L’industria dei chip è al centro dell’attenzione globale per la sua crescente importanza nell’alimentare i dispositivi che costellano la nostra quotidianità, dalle automobili agli smartphone dalle lavatrici al microonde, tanto da spingere le superpotenze mondiali a innescare una vera e propria competizione per la supremazia. Ci sono soluzioni che potrebbero scardinare gli attuali equilibri? Potrebbe essere il caso di RISC-V.
Il vocabolario dei chip
Dalla nascita dei primi computer ad oggi, l’uomo ha ideato diversi linguaggi di programmazione per comunicare con essi ed eseguire svariati comandi. I linguaggi di programmazione permettono, come è noto, di comunicare in un modo diverso dal linguaggio prettamente “umano”. Infatti, ad esempio, gli interruttori di silicio presenti in un processore non capiscono intrinsecamente un comando in inglese o in italiano.
Chip, perché sarà un anno difficile per l’industria: lo scenario globale
Affinché un chip possa eseguire, ad esempio, un’istruzione in linguaggio Python, il software deve tradurre queste parole e questi simboli in istruzioni utilizzabili dal chip. Vi sono sequenze binarie specifiche per chiedere ad un determinato hardware di eseguire determinate azioni. Il codice “100000”, ad esempio, potrebbe ordinare al chip di sommare due numeri, mentre il codice “100100” potrebbe chiedergli di copiare un dato. Queste sequenze binarie costituiscono il vocabolario fondamentale del chip (ossia il set di istruzioni di un computer). Per anni, l’industria dei chip si è affidata a una serie di set di istruzioni a carattere “proprietario”. Invero, oggi il mercato mondiale è dominato da due tipi principali di set di istruzioni, concessi in licenza: “x86”, utilizzato dalle statunitensi Intel e AMD; ed “ARM” (Advanced RISC Machine), prodotto dalla britannica ARM Holdings. Tali chip, x86 e ARM, “parlano” linguaggi diversi, per cui gli sviluppatori di software devono sempre creare una versione della stessa applicazione per adattarla a ciascun set di istruzioni proprietario.
Come il Risc-V potrebbe cambiare l’industria dei chip
Tuttavia, ultimamente, nell’ottica di viaggiare su “binari non proprietari”, diverse aziende produttrici di hardware e software in tutto il mondo hanno iniziato a convergere verso l’utilizzo di un set di istruzioni disponibile pubblicamente, noto come RISC-V (che si pronuncia “RISC-Five”), il quale potrebbe cambiare radicalmente l’industria mondiale dei chip. I sostenitori di RISC-V affermano che questo set di istruzioni rende la progettazione di chip per computer più accessibile alle piccole aziende ed ai piccoli imprenditori, liberandoli dal costoso giogo dei diritti di licenza. Si può pensare a RISC-V come ad un insieme di regole di progettazione per i chip dei computer.
Essendo “open standard” – che designa le specifiche della tecnologia, a differenza di “open source” che si riferisce generalmente al software il cui codice sorgente è liberamente disponibile per la consultazione e l’uso –RISC-V permette a chiunque di poter partecipare al suo sviluppo. Così come chiunque può progettare un chip per computer basato sul set di istruzioni di RISC-V. Questi chip sarebbero, quindi, in grado di eseguire qualsiasi software progettato per RISC-V. La versione più semplice di RISC-V consiste in sole quarantasette istruzioni, compresi i comandi per caricare un numero dalla memoria e per sommare numeri.
Tuttavia, RISC-V offre anche altre istruzioni, note come estensioni, che consentono di aggiungere funzioni come la matematica vettoriale per l’esecuzione di algoritmi di Intelligenza Artificiale.
Con RISC-V, è possibile progettare il set di istruzioni di un chip in base alle proprie esigenze, il che offre la libertà di creare hardware personalizzato e orientato a diverse applicazioni. In precedenza, le aziende alla ricerca di processori acquistavano generalmente chip “già pronti”, perché la progettazione da zero era troppo costosa e richiedeva molto tempo. Soprattutto per i dispositivi più semplici, come le sveglie o gli elettrodomestici da cucina, questi chip avevano spesso funzioni extra “inutili”, che potevano rallentare il funzionamento dell’apparecchio o sprecare energia.
Una storia di successo nell’uso pratico di RISC-V
Ad esempio, l’azienda cinese Shenzhen Bluetrum Technology, che produce auricolari, rappresenta una delle storie di successo nell’implementazione pratica di RISC-V. Gli auricolari, infatti, non richiedono grandi capacità di calcolo; per cui l’azienda cinese ha scoperto di poter progettare semplici chip che utilizzano le istruzioni di RISC-V. Se non avesse usato RISC-V, Bluetrum avrebbe dovuto acquistare un chip commerciale con molte più capacità di quelle necessarie, oppure avrebbe dovuto progettare il proprio chip o il proprio set di istruzioni da zero, con tutti i costi necessari. RISC-V aiuta, in pratica, ad abbassare la “barriera d’ingresso” nel mondo della progettazione di chip. I sostenitori di RISC-V offrono seminari pubblici su come costruire una CPU basata su RISC-V, evitando licenze e “compromessi”.
I miglioramenti apportati alla progettazione dei chip, possibili solo grazie alla flessibilità offerta da uno standard “aperto”, hanno permesso a questi chip di eseguire calcoli più rapidamente con meno energia. Inoltre, i chip RISC-V potrebbero contribuire a ridurre significativamente l’impatto ambientale, in quanto meno impattanti dei “concorrenti” in materia di consumo di elettricità.
Detto ciò, tuttavia, al giorno d’oggi i chip di Intel e ARM rimangono popolari e non è ancora chiaro se i progetti RISC-V li sostituiranno nel prossimo futuro. Le aziende che vogliono adottare la nuova soluzione “open standard”, sia chiaro, devono convertire il software esistente per renderlo compatibile con RISC-V; infatti la ROM supporta la maggior parte delle versioni di Linux, il sistema operativo che ha contribuito a guidare la “rivoluzione open-source” mondiale. Gli utenti di RISC-V dovranno stare attenti agli sviluppi che “biforcano l’ecosistema”, come nel caso in cui si sviluppasse una versione di RISC-V che diventa popolare ed al contempo incompatibile con il software progettato per l’originale.
Conclusioni
Infine, RISC-V Foundation deve anche fare i conti con le tensioni geopolitiche USA-Cina, le quali sono in aperto contrasto con la sua “filosofia aperta” e, quindi, libera. Originariamente con sede negli Stati Uniti (fu fondata dalla “University of California, Berkeley” nel 2010), la RISC-V Foundation dovette affrontare sin dal principio le critiche del legislatore a stelle e strisce, secondo il quale RISC-V farebbe perdere agli Stati Uniti il loro vantaggio nell’industria dei semiconduttori, rendendo più competitive le aziende cinesi. Per evitare questo ed altri bracci di ferro con la politica americana, la RISC-V Foundation si trasferì nel 2020 in Svizzera[1]. In prospettiva, la RISC-V Foundation trae ispirazione da Linux. La speranza è che RISC-V permetta a un maggior numero di persone di dare vita alle loro idee per lo sviluppo di nuove tecnologie.[2]
Note
- RISC-V moves to neutral Switzerland over trade disruption. Fierce Electronics. https://www.fierceelectronics.com/electronics/risc-v-moves-to-neutral-switzerland-over-trade-disruption ↑
- These simple design rules could turn the chip industry on its head. MIT Technology Review. https://www.technologyreview.com/2023/01/24/1064974/riscv-chip-design-10-breakthough-technologies-2023/ ↑
