーは、NVIDIA、Alibaba、Western Digital などの企業によってすでに使用されています。
皮肉なことに、RISC-V には本質的に画期的な点は何もありません。同財団は ウェブページで「RISC-V ISAは、少なくとも40年前のコンピュータアーキテクチャのアイデアに基づいている」と述べている 。
しかし、おそらく画期的なのは、ビジネス モデル、あるいはビジネス モデルの欠如です。これにより、プロジェクトが実験、開発、そして場合によっては無制限の成長にさらされることになります。 RISC-V Foundation も Web サイトで次のように述べています 。
「興味深いのは、これがソフトウェアを移植できる共通の無料でオープンな標準であり、誰でもソフトウェアを実行するための独自のハードウェアを自由に開発できるためです。」
この記事の執筆時点では、RISC-V チップは主にサーバー ファームの舞台裏で、またマイクロコントローラーとして働いています。消費者分野におけるARM/Intel ISAの複占を揺るがす可能性があるかどうかはまだ分からない。
しかし、既存企業が停滞した場合、ダークホースが駆けつけてすべてを変える可能性は十分に考えられます。
