RISC-V (výslovnost [ˌrisk ˈfaiv];V jeřímská číslice5) jeotevřenáinstrukční sada z rodinyRISC. Je vyvíjena od roku 2010 naKalifornské univerzitě v Berkeley. Původně šlo o “tříměsíční projekt”, který měl vytvořit novou otevřenou instrukční sadu (architekturu) na základě existujících technologií a překonat tak omezení související s proprietárními architekturami, mezi něž patří:
Patentová ochrana – vyšší náklady
Provázanost mezi vlastnictvím architektury a návrhem procesorů – nemožnost změny dodavatele
Složitost mnoha architektur – často zbytečná
Architektura může zaniknout zároveň se společností, která ji vlastní – riziko v čase
Instrukční sada RISC-V je od počátku otevřená, nicméně velký komerční zájem vedl v roce 2015 k založení oficiální neziskové organizace RISC-V Foundation, jejímž cílem bylo podpořit počáteční přijetí RISC-V a dále tuto instrukční sadu udržovat a rozvíjet. Původní autoři a vlastníci se vzdali svých práv ve prospěch organizace. RISC-V Foundation měla 36 zakládajících členů a svými členy je nadále řízena. V roce 2020 došlo k transformaci na mezinárodní sdružení RISC-V International, které sídlí ve Švýcarsku a je zodpovědné za další vývoj architektury RISC-V[1].
Počínaje Ubuntu verze 25.10 ukončuje Canonical prakticky veškerou podporu stávajícíhohardwaru RISC-V a zaměří se místo toho na budoucí hardware RISC-V. Takže od tohoto vydání se Ubuntu soustředí pouze na základní profil RISC-V RVA23, zatímco dosud podporuje jako základní profil RVA20, které se obešlo bez nutnosti vektorových instrukcí.[8][9][10]
Tento vyšší základní profil, RVA23, vyžaduje řadu rozšíření instrukčního souboru (a komplexnost návrhu čipů), které zatím žádný existující hardware nepodporuje, což činí z verze 25.10 fakticky čistý zlom pro veškerý existující hardware RISC-V. Jinými slovy, pokud dnes používáte Ubuntu na hardwaru RISC-V, nebudete moci upgradovat na verzi 25.10 nebo vyšší.
V únoru 2025 bylo oznámeno, že distribuceFedora operačního systému Linux, začala oficiálně podporovat architekturu RISC-V, podobně jako byly dříve podporovány distribuce Ubuntu a Debian.[11][12][13]
Mezi další operační systémy, které podporují RISC-V, patří FreeRTOS[14] a ThreadX. Dále pakCentOS, který cílí speciálně na desku SiFive HiFive Premier P550.[15]
Instrukční sada RISC-V má několik specifik. Předně nestanovuje žádnou konkrétnímikroarchitekturu ani licenční model, je vysoce modulární a díky podpoře RISC-V International nezávislá na konkrétním dodavateli.
Na rozdíl od podobných projektů, které se zaměřují na otevřený hardware, RISC-V stanoví pouze instrukční sadu (ISA); mikroarchitektura záleží na konkrétní implementaci a nemá žádná omezení daná standardem RISC-V.
Vývojáři procesorových jader založených na RISC-V si navíc mohou zvolit libovolný licenční model. Někteří používají komerční licence, jiní otevřené (viz dále).
Proprietární a otevřené implementace architektury RISC-V
Nejdůležitější vlastností instrukční sady RISC-V je však její univerzálnost. Tvůrci měli na paměti, že různé aplikace vyžadují různou složitost architektury, proto vytvořili vysoce modulární standard: Základní instrukční sada RISC-V je velmi minimalistická (pouze 49 instrukcí pro 32bitový procesor) a nabízí množství volitelných standardních rozšíření. Navíc je k dispozici dobře definovaná možnost vytvořit si vlastní, nestandardní instrukce podle potřeby.
Typy RISC-V instrukcí
Ukazuje se, že přidání vhodných vlastních instrukcí představuje velmi výhodnou cestu ke zvýšení výkonu procesoru[16][17].
Andes Technology Corporation nabízí několik různých sérií jader s volitelným rozšířením instrukční sady, včetně možností pro návrh vícejádrových systémů[18]:
Série N(X) zahrnuje jak 32bitová jádra (N), tak i 64bitová (NX). Délkapipeline (zřetězené linky) je různá, od dvoustupňové u jádra N22 až po osmistupňovou u N45. Jádro NX27V podporuje vektorové rozšíření RISC-V neboli sadu “V”[19].
Série D(X) nabízí jádra s instrukční sadou “P”, která podporuje operaceSIMD, a na výběr jsou opět jádra 32bitová (D) i 64bitová (DX).
Série A(X) se zaměřuje na aplikační procesorová jádra s podporou Linuxu a délkou pipeline od pěti do osmi stupňů. Dále nabízí podporu operací s plovoucí desetinnou čárkou a jednotku prosprávu paměti (MMU).
Původem česká společnost Codasip s.r.o. (dnes součást skupiny Codasip GmbH) v lednu 2016 uvedla na trh historicky první komerční jádro založené na RISC-V (Codix)[20] a dnes má v nabídce několik sérií vestavěných i aplikačních procesorových jader RISC-V. Jádra od Codasipu jsou navržena v proprietárním jazyce CodAL[21] a firma je vyvíjí s pomocí patentované technologie a vlastního návrhového nástroje zvaného Codasip Studio.
Série L nabízí minimalistická 32bitová jádra s nízkou spotřebou, pipeline o délce tří nebo pěti stupňů a volitelným rozšířením pro operace s plovoucí desetinnou čárkou.
Série H nabízí 64bitová vestavěná jádra s vysokým výkonem. Volitelně je opět k dispozici rozšiřující sada pro operace s desetinnou čárkou.
Série A obsahuje 64bitová jádra, která podporují Linux a lze je rozšířit o instrukční sadu “P”. Jádra mají sedmistupňovou pipeline, podporu operací s desetinnou čárkou (FPU) a správu paměti (MMU). Verze jader rodiny A s příponou -MP navíc obsahují cache (vyrovnávací paměti) L1 a L2 a nabízejí podporu pro vícejádrový systém o maximálním počtu čtyř jader[22].
Jádro uRISC-V, které je součástí nástroje Codasip Studio, slouží ke vzdělávacím a výukovým účelům[23].
SpolečnostSiFive začala prodávat v květnu 2017jednodeskový počítač kompatibilní s Arduinem a postavený na RISC-V procesoruFreedom E310. Táž společnost oznámila v říjnu 2017 dokončení návrhu čtyřjádrového 64bitového procesoruU54-MC Coreplex, který je navržen pro taktovací kmitočet 1,5 GHz a na kterém bude možné spustit plnohodnotný desktopovýoperační systém, napříkladLinux.[24][25] V únoru 2018 tato společnost spustila prodej jednodeskového počítačeHI-Five Unleashed.[26] Společnost SiFive momentálně nabízí tři hlavní řady produktů:
Série E zahrnuje 32bitová vestavěná jádra s dvou- až osmistupňovou pipeline. Nejpokročilejší z této série je čtyřjádrový procesor E76-MC.
Série S zahrnuje 64bitová vestavěná jádra s dvou- až osmistupňovou pipeline. Nejpokročilejší z této série je S76-MC.
Série U představuje nabídku 64bitových aplikačních jader o délce pipeline 5–12 stupňů. Varianty U54 a U74 jsou k dispozici ve vícejádrové verzi. Superskalární jádro U84 nabízí nejvyšší výkon z této série[27].
Intelligence X280 je aplikační jádro odvozené ze série U, které navíc podporuje vektorové rozšíření „V“[28].
Společnost SiFive oznámila výkonnéjádro P870, které je podle společnosti o 50% vyšší výkon jednohovlákna v SPECint2006. Jádry předchozí generace jsou jádra P650 a P670. Nové jádro umožňujeSoC procesory s maximálně až 32CPU jádry.[29]
SpolečnostMIPS Technologies od roku 2021 vyvíjí komerčně licencovaná jádra, která jsou založena na otevřené architektuře RISC-V. Tedy architektura je otevřená, ale konkrétní implementace od MIPS jsou komerčně licencovaná IP jádra, i když jsou postavená na jinak otevřené RISC-V.[30] Výrobce čipů GlobalFoundries koupila v roce 2025 firmu MIPS.[31][32]
Kalifornská univerzita v Berkeley vyvinula řadu procesorových jader RISC-V s využitím jazyka Chisel:
64bitové jádro Rocket[33] vhodné pro kompaktní zařízení s nízkou spotřebou, jako je přenosná osobní elektronika.
64bitové superskalární jádro Berkeley Out of Order Machine (BOOM)[34] s instrukční sadou RV64GC, určené jak pro osobní počítače, tak i pro superpočítače a databázové servery.
Pět návrhů 32bitového procesoru Sodor[35], které slouží primárně pro studentské projekty.
PULPino (Riscy a Zero-Riscy), projekt Spolkové vysoké technické školy v Curychu / Boloňské univerzity[36]. Jádra PULPino implementují jednoduchou instrukční sadu RV32IMC pro mikrokontroléry (Zero-Riscy) nebo výkonnější sadu RV32IMFC s rozšířením pro zpracování digitálního signálu (DSP).
SpolečnostWestern Digital vyvinula několik vlastních RISC-V jader pod názvem SweRV Cores a poskytla je volně pod otevřenou licencí prostřednictvím CHIPS Alliance. Komerční podporu těchto jader poskytuje ve spolupráci s Codasipem[37]. Jádra SweRV cílí na výkonné vestavěné systémy a implementují základní sadu RV32IMC:
SweRV Core EH1 je dvouvláknové superskalární jádro s devítistupňovou pipeline.
SweRV Core EH2[38] je superskalární jádro se dvěma hardwarovými vlákny a devítistupňovou pipeline.
SweRV Core EL2 je minimalistické jednovláknové jádro se čtyřstupňovou pipeline.
Dne 20. srpna 2024 oznámila hongkongská společnost DeepComputing uvedenítabletu DC-ROMA RISC-V Pad II, s až osmijádrovými procesory RISC-V typu SpacemiT Key Stone K1. Procesor je typu SoC s výkonem jednoho jádra CPU až o 30% vyšší než ARM Cortex A55, s GPU BXE-2-32 a až 16 GiB operační paměti, eMMC 5.1 potom má 64 nebo 128 GB. Tablet podporuje externí klávesnici. Dodává se s předinstalovaným Ubuntu 24.04, které cílí na vývojáře.[39][40]
Dne 5. srpna 2024 oznámila společnost DeepComputing uvedení laptopu (notebooku) DC-ROMA RISC-V Laptop II, s až osmijádrovými procesory RISC-V typu SpacemiT Key Stone K1, které mají výkon o 30% vyšší nežARM Cortex A55. Procesor je typu SoC s až 16 GiB operační paměti, eMMC 5.1 potom má 64 nebo 128 GB, a s předinstalovaným Ubuntu 23.10, s předinstalovanýmGCC 13.2.0, dáleGNU Make 4.3, dálePython 3.11.6. Také je možno stáhnoutNode.js V18.13.0, dáleDocker V24.0.7, aClang V16.0.6. Laptop cílí zejména na vývojáře.[41]
Na podzim roku 2022 přišla společnost DeepComputing snotebookem DC-ROMA, s procesorem typu SoC T-Head TH1520 se čtyřmi jádry XuanTie C910, který byl určen zejména pro vývojáře a který se brzy vyprodal. Proto firma DeepComputing přišla s novým notebookem DC-ROMA II sosmijádrovým RISC-Vprocesorem typuSoC SpacemiT K1[42][43], s taktemCPU až 2 GHz,GPU podporuje standardyOpenGL ES 3.2,OpenCL 3.0,Vulkan 1.2, aVPU může operovat s grafickými standardy H.265, H.264,VP9 aVP8, při schopností kódování/dekódování do rozlišení 4K, sNPU AI Fusion Computing Engine (s výkonem 2 TOPS), s operační pamětí (RAM) až 16 GiB LPDDR4X, s úložištěmSSD o kapacitě 1 TB, sLCD s úhlopříčkou 14.1", který má rozlišení 1920 x 1080pixelů. Počítač je také vybaven porty 2×USB typ-C, 2× USB 3.0 typ-A,microSD čtečku, sluchátkovýmjackem a osmipinovým vývojářským konektorem. Dále je také vybaven bezdrátovými připojenímiWifi aBluetooth. Pro přenos obrazu se místo konektoruHDMI používá USB typ-C. Na tomto počítači je předinstalovánoperační systémUbuntu 23.10[44][45][46]
Parametry počítače LicheeBook4A jsou odvozeny od použitého SoM (System-On-Module), a ty jsou následující. CPU je čtyřjádro Alibaba T-Head RISC-V Xuantie C910 na frekvenci 2.5 GHz, GPU je Imagination Technologies BXM-4-64 (s podporou OpenGL ES 3.0/3.1/3.2, OpenCL 1.1/1.2/2.0, Vulkan 1.1/1.2), dále NPU s výkonem 4 TOPS, dále VPU. Použité paměti jsou RAM 8 GiB nebo 16 GiB, a SSD 32 GB nebo 128 GB, LCD 14.1" s rozlišením 1920 x 1080 pixelů. Počítač je také vybaven porty 1× USB 3.0 typ-A, 1× USB 3.0 typ-C a 1× USB 2.0 typ-A. Dále je také vybaven bezdrátovými připojeními Wifi a Bluetooth. Operační systém jeLinux. Hmotnost notebooku je 1,3 kg.[44]
OrangePi RV2 poskytuje působivý výkon v levném a energeticky úsporném provedení. Tato platforma je poháněna osmijádrovým SoC (systém na čipu) KY-X1 s podporou RVA22 a vektorovým rozšířením. Také obsahuje akcelerátor umělé inteligence o výkonu 2 TOPS, což znamená, že dokáže provádět náročné výpočetní operace bez nutnosti připojení k internetu.[47][48] OrangePi RV2 v průměru dosahuje výrazně vyššího výkonu než VisionFive 2.[49][50]
Dostupnost vývojářskýchobrazů Ubuntu znamená, že uživatelé OrangePi RV2 mohou čerpat z nejnovějšíchopen source nástrojů z ekosystému Ubuntu (software dodávaný s Ubuntu a s ním kompatibilní) a zároveň těžit z robustnosti a stability, kterou Ubuntu přináší do nových typů použití.
Kombinace osmijádrového výkonu, akcelerace umělé inteligence a prostředí Ubuntu u OrangePi RV2 otevírá řadu možností:
Vzdělávání a prototypování: Využijte sílu dostupné platformy RISC-V k výuce výpočetních konceptů nové generace a umožněte rychlý vývoj konceptů.
Strojové učení na okraji sítě: Přenese výsledky umělé inteligence akcelerované 2 TOPS pro rychlé zpracování dat a rozhodování v reálném čase v průmyslových a spotřebitelských aplikacích.
Hongkongská firma DeepComputing nabízí pro notebooky jménem "Framework" Laptop 13základní desku s procesory SoC StarFive JH7110 se čtyřmi RISC-V jádry U74 a 8GiB RAM, dále 64GB SD kartou, ale lze osadit eMMC. Připojení lze realizovat prostřednictvím WiFi adaptéru Intel 6E AX210. Deska dále obsahuje čtyři porty USB Type-C, z nichž dva podporují 60W Power Delivery 3.0 a jeden i DisplayPort 1.4. Jako operační systém nabízí výrobce buď předinstalovanýFedora Linux 41 neboUbuntu Desktop 24.04.[51] Společnost DeepComputing nyní přijímá objednávky na základní desky DC-ROMA.[52] 6. února 2025 byla oznámena opětná dostupnost této základní desky pro notebooky Framework Laptop 13 i speciální skříň (šasi).[53][54][55]
V červenci 2024 čínská společnost Milk-V (vyslovte zhruba jako Milky Way) představilazákladní desku Jupiter. Deska je ve formátumini-ITX a má běžný 24pinovýATX konektor, jako na jakékoliv jiné základní desce. Je osazena integrovaným procesorem architektury RISC-V konfigurace SoC, buď typu SpacemiT K1 na 2 GHz, nebo SpacemiT M1 na 1.6 GHz. Operační paměť (RAM) má velikost 4, 8 nebo 16 GiB LPDDR4X. GPU je Imagination Technologies IMG BXE-2-32 podporující standardy Vulkan 1.3, OpenGL ES 3.x/2.0/1.1, OpenCL 3.0, EGL 1.5, a dále neuronový akcelerátor (NPU) má výkon 2 TOPs. SSD úložiště je typu M.2 NVMe a eMMC, dále je k dispoziciMicroSD slot. Dále jsou dispozici metalické porty 2× USB 3 typ-A, 2× USB 2 typ-A, 1× USB 2 typ-C, HDMI a zvukový vstup/výstup (jack). Také je k dispozici slot PCIe 2.0 x8. Pro síťovou komunikaci může sloužit 2× GigabitRJ45 port s podporouPoE, probezdrátovou komunikaci potomWi-Fi 6,Bluetooth 5.2.[56][57][58][59][60]
Společnosti ESWIN Computing aCanonical oznámily podporu distribuce Ubuntu na základní desce EBC7702 Mini-DTX, postavené na architektuře RISC-V, která umožňuje používat operační systém Ubuntu ihned po zapojení, bez nutnosti předchozí instalace operačního systému. Použitý SoC procesor EIC7702X je osmijádrový 64-bitový RISC-V, vybavený buď 32 nebo 64GB paměti LPDDR5 RAM, a s neuronovým akcelerátorem (NPU) o výkonu až 40 TOPS. Deska je určena především pro vývojáře, kteří chtějí mít k dispozici aktuální hardware používající platformu RISC-V. Předinstalováno je Ubuntu 24.04 LTS.[61]
Holding ARM, významný designér procesorů a software, spustil v červenci 2018PR kampaň mířící protiarchitektuře RISC-V; ta se snaží v pěti bodech potenciálním zákazníkům vysvětlit, jak riskantní volbou je pro ně RISC-V oprotiARMu.[62]
↑BELHADJ AMOR, Hela; BERNIER, Carolynn; PRIKRYL, Zdenek. A RISC-V ISA Extension for Ultra-Low Power IoT Wireless Signal Processing.IEEE Transactions on Computers. 2021, s. 1–1.Dostupné online [cit. 2021-07-30].ISSN1557-9956.doi:10.1109/TC.2021.3063027.
↑CORPORATION, Andes Technology. Andes Announces New RISC-V Processors: Superscalar 45-Series with Multi-core Support and 27-Series with Level-2 Cache Controller.GlobeNewswire News Room [online]. 2020-11-30 [cit. 2021-06-01].Dostupné online. (anglicky)
↑ Codasip Joins RISC-V Foundation and Announces Availability of RISC-V Compliant Codix Processor IP.Design And Reuse [online]. [cit. 2021-06-01].Dostupné online. (anglicky)
↑ What is CodAL?.Codasip [online]. 2021-02-26 [cit. 2021-06-17].Dostupné online. (anglicky)
↑ Codasip announces RISC-V processor cores providing multi-core and SIMD capabilities.www.newelectronics.co.uk [online]. [cit. 2021-06-01].Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 2020-12-23.
↑ Codasip Releases a Major Upgrade of Its Studio Processor Design Toolset with a Tutorial RISC-V core.Design And Reuse [online]. [cit. 2021-06-01].Dostupné online. (anglicky)
↑FIKAR, Jan. SiFive začalo licencovat první RISC-V procesor, na kterém poběží Linux. Kompilery a procesory.root.cz [online]. Internet Info, s.r.o., 9. říjen 2017 [cit. 2018-07-12].Dostupné online.ISSN1212-8309.
↑OLŠAN, Jan. První plnohodnotný procesor RISC-V podporující Linux je tu, budou i vývojářské desky. Hardware.cnews.cz [online]. Mladá fronta a. s., 14. říjen 2017 [cit. 2018-07-12].Dostupné online.
↑KRČMÁŘ, Petr. Hi-Five Unleashed: první linuxový počítač s procesorem RISC-V. PC a notebooky.root.cz [online]. Internet Info, s.r.o., 9. únor 2018.Dostupné online.ISSN1212-8309.
↑ Codasip partners with Western Digital on open‑source processors.eeNews Europe [online]. 2019-12-10 [cit. 2021-06-01].Dostupné online. (anglicky)
↑SHILOV, Anton. Western Digital Rolls-Out Two New SweRV RISC-V Cores For Microcontrollers.www.anandtech.com [online]. [cit. 2021-06-01].Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 2021-02-09.
↑FIKAR, Jan. Tablet DC-ROMA RISC-V Pad II od 3300 korun.Root.cz [online]. [cit. 2024-08-27].Dostupné online.
↑LIUBING. DeepComputing Announces the Launch of the DC-ROMA RISC-V Pad II!.DeepComputing [online]. 2024-08-20 [cit. 2024-08-26].Dostupné online. (anglicky)
↑LIUBING. Unlocking the Potential of Your RISC-V Laptop: The DC-ROMA Laptop II.DeepComputing [online]. 2024-08-05 [cit. 2024-08-26].Dostupné online. (anglicky)
↑KRČMÁŘ, Petr. DC-ROMA II bude osmijádrový notebook s RISC-V a Ubuntu.Root.cz [online]. [cit. 2024-06-24].Dostupné online.
↑ZATLOUKAL, Filip. Ubuntu na OrangePi RV2, Nitrux mění správce balíčků.Root.cz [online]. [cit. 2025-04-30].Dostupné online.
↑LTD, Canonical. Ubuntu developer images now available for OrangePi RV2: a low-cost RISC-V SBC.Canonical [online]. [cit. 2025-04-30].Dostupné online. (anglicky)
↑ Orange Pi RV2 Benchmarks: The Most Performant RISC-V Board For Less Than $100 With 8 Cores + 8GB RAM Review.www.phoronix.com [online]. [cit. 2025-04-30].Dostupné online. (anglicky)
↑ Orange Pi RV2 Benchmarks: The Most Performant RISC-V Board For Less Than $100 With 8 Cores + 8GB RAM Review.www.phoronix.com [online]. [cit. 2025-04-30].Dostupné online. (anglicky)
↑ RISC-V deska pro Framework Laptop 13 v předprodeji | Diit.cz.diit.cz [online]. [cit. 2024-11-15].Dostupné online.
↑KRČMÁŘ, Petr. Základní deska RISC-V pro notebook Framework 13 je nyní k dispozici.Root.cz [online]. [cit. 2025-02-06].Dostupné online.
↑LINDER, Brad. RISC-V Mainboard for the Framework Laptop 13 is now available for $199.Liliputing [online]. 2025-02-04 [cit. 2025-02-06].Dostupné online. (anglicky)
↑ DSL.sk - K dispozícii RISC-V notebook.DSL.sk [online]. [cit. 2025-02-06].Dostupné online.
↑ Milk-V Jupiter - mini-ITX deska s RISC-V | Diit.cz.diit.cz [online]. [cit. 2024-07-19].Dostupné online.
↑ISZHENG.Introducing the Mini-ITX motherboard ‘Milk-V Jupiter’ equipped with a RISC-V processor – RISC-V International [online]. [cit. 2024-07-19].Dostupné online. (anglicky)
↑ Milk-V Jupiter - levná a vybavená RISC-V deska | ALT-F4.alt-f4.cz [online]. [cit. 2024-07-19].Dostupné online.