Mehr Linux-Distributionen Unterstützen Jetzt RISC-V – Was Ist Das?

RISC-V ist eine innovative, freie Befehlssatzarchitektur, die Entwicklern ermöglicht, kostengünstig zu experimentieren und maßgeschneiderte Hardware-Lösungen zu schaffen, ohne Lizenzgebühren zu zahlen.

Geschlossene Systeme stagnieren die Innovation – Linux-Nutzer wissen das. Lizenzen, Gebühren und Tantiemen halten die gut finanzierten Unternehmen im Kontroll. RISC-V wirft das über Bord, denn es ist kostenlos zu übernehmen, anzupassen und zu innovieren. Es fühlt sich an wie der Beginn von etwas Großem.

Eine Freie (im Sinne von Freiheit) ISA

RISC-V (ausgesprochen "risk five") ist eine Befehlssatzarchitektur (ISA), die auf einer Reihe von ISAs aus den 1980er Jahren basiert, die als Berkeley RISC bekannt sind. In dieser Zeit entwickelte das Berkeley-Team vier Generationen von RISC-Architekturen und begann 2010 mit der Entwicklung von RISC-V.

Aber was ist das? Ist es eine CPU oder etwas anderes? Es ist etwas anderes. Eine ISA ist der Bauplan für eine CPU-Architektur und ist nicht physisch, sondern eine Spezifikation. Die RISC-V ISA ist ein offener Standard, und ihre Spezifikation steht unter einer CC BY 4.0-Lizenz zur Verfügung. Unter dieser Lizenz kann jeder die Spezifikation für beliebige Zwecke nutzen und ändern, einschließlich kommerzieller Nutzung, und er muss lediglich die Urheberrechte der Inhaber anerkennen: RISC-V International.

Die Spezifikation finden Sie im RISC-V ISA-Handbuch GitHub-Repository.

Was ist RISC und wie vergleicht es sich mit x86?

RISC unterscheidet sich grundsätzlich von einem anderen häufigen ISA-Ansatz namens CISC:

• RISC: Reduced Instruction Set Computer, z.B. RISC-V, ARM, MIPS (Router, N64, Playstation 1) und PowerPC (Playstation 3, Xbox 360, etc.).
• CISC: Complex Instruction Set Computer, z.B. x86.

RISC unterscheidet sich von CISC darin, wie es Befehle (a.k.a. Anweisungen) ausführt. RISC verwendet kleine Anweisungen, die in einem Taktzyklus abgeschlossen sind. CISC verwendet größere Anweisungen, die mehrere Taktzyklen benötigen. Um beispielsweise zwei Zahlen zu multiplizieren, führt RISC jeden Schritt separat aus – die Zahlen laden, sie multiplizieren und das Ergebnis im Hauptspeicher speichern – jeweils in einem separaten Taktzyklus. CISC hingegen macht all diese Schritte in einer einzigen Anweisung, aber über mehrere Taktzyklen.

Das Ergebnis ist, dass RISC die Verarbeitungs-Komplexität in das Programm verlagert. CISC erledigt mehr auf dem Chip; RISC erledigt mehr im Programm. Für RISC bedeutet dies ein größeres Programm und einen höheren Speicherbedarf. Es bedeutet jedoch auch eine kleinere ISA und somit weniger Transistoren auf der CPU. Weniger Transistoren bedeuten mehr Platz für andere Ressourcen, wie Register (schneller Speicher) und parallele Verarbeitung (Multicore). Infolgedessen verbrauchen RISC-basierte CPUs weniger Strom und haben das Potenzial, leistungsfähiger zu sein als CISC. Aus diesem Grund sind RISC-Architekturen bei mobilen Geräten (z.B. ARM) beliebt.

Kurz gesagt: RISC benötigt weniger Transistoren, aber mehr Hauptsystemspeicher. Es ist energieeffizienter als CISC und potenziell leistungsfähiger.

Es ist für Entwickler, Geeks und Hardware-Anbieter

Kleine RISC-V-Hardware-Anbieter innovieren derzeit eine Art Revolution in Hackerräumen, ähnlich wie es der Raspberry Pi getan hat. RISC-V bietet vielleicht nichts für den alltäglichen Nutzer, aber um Entwickler anzusprechen, bauen kleine RISC-V-Anbieter Entwicklungskits, die mit vielen Funktionen ausgestattet sind, wie NPUs (neuronale Verarbeitungseinheiten), GPUs und Platinen, die nicht größer sind als eine Kreditkarte. Entwicklungsplatinen sind tatsächlich für jeden von Interesse, nicht nur für Entwickler. Wir berichten über das Orange Pi RV2, das eine solche Platine ist.

Debian, Fedora, Arch Linux usw. bieten alle in irgendeiner Form Images für RISC-V an. Debian hat beispielsweise etwa 98% ihrer Pakete zur Unterstützung von RISC-V kompiliert. Allerdings ist es nicht alles reibungslos, da Images typischerweise für spezifische Platinen erstellt werden und einige technische Anstrengungen erfordern, um sie zum Laufen zu bringen. Ich bin mir 100% sicher, dass sich das im Laufe der Zeit ändern wird; es ist noch früh. Wenn Sie also in die RISC-V-Welt eintauchen möchten, recherchieren Sie die Platinen, die Sie kaufen, und die Distribution, die Sie verwenden. Wenn Sie möchten, können Sie mehr über die Unterstützung von RISC-V-Prozessoren durch Fedora lesen.

Der größte Einfluss wird auf Hardware-Anbieter sein. Mit einem Lizenzmodell, das nichts verlangt (außer einer Anerkennung in der Dokumentation), sind Hardware-Anbieter frei, innovative Hardware zu entwickeln, zu erweitern und zu verkaufen. Große Organisationen (wie Google oder Microsoft) können die ISA erweitern und ihre eigene Spezialhardware produzieren, um ihren Bedürfnissen gerecht zu werden. Diese Freiheit wird dazu führen, dass RISC-V in der Annahme zunimmt, so wie es für Linux im Serverbereich der Fall war.

Die Hardware-Strategie von Organisationen wie Google betrifft nicht Leute wie dich und mich.

Ich denke jedoch, dass in den kommenden Jahren kleinere Hardware-Anbieter ihre Produkte an die Nischenanforderungen anpassen werden. Mit der Zeit, während die Anbieter zahlreicher werden, werden die Märkte schrumpfen, die Fertigung wird einfacher und wir werden immer mehr Nischenprodukte mit Spezial-Hardware sehen. Das ist großartig für Linux-Enthusiasten, weil wir eine erstklassige Perspektive haben und das Wissen, um unsere eigenen coolen Gadgets zu entwickeln.

Projekte, die nicht den Geldbeutel sprengen

Mein Kopf ist voller Ideen; hier sind einige Projekte, die ich gerne angehen würde.

Ich habe diese nicht getestet, und sie sind nur Ideen, keine Empfehlungen. Du musst deine eigene gründliche Recherche durchführen, bevor du ein Projekt startest.

Ein benutzerdefinierter Reise-Router

Der Muse Pi bietet eine 8-Kern-CPU, miniPCIe und 64-128 GB eMMC-Flash. Es ist möglich, eine Wi-Fi-Karte an den miniPCIe-Slot anzuschließen und sie im AP-Client-Modus (ähnlich wie eine Brücke, aber mit NAT) zu betreiben. Mit 8-16 GB RAM gibt es genügend Platz, um andere Software wie ein Netzwerk-Überwachungssystem (NIDS) auszuführen.

Ein benutzerdefinierter AI-Compute-Cluster

Okay, das könnte teuer werden.

Der Milk-V Cluster 08 wird ein Hauptplatine-Cluster mit 8 Erweiterungssteckplätzen sein. Es ist dafür ausgelegt, 8 SoMs zu unterstützen. Ein SoM ist ein komplettes System auf einer einzigen Erweiterungskarte. Das bedeutet 8 vollständige Systeme in jedem Slot. Die Cluster 08-Platine wurde entworfen, um 8 der noch nicht veröffentlichten Milk-V Megrez Nx SoMs zu beherbergen. Jedes Modul wird bis zu 32 GB RAM und einen NPU haben, der 19,5 TOPS (terae Operationen pro Sekunde) mit INT8-Präzision erreichen kann. Wenn wir alle 8 Module zusammenfassen, erhalten wir 159 TOPS und 256 GB RAM. RAM ist sehr wichtig für LLM-Inferenz, und 159 Billionen INT8-Operationen sind nicht weit von hochmodernen Grafikkarten entfernt.

Es ist möglich, dass ein komplettes System ein INT8-quantisiertes LLM ausführen könnte, das bis zu 256 GB groß ist. Ein quantisiertes Modell bedeutet, dass die Modellgewichte von F32 (Gleitkomma) auf INT8 (Ganzzahl) umgewandelt wurden und effizienter auf Geräten als einer GPU laufen. Du wirst viele solcher Modelle auf Hugging Face finden.

Ein RISC-V-Laptop

Ein vollwertiger RISC-V-Laptop könnte Jahre entfernt sein, aber dank Framework (der Firma) sind Laptops jetzt modularer denn je. Mit dem DC-ROMA AI PC, RISC-V Mainboard II von DeepComputing, haben wir Zugang zu einer 8-Kern-RISC-V-CPU und einem 40 TOPS NPU (INT8).

Es ist möglich, dass die Leistung nicht deinen Erwartungen entspricht, also mach deine eigene Recherche.

Eine Spielekonsole

Wenn du noch kein Steam Deck hast und nach einem Projekt suchst, lies unseren Artikel über das Spielen von Steam-Spielen auf RISC-V-Prozessoren. Alternativ, da RISC-V-basierte Boards nur Mini-PCs sind, könntest du auch deine eigene Retro-Spielekonsole erstellen.

RISC-V ist noch weit entfernt von der breiten Akzeptanz auf Desktop und Mobilgeräten. Dennoch sehen wir bereits seine Präsenz in einigen Onboard-Geräten wie Kameras. Während es großartig für Herzensprojekte ist, befindet es sich noch in der Entwicklung, und es wird Jahre dauern, bis es bereit ist.

Der Milk-V-Compute-Cluster könnte noch nicht bereit sein, und wenn du nicht darauf warten möchtest, ist eine beliebte Wahl zum Ausführen lokaler LLMs die Verwendung von zwei RTX 3090 24-GB-Karten. Diese Biester erreichen 284 TOPS für INT8 und 568 TOPS für INT4—jede! Das bedeutet, zwei zu betreiben, verdoppelt diese Zahlen. Wenn du sehr große Modelle verwenden möchtest, ist es wichtig, so viel VRAM wie möglich zu bekommen. Ein solches Setup kann nicht alles ausführen, aber es kann ziemlich weit kommen.

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