Introduction to RISC-V Architecture

SEJARAH RISC V

• Risc v ( dibaca “risk-five“) merupakan standar terbuka instruction set architecture (ISA) yang belandaskan pada prinsip RISC (reduced instruction set computer).
• 1990, David Patterson berhasil membuat computer sederhan dan efektif dengan mengembangkan RISC instruction set dlx untuk karya ilmiah pertamanya yaitu Computer Architecture: A Quatitative Approach yang nantinya jadi asal dari pembentukan RISC-V.
• Research at Berkeley
  • Pada mei, 2010, Prof. Krste Asanoci dan murid graduate-nya Yunsup Lee dan Andrew Waterman mulai melakukan penelitian tentang set instruksi RISC-V yang termasuk ke dalam parallel computing laboratory (par lab).
  • Par lab merupakan proyek 5 tahunan untuk mengembangkan parallel computing yang dibiayai oleh intel dan Microsoft seharga $10M sejak 2008-2013. Selain itu, dapet pembiayaan dari beberapa company lain baik untuk proyek RISC-V ataupun untuk proyek pengembangan implementasi prosesor.
  • Semua proyek yang dijalan bersifat open-souce dengan lisensi Berkeley Software Distribution (BSD).
  • Awalnya funding diberikan bukan berfokus pada pengembangan RISC-V, tapi lebih ke parallel processing systems.
  • Produk pertama keluaran riset RISC-V yang ada di publikasi pertamanya yaitu berupa chip RISC-V 28nm FDSOI yang didinasikan oleh ST Microelectronics (Switzerland) pada 2011.
  • 2014, muncul terbit publikasi dari keuntungan open instruction sets.
  • Januari 2015, RISC-V workshop diadakan pertama kali.
  • 2015, RISC-V foundation pertama kali diluncurkan untuk memberikan dukungan kepad 36 founding members.
  • ISA specification dari RISC-V diterbitkan bersamaan dengan publikasi ISA tech report, tapi report berupa teksnya diterbitkan belakangan oleh Creative Common License agar bisa dilakukan pengembangan oleh kontributor luar termasuk RISC-V foundation.
  • RISC-V proyek tidak memiliki patent karena buka teknologi baru, RISC-V ISA berdasarkan ide arsitektur yang sudah ada sejak 40 tahun lalu.
  • RISC-V banyak dikembangkan karena free dan terbuka (open standard), RISC-V International membuka standar spesifikasi (bukan RISC-V implementasi nya)
  • Selanjutnya pengembangan RISC-V dilajutkan oleh RISC-V International:
    • November 2018, RISC-V foundation mulai kerja sama dengan linux foundation, yang mana linux foundation menyediakan operasional, teknikal, dan pendukung strategiuntuk RISC-V International.
    • Selama 2018-2019, komunitas RISC-V telah mencakup bidang geopolitik dan mengembangkan RISC-V hingga memiliki kontinitas ip access untuk strategi investasi jangka panjang.
    • Maret 2020, asosiasi RISC-V ada di Switzerland dan pindah ke struktur membership yang baru dan lebih inklusif. Sebenernya ga ditempatin secara khusus di switzerland, tapi karna komunitasnya kebanyakan di sana, makanya jadi pusatnya supaya komunitas dan investasinya terus berkembang.

 

 

PERBEDAAN RISC-V DENGAN ARM & X86

RISC-V vs ARM

• RISC-V bersifat open-source, ARM bersifat proprietary (ada hak miliknya)
• RISC-V menyediakan desain gratis untuk membuat custom silicon bagi perusahaan apapun, ARM hanya untuk perusahaan yang memiliki lisensinya saja seperti qualcomm, samsung, ataupun google.
• Arm tidak gratis, bukan hanya untuk pembelian produk, tapi juga untuk tiap perubahan yang dilakukan pada desain yang disediakanoleh ARM, sedangkan RISC-V gratis dan dikembangkan oleh komunitas sehingga bebas untuk dikembangkan (bahkan code-nya tersedia di github)
• Arm lebih unggul dalam membuat silicon daripada RISC-V, tapi biaya yang dikeluarkan oleh ARM sangat mahal.
• RISC-V masih merupakan platform berkembang, jadi komunitasnya masih sempit.

 

RISC-V vs x86

• X86 digunakan oleh intel dan amd saja dan memiliki banyak cross licensing, sedangkan RISC-V terbuka untuk umum dan hnayak memiliki lisensi kepemilikan oleh non-profit RISC-V International.
• X86 hanya didesain dan dibuat oleh intel ataupun amd, sedangkan RISC-V dibuat dan dikembangkan serta dilisensikan oleh sifive, andes technology, dan beberapa perusahaan lain.
• X86 memiliki arsitektur CISC (Complex Architecture Set Computing) sedangkan RISC-V berarsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computing)
• X86 memiliki performa lebih tinggi dibandingkan RISC-V
• X86 supported diberbagai operating system, sedangkan RISC-V hanya support linux saja.
• RISC-V mendukung banyak extention dan bebas menambahkan dan mengurangkannya, sedangkan x86 hanya mendukung extention yang telah dibuat oleh intel

 

 

PERKEMBANGAN RISC-V

• 1981 (risetnya dari 1980-1984), muncul RISC-I (disebut juga berkeley RISC) diciptakan oleh david patterson (penemu RISC). Masih sangat simple instruksinya, panjang opcode tetap, berarsitektur load/store, registernya banyak dan punya 44.500 transistor yang dapat mengimplementasi 31 instructions
• 1983, muncul RISC-II yang memperkenalkan instruksi 16bit dan kemudian diekspansi menjadi 32bit
• 1984, RISC-III (disebut juga SOAR) dikembangkan oleh murid patterson yang memiliki desain 32bit untuk menjalankan smalltalk.
• 1988, RISC-IV (disebut juga SPUR) dikembangkan oleh murid Patterson untuk menjalankan LISP
• May 2010, mulai meneliti RISC-V instruction set di UC Berkeley berupa open ISA tapi belum open source hardware (open-source belakangan). Desainnya 32bit dan 64bit (tapi bisa 128bit juga). Juga organisasi mulai menggunakan RISC-V cpu untuk komersial maupun nonkomersial.
• 2015, RISC-V International dibuat untuk mendukung pengembangan RISC-V
• 2018, RISC-V International kerjasama dengan linux foundation sehingga RISC-V mendukung linux os.
• Maret 2020, RISC-V International dipusatkan di Switzerland karena kebanyakan komunitas ada di sana.

 

 

IMPLEMENTASI RISC-V DAN CONTOH PENGGUNAANNYA

• Dapat diimplementasikan pada GPU komputer, misal Vortex RISC-V GPGPU milik Nvidia dengan dasar RISC-V GPU RV32IMF ISA.
• Dapat diimplementasikan pada robotik, mISAl platform RISC-V FPGA yang dapat diimplementasikan pada robot berbasis ROS 
• Dapat diimplementasikan pada Prosesor komputer, misal P270 dan P550 punya SiFive

 

 

DAFTAR PUSTAKA

• https://www.computer.org/csdl/proceedings-article/fpl/2020/990200a370/1nTu8Bb930I 
• https://arstechnica.com/gadgets/2021/06/sifives-brand-new-p550-is-one-of-the-worlds-fastest-RISC-V-cpus/ 
• https://bootcamp.uxdesign.cc/ARM-vs-RISC-V-3bf32a78ac3a 
• https://RISCv.org/news/2021/06/video-RISC-V-vs-x86-history-and-key-differences-explained/ 
• https://www.forbes.com/sites/tomcoughlin/2017/12/01/RISC-V-enables-smart-storage-devices/?sh=12020d342ea9