Foto: Adi goldstein en unsplash.com

RISC-V: destronando el monopolio de los chips

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Actualmente, el mercado está cooptado solo por dos tipos de chip, cada uno funciona o “entiende” un “idioma” distinto: x86 (y su ampliación denominada AMD 64) y ARM, ambos de arquitectura cerrada y propietaria; el primero utilizado por la compañía Intel y el segundo, por la empresa del mismo nombre, ARM. Pero este monopolio, de solo dos opciones, podría estar en riesgo con la llegada del chip RISC-V, de código abierto y disponible al público.

 

¿Qué tiene RISC-V que no tienen los demás?

Por: Gabriel E. Levy B. y Maria Cecilia Hernandez
www.andinalink.com

La mayoría de aparatos electrónicos que conocemos, tales como computadoras, celulares, tabletas, electrodomésticos, etc., funcionan gracias a un procesador de información que tiene como corazón un chip. Este chip es un componente electrónico que alberga en su interior un circuito miniatura integrado, cuya función principal es traducirles a estos aparatos las órdenes que los usuarios les damos, a partir de un código de secuencias binarias, que es el “idioma” (el protocolo o la arquitectura de conjunto de instrucciones) de estos chips.

La mayoría de aparatos electrónicos que conocemos, tales como computadoras, celulares, tabletas, electrodomésticos, etc., funcionan gracias a un procesador de información que tiene como corazón un chip. Este chip es un componente electrónico que alberga en su interior un circuito miniatura integrado, cuya función principal es traducirles a estos aparatos las órdenes que los usuarios les damos, a partir de un código de secuencias binarias, que es el “idioma” (el protocolo o la arquitectura de conjunto de instrucciones) de estos chips.

Cuando una compañía creadora de aplicaciones, programas, software y soluciones informáticas crea un nuevo servicio, ya sea de computadora, de celular o para cualquier dispositivo, por ejemplo, Word, Facebook, Uber, etc. la empresa debe crear una versión del mismo programa para cada chip (o para cada idioma), lo cual resulta siendo extremadamente costoso si se tiene en cuenta que la licencia para cada conjunto de instrucciones tiene costos que se elevan hasta los millones de dólares.

Ya lo advertía MIT Tecnology Review que en 2021 el mundo se enfrentó a una escasez de microchips económicos, por lo que un significativo número de industrias se enfrentaron a cambios importantes y, en ocasiones, a crisis. Despidos de empleados y pérdidas considerables de dinero. Por ejemplo, la industria automotriz requiere este tipo de tecnología para sus espejos retrovisores digitales, sistemas de navegación, pantallas táctiles, entre otras herramientas.

“La producción de teléfonos inteligentes, ordenadores portátiles, consolas de videojuegos, televisores e incluso electrodomésticos inteligentes también se ha ralentizado, todo debido a la falta de microchips baratos. Su uso es tan esencial y está tan extendido que algunos analistas piensan que la crisis de los chips podría amenazar la recuperación económica mundial de la pandemia”, afirmaba en 2021 la publicación especializada[1].

Es por esta razón que causa tanto revuelo la entrada en escena de RISC-V hace algunos meses. Se trata de un conjunto de instrucciones de estándar abierto. Por lo tanto, permite que los desarrolladores puedan construir procesadores más eficientes, flexibles y compatibles con una amplia gama de aplicaciones y sistemas operativos.

RISC-V (Reduced Instruction Set Computing o Computación de Conjunto de Instrucciones reducido) hace referencia a un tipo de arquitectura de procesador que se enfoca en realizar tareas simples y de forma rápida. Con este conjunto de instrucciones para la fabricación de procesadores no habría que desarrollar versiones distintas de una aplicación para cada procesador.

Un estándar abierto significa, según MIT Technology Review, que “tanto sus especificaciones de diseño, como la frecuencia necesaria y sus protocolos de codificación de datos están a disposición de cualquier persona”[2].

Según Sophia Chen, en la mencionada publicación, la versión básica de este protocolo contiene solo 47 instrucciones. Por ejemplo, comandos para sumar números o extraer un número de la memoria. Esto es especialmente importante para empresas que producen dispositivos que no requieren procesar grandes cargas de información y órdenes; como es el caso de los auriculares digitales y muchos otros dispositivos simples.

Algunas otras versiones contienen extensiones (o más instrucciones) que ofrecen la posibilidad de ejecutar operaciones y órdenes más avanzadas, tales como matemática vectorial o ejecutar algoritmos de inteligencia artificial. Para este tipo de soluciones RISC-V entrega la posibilidad de diseñar un conjunto de instrucciones de chip que se adapte a las necesidades, lo que según el experto en nanoelectrónica del Instituto de Investigación Imec, de Bélgica, Eric Mejdrich, “brinda la libertad de crear un hardware personalizado y basado en aplicaciones”.

Y es que esta es, precisamente, una de las más destacadas ventajas de este protocolo: su flexibilidad. La arquitectura abierta conduce a que quienes se ocupan de desarrollar tanto software como hardware, puedan modificar y mejorar el chip según sus necesidades específicas, y esto puede ser de enorme utilidad en aplicaciones con las cuales es necesario combinar un alto rendimiento con una gran eficiencia energética, como en la industria del internet de las cosas (IoT).

No sobra recordar que en 2021 los centros de procesamiento de datos se consumieron el 1 % del total de energía consumida en el mundo ese año y es muy probable que los chips RISC-V, por su particularidad de ofrecer el rendimiento estrictamente necesario, ayude a reducir este impacto[3].

Los chips están en todas partes

La telefonía móvil, las tabletas y los ordenadores no son el único dispositivo que requiere procesar importantes cantidades de información; otros mercados se verían enormemente beneficiados en su bolsillo al implementar RISC-V.

Sistemas embebidos[4]: son herramientas que ejecutan tareas de control muy específicas y con funciones dedicadas; por ejemplo, controlar máquinas expendedoras o dar conexión a internet. Se trata de dispositivos con tareas muy concretas, por lo que instalarles un procesador o chip común, que tiene enormes y complejas funciones, sería un desperdicio de capacidades y de dinero.

Internet de las cosas (IoT): para este tipo de dispositivos, el conjunto de instrucciones ofrece la posibilidad de que los desarrolladores creen procesadores basados en RISC-V que sean compatibles con un portafolio muy variado y amplio de sistemas operativos, dispositivos y aplicaciones y con un consumo energético significativamente menor que cualquier otro.

Movilidad y transporte: este tipo de chips pueden ser utilizados en sistemas de información y de entretenimiento para automóviles y en aplicaciones de asistencia al conductor.

Robots y drones: este es otro rubro en el que RISC-V podrá ser muy efectivo en su funcionamiento y eficiente en el consumo de energía.

Aún quedan retos por vencer

Aunque todo parece color de rosa, lo cierto es que hace falta que muchas variables se acomoden en el mercado para que RISC-V logre posicionarse. Entre los desafíos que aún hay que enfrentar es posible mencionar:

  • Tal vez el reto más obvio es que los chips de Intel, AMD y ARM son aún muy populares y no hay claridades sobre si los diseños de RISC-V entrarían a reemplazar dichos chips.
  • Será necesario que las compañías conviertan el software existente para que sea compatible con RISC-V, y esto generará, por un lado, pérdidas de inversiones ya ejecutadas, y por el otro, inversiones nuevas no proyectadas inicialmente.
  • Por ser un protocolo en ciernes, aún falta una red sólida y robusta de soporte de algunos fabricantes y desarrolladores de la industria.
  • Especialistas en la materia aseguran que la falta de estándares unificados podría ser un obstáculo para la interoperabilidad entre diferentes sistemas y aplicaciones basadas en este protocolo.
  • Por último, es muy probable que RISC-V deba lidiar con fuerzas y tensiones geopolíticas contrarias a la filosofía abierta y barata de RISC-V. Cuando la compañía tenía sede en Estados Unidos (luego se trasladó a Suiza), una de las quejas que recibió por parte de legisladores, fue RISC-V podría hacerle perder ventaja competitiva a dicho país en la industria de semiconductores, lo que, a su vez, podría favorecer a la industria china.

 

En conclusión, el protocolo para diseñar chips más eficientes energéticamente, ajustados, adaptados, veloces y económicos, ya existe y funciona para una amplia gama de aplicaciones e industrias. Su consolidación y su adopción aún no está resuelta y depende de una lista de importantes desafíos y actores que se reúsan: desde empresarios y fabricantes, hasta políticos. No obstante, como lo ha demostrado la tecnología abierta, ésta siempre encontrará sus adeptos y suelen ser más leales que cualquiera.

 

[1] MIT Tecnology Review. (23 de julio de 2021). La gran crisis de los chips amenaza la promesa de la Ley de Moore. Disponible en https://www.technologyreview.es/s/13513/la-gran-crisis-de-los-chips-amenaza-la-promesa-de-la-ley-de-moore
[2] MIT Technology Review. (11 de enero de 2023). TR10: El diseño de chip que lo cambia todo. Disponible en https://www.technologyreview.es/s/14996/tr10-el-diseno-de-chip-que-lo-cambia-todo#:~:text=Los%20chips%20RISC%2DV%20ya,de%20datos%20o%20naves%20espaciales
[3] Op. Cit. Disponible en https://www.technologyreview.es/s/14996/tr10-el-diseno-de-chip-que-lo-cambia-todo#:~:text=Los%20chips%20RISC%2DV%20ya,de%20datos%20o%20naves%20espaciales.
[4] Ver más sobre sistemas embebidos en https://oasys-sw.com/sistemas-embebidos-industria/

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