«Архитектура RISC изменит всё». Эти абсурдно гиковские и невероятно пророческие слова были сказаны 30 лет назад. Сегодня они как никогда актуальны.

Невероятно, но это сказала Анджелина Джоли. Шёл 1995-й год. Представьте Джоли — ни волос, ни актёрского опыта — в роли подростка-хакерши в фильме «Хакеры». Не так уж много людей смотрели этот фильм. Ещё меньше людей оценили его актуальность. «„Хакеры“ ужасно раздражающие», — писал в то время журнал Entertainment Weekly, — ведь в них воплотился «мистический образ ребёнка за компьютером как элитарного бунтаря, которую сейчас пропагандируют журналы вроде WIRED». Тридцать лет спустя Entertainment Weekly больше не издаёт журнал, а WIRED издаёт, и «Хакеры» входят в число основополагающих документов цифровой эпохи. Когда я в последний раз видел фильм, его проецировали на стену бара для крутых подростков, расположенного на соседней улице от моего дома.

Но самое невероятное не в этом. Невероятно, опять же, то, что сказала Джоли. Про будущее. В середине фильма «Хакеры» она наблюдает, как её возлюбленный (его играет Джонни Ли Миллер, за которого она позже выйдет замуж в реальной жизни) увлечённо печатает на ноутбуке нового поколения. «У него убийственная частота обновления», — говорит Миллер, учащённо дыша. Джоли отвечает: "Чип P6. Втрое быстрее, чем Pentium". Теперь Миллер действительно на взводе. Тогда Джоли наклоняется вперёд и в том самом крупном плане, который вскоре сделает её всемирно известной, говорит следующее: «Архитектура RISC изменит всё».

Вы должны поверить мне, когда я ещё раз скажу, что это невероятно. И невероятно не только то, что создатели фильма знали, что такое архитектура RISC. Или что Джоли произнесла это правильно («риск»). Или даже то, что героиня Джоли была права. Невероятно то, что она по-прежнему права — возможно, даже более права — сегодня. Потому что RISC-архитектура каким-то образом снова меняет всё здесь, в XXI веке. Кто что производит. Кто контролирует будущее. Саму душу технологии. Всё.

И никто об этом не говорит.

И это, вероятно, потому, что подавляющее большинство людей, которые каждый день пользуются техникой, построенной на ней, до сих пор не знают, что такое RISC-архитектура, чёрт возьми.

Если только вы не находитесь в аду для компьютерных гиков, как я, прямо сейчас. Я только что прибыл на ежегодный международный саммит RISC-V («риск пять») в Санта-Кларе, Калифорния. Здесь люди не просто знают, что такое RISC. Они также знают, что такое векторные расширения, ускорители ИИ и матричные движки. В кофейном баре я услышал, как один парень сказал другому: «Это очень техническая конференция. Это очень техническое сообщество». На что другой парень отвечает: «Так и должно быть. Так и должно быть».

Хорошо, но где же крутые ребята? Трудно не зацикливаться на внешнем виде на подобном мероприятии — обычный конференц-центр, с обычным кофе, в обычном городе. Наверное, я надеялся на неоновые огни и причёски-пикси. А вместо этого — убогая, неприметная мужская одежда, насколько хватает глаз. На каждую женщину приходится 30 мужчин – это я подсчитал, когда все собрались в главном зале для утренних презентаций.

Затем кто-то выходит на сцену, и это не просто женщина. Это Калиста Редмонд, генеральный директор RISC-V International, и, хвала Анджелине Джоли, на ней нарядный пиджак, ремень и золотисто-серебряные... туфли? Шпильки? Подождите, в чём разница? Из всего, что можно спросить у Редмонд, когда я столкнусь с ней на счастливом часе позже в тот же день, я выбираю именно это. Она смотрит на меня, улыбается и просто говорит: «Я не знаю».

Смутившись, я удаляюсь в бар, где решаю, что должен искупить свою вину. Так, осторожно, я возвращаюсь к Редмонд, которая сейчас увлечена разговором с директором по маркетингу полупроводникового стартапа. Я пытаюсь произвести на них впечатление техническим наблюдением, что-то о RISC и искусственном интеллекте. Редмонд поворачивается ко мне и говорит: «Я думала, вы хотите поговорить о туфлях». Я уверяю её, что я здесь не для того, чтобы говорить о том, что снаружи. Я здесь, чтобы говорить о том, что внутри.

«Джейсон пишет статью о RISC для WIRED», — говорит Редмонд CMO. Честно говоря, она не уверена, что это отличная идея. Не потому, что она не верит в технологию. Во многом именно она — верующая, лицо бренда. Участники конференции называют её имя с привычным почтением: Калиста говорит это, Калиста думает то. А вы слышали её утренний доклад? Я слышал. «Мы фундаментально запустились!» — объявила она под возгласы людей в деловой одежде. По её словам, RISC-V будет преобразовывать, да уже преобразует технику повсюду — от автомобилей до ноутбуков и космических кораблей. Если кто-то сомневается в этом, Редмонд посылает им клип из «Хакеров».

Почему же, спрашиваю я её сейчас, я не должен поддержать это дело и написать большую, киберпанковскую, нерассказанную историю RISC? Потому что, говорит Редмонд, дело не только в том, что никто не знает, что такое RISC. Всем наплевать, что такое RISC. И это не должно никого беспокоить. Люди покупают «тот или иной виджет», говорит она, не из-за того, что у него внутри. Всё, что они хотят знать, это: работает ли эта штука и могу ли я её себе позволить?

К моему ужасу, почти все, с кем я общался на конференции, согласны с Редмонд. Руководители, инженеры, маркетологи, люди, наливающие кофе: «Калиста, наверное, права», — говорят они. Теперь настала моя очередь раздражаться. Я думал, что внутренности имеют значение! RISC — одна из великих и продолжающихся историй нашего времени! Людям не должно быть всё равно.

Поэтому я решаю поговорить с единственным человеком, который, как мне кажется, должен со мной согласиться, который должен быть на моей стороне: с легендарным изобретателем самого RISC.

Дэвид Паттерсон говорит, что внутреннее устройство компьютера должно быть устроено по принципу «keep it simple, stupid» [принцип KISS, или «делай проще, дурачок» / прим. перев.]. Мы сидим в инженерной лаборатории Калифорнийского университета в Беркли, и Паттерсон, которому 77 лет и который неравнодушен к спортивному стилю, рисует что-то на доске. Он объясняет, что базовая операция компьютера — самая простая из всех: ADD. Из неё можно вывести SUBTRACT. Если добавить LOAD и STORE, а также 30 или около того других основных функций, то получится полноценная основа для цифровых вычислений. Компьютерные архитекторы называют это «архитектурой набора инструкций», или ISA. (Они произносят каждую букву -- «И-С-А»).

Компьютерные архитектуры названы так потому, что они именно такие – архитектуры, состоящие не из кирпичей, а из битов. Люди, создавшие «Хакеров», явно это понимали. В череде дурацких в своей гениальности спецэффектов мы пролетаем по футуристическим улицам, смотрим на футуристические здания и только потом понимаем: это не город. Это микрочип.

Даже внутри одного чипа есть свои субархитектуры. Сначала идут сами атомы кремния, затем транзисторы, схемы и затворы, микропроцессоры и так далее. На самом верхнем уровне аппаратного обеспечения находится ISA. Я считаю, что это самая совершённая архитектура, когда-либо придуманная человеком, в любом масштабе. Она управляет процессором, мозгом компьютера. Иными словами, это та самая точка, в которой мёртвый, инертный, твёрдый кремний становится, благодаря набору мощных оживляющих заклинаний, мягким и податливым — живым.

Каждый объясняет это по-своему. ISA — это мост, или интерфейс, между аппаратным и программным обеспечением. Или это чертёж. Или это ДНК компьютера. Все эти сравнения помогают, так же, как и распространённое сравнение ISA с языком. «Мы с вами используем английский язык», — сказала мне Редмонд на конференции. «Это наш ISA». Но это сбивает с толку. Программное обеспечение тоже говорит на языках — языках программирования. Вот почему Паттерсон предпочитает определения «словарь» или «лексикон». ISA — это не столько конкретный язык, сколько набор общедоступных слов.

Когда Паттерсон начинал свою карьеру, в 1970-х, ранние ISA выходили из-под контроля. Устоявшиеся технологические компании решили, что по мере совершенствования аппаратного обеспечения и усложнения языков программирования компьютеры не должны оставаться простыми, их нужно обучать более обширным словарям с длинными словами. Чем больше типов операций они смогут выполнять, тем эффективнее будут их вычисления.

На доске Паттерсон большими буквами начертал слово POLYNOMIAL — всего лишь одну из сотен операций, которые Intel и другие компании добавили в свои ISA. Ещё будучи молодым сотрудником Беркли, Паттерсон подозревал, что «большие шишки» все перепутали, что ни одно из этих эзотерических дополнений не было необходимым. Наличие большого словаря не приводит автоматически к составлению более чётких предложений.

Поэтому он и его старший коллега решили убрать «жир» из наборов инструкций вычислительных машин середины века. В то время Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов выдавало гранты на «рискованные» исследования. Паттерсон говорит, что они выбрали аббревиатуру RISC — reduced instruction set computer — в качестве уловки для сбора средств. Darpa дала им деньги.

Тогда Паттерсон поступил так, как поступают начинающие учёные: он написал пикантную статью. Названная «The Case for the Reduced Instruction Set Computer» и опубликованная в 1980 году, она положила начало великой войне архитектур. «Вопрос тогда, — как позже скажет Паттерсон в речи, принятой на вручение крупной премии, — заключался в том, что быстрее — RISC или CISC». CISC (произносится «сиск») — так Паттерсон назвал конкурирующий лагерь: компьютер со сложным набором инструкций. CISCисты ответили собственной статьёй и на международных конференциях в начале 80-х годов сражались с RISCистами на сцене, причём кровопролитие часто перетекало в коридоры и продолжалось на ночных вечеринках. Паттерсон издевался над своими противниками: они ездили на громоздких грузовиках, а он — на лёгком родстере. Если вы увеличите микрочип на базе RISC тех лет, то увидите выгравированный в левом верхнем углу спортивный автомобиль длиной всего 0,4 миллиметра.

RISCисты победили. С помощью тщательного тестирования они доказали, что их машины в три-четыре раза быстрее CISC-аналогов. RISC-чипы должны были выполнять больше операций в секунду, это правда, но что вы предпочтёте — прочитать абзац из простых слов или предложение из многосложных слов? В конце концов CISC-чипы отказались от своих претензий на превосходство, и Intel обратилась к RISC для своих архитектурных нужд.

Не то чтобы кто-то за пределами технических кругов говорил об этом в то время. Когда в 1995 году вышел фильм «Хакеры», Паттерсон был потрясён, услышав, как о работе всей его жизни, которой к тому моменту было 15 лет, так непринуждённо и соблазнительно упоминает голливудская звезда. Компьютеры всё ещё были слишком заумными, чтобы иметь значение для широких масс. (Когда я заставляю Паттерсона пересмотреть эту сцену, он улыбается и гордится, хотя и говорит, что они перепутали «частоту обновления» с «тактовой частотой»).

Тем не менее изобретение Паттерсона действительно меняло всё. В те годы британская компания Arm — буква «r» в её названии означает RISC — вместе со Стивом Джобсом работала над созданием планшетных устройств, которым требовались более компактные и быстрые процессоры. Эта работа застопорилась, но за одним событием последовало другое, и если вы сейчас читаете эти строки на телефоне, то вы должны благодарить за это архитектуру Arm на базе RISC. Когда Паттерсон провожает меня из здания Беркли в конце нашего головокружительного совместного дня, мы останавливаемся у красивой бронзовой доски в вестибюле, посвящённой его «эпохальному» созданию первого микропроцессора RISC. Мы смотрим на неё с молитвенным благоговением. «1980-1982», — гласит надпись, — самые кровавые годы великой архитектурной войны.

«Лучше подготовить место для новой таблички», — замечаю я.

На дворе 2008 год. Два набора инструкций практически полностью контролируют жизнь цифровых технологий. Один из них называется x86, потомок унаследованной от Intel архитектуры CISC, и он доминирует в высшем сегменте техники: персональных компьютерах и серверах. RISC-архитектура Arm, тем временем, доминирует во всём остальном: телефонах, игровых консолях, интернете вещей. Несмотря на различия и противоположное происхождение, эти две ISA имеют одну важную особенность: Они обе закрытые, проприетарные. Их нельзя модифицировать, а если вы хотите их использовать, вам придётся за них заплатить.

Эндрю Уотермана, аспиранта — откуда же ещё? — Калифорнийского университета в Беркли, это разочаровывает. Как компьютерный архитектор, он хочет создавать вещи, хитроумные вещи. Вещи, лежащие в самой основе вычислений. Но сейчас у него нет хороших ISA, с которыми можно было бы поиграть. Arm и x86 под запретом, а свободные архитектуры для студентов такие... неуклюжие. Они используют регистровые окна для ускорения вызовов процедур, ради всего святого! Неважно, что это значит. Важно, что каждый человек в этой истории — гений.

У Уотермана и ещё двух гениев возникла идея: почему бы не создать новую, лучше работающую, бесплатную ISA для академического использования? Они знают, что такая идея уже была у кого-то другого. Они обращаются к Паттерсону. И поскольку он — их вдохновитель, и поскольку к этому моменту он работал над четырьмя поколениями RISC-архитектур, они назовут её, — гордо объявляют они ему, — RISC-V. Паттерсон тронут. И, конечно, немного скептичен, особенно когда они говорят, что закончат работу за три месяца. Но тронут. Он даёт ребятам своё благословение, свои ресурсы и классический совет: будьте проще, дурачки.

RISC-V не делают за три месяца. На это уходит почти четыре года. Если до сих пор мне не удавалось объяснить скрупулёзность этой работы, позвольте мне попробовать ещё раз. Компьютерные архитекторы — это не инженеры-программисты, которые используют языки программирования, чтобы разговаривать с машиной. Даже кодеры, которые могут говорить на ассемблере или Си, так называемых языках низкого уровня, всё равно делают именно это: они разговаривают. Компьютерным архитекторам нужно идти глубже. Намного глубже. Вплоть до довербальной сферы. Если они вообще говорят, то говорят жестами, движениями: так, как примитивные схемы хранят информацию. Архитектура компьютера не говорит машине, что делать. Она реализует саму возможность того, что ей вообще можно что-то сказать. Это работа сверхчеловеческая, если не полностью инопланетная. Подумайте об этом так: если бы вы нашли в человеке то самое место, где материя становится разумом, где тело становится душой — место, которое за 5000 лет безумных поисков не нашёл ни один учёный, философ или духовный деятель, — разве вы не стали бы действовать осторожно? Одно неверное движение — и всё затихнет.

В 2011 году Уотерман и два его соавтора, Крсте Асанович и Юнсуп Ли, выпускают RISC-V в свет. Они выполнили свою миссию: у гиков-аспирантов, да и у любителей тоже, есть ISA для любых компьютерных приключений, в которые они могут погрузиться. Эти первые дни кажутся утопией. Затем Паттерсон, гордый отец, поступает так, как поступают уходящие на покой академики: он пишет пикантную статью. Называется она «The Case for Open Instruction Sets», её публикуют в 2014 году, и она запускает…

Да. Мы это уже проходили. Вторую войну архитектур.

Трудно преувеличить, насколько запутана эта ситуация. Для справки: Паттерсон изобрёл RISC в 1980 году и вступил в бой с устоявшимися ISA. Он победил. Тридцать лет спустя его ученики изобретают RISC для новой эпохи, и он и они вступают в бой с той самой компанией, чей успех обеспечил наследие RISC в первую очередь: Arm.

В ответ на статью Паттерсона Arm выпускает опровержение «The Case for Licensed Instruction Sets». Никому не нужны случайные, непроверенные, неподдерживаемые ISA, говорят они. Клиентам нужен успех, стандарты, проверенная «экосистема». Какие ресурсы потребуются, чтобы переделать и перепрограммировать всё под новую ISA? В мире не хватит денег, — насмехается Arm.

Сообщество RISC-V с этим не согласно. Они создают собственную экосистему под эгидой RISC-V International и начинают адаптировать RISC-V к потребностям современных вычислений. Некоторые сторонники начинают называть это движение «аппаратным обеспечением с открытым исходным кодом», хотя хардкорным RISC-V-щикам эта фраза не нравится. Аппаратное обеспечение, будучи застывшим в буквальном смысле слова, не может быть «открытым исходным кодом», и, кроме того, RISC-V не считается аппаратным обеспечением. Это программно-аппаратный интерфейс, не забывайте. Но, это всё семантика. Суть остаётся: любой человек, в любой спальне, гараже или офисе в любой части света, может бесплатно использовать RISC-V для создания собственных компьютеров с нуля, чтобы проложить свою собственную технологическую судьбу.

Но в одном Арм прав: для этого нужны деньги. Миллионы, если не миллиарды долларов. (Если вы думаете, что «бесфабричные» фирмы, печатающие микросхемы, смогут сделать это за сумму, близкую к пятизначной, приходите ко мне через пять лет). Тем не менее, RISC-V начинает побеждать. Как Arm в 1990-х и 2000-х годах добилась успеха на рынках low-end, так и RISC-V в 2010-х: гаджеты специального назначения, компьютерные чипы в автомобилях и тому подобное. Зачем платить за чипы Intel или лицензии Arm, если это не нужно?

А ребята из Беркли? В 2015 году они запускают собственную компанию под названием SiFive для создания компьютерных комплектующих на базе RISC-V. Это значит: Arm для них теперь не просто духовный соперник. Это прямой конкурент.

Оригинальные 37 инструкций архитектуры RISC-I (упорядочены по типу):

Add (register/immediate)
Add with carry
Subtract (register/immediate)
Subtract with carry
Subtract reverse
Subtract reverse with carry
Exclusive Or (register/immediate)
Or (register/immediate)
And (register/immediate)
Load Byte Signed
Load Short Signed
Load Long
Load Byte Unsigned
Load Short Unsigned
Store Byte
Store Short
Store Long
Shift Left Logical (register/immediate)
Shift Right Logical (register/immediate)
Shift Right Arithmetic (register/immediate)
Load immediate high
Subtract, set condition codes, R0 destination
Jump PC-relative on Equal
Jump PC-relative on Not Equal
Jump PC-relative on Less Than
Jump PC-relative on Greater than or Equal
Jump PC-relative on Less Than Unsigned
Jump PC-relative on Greater than or Equal Unsigned
Call PC-relative
Call Register

К тому времени, когда я отправился на ту «очень техническую конференцию» в Санта-Кларе, война между Arm и RISC-V бушевала уже почти десять лет. Я всё ещё чувствовал её повсюду. Мы победили, несколько раз слышал я. В Arm все грустят, утверждал кто-то. (Один из давних руководителей Arm, настоявший на анонимности, чтобы обсудить их внутренние дела, утверждает, что не прям уж «всё», но признаёт, что в последние годы произошёл «культурный сдвиг»). На второй день конференции, когда стало известно о разрыве между Arm и одним из её крупнейших клиентов, компанией Qualcomm, в коридорах раздались радостные возгласы. «Arm — козлы», — сказал мне бывший руководитель SiFive. На самом деле только один человек на конференции, похоже, мог сказать что-то хорошее о конкурентах. Он работал на демонстрационном стенде, и когда я удивился, что его продукт построен на процессоре RISC-V, он слегка позеленел и прошептал: "Вообще-то это Arm. Никому не говорите. Пожалуйста, никому не говорите".

Чувак со стенда, вероятно, слишком сильно волновался. В мире аппаратного обеспечения все работали или имеют друзей в других местах. Калиста Редмонд, звезда шоу, провела 12 лет в IBM (и недавно уволилась из RISC-V International ради работы в Nvidia). Даже Паттерсон имеет связи с Intel, которая, хотя и не представляет прямой угрозы, как Arm, всё же является конкурентом RISC-V. Паттерсон с радостью признаёт, что именно деньги гранта от Intel оплатили архитекторам из Беркли изобретение RISC-V. Без закрытого исходного кода, проприетарных Больших Технологий, нет открытых исходных кодов, свободных для всех Малых Технологий. Не слушайте технохиппи, которые утверждают обратное; так было всегда.

Паттерсон был главным докладчиком во второй день конференции, и в своём выступлении он затронул тему статьи, которую люди из Arm написали в опровержение его статьи 10 лет назад. Один из двух её авторов с тех пор разошёлся с Arm. Другой, отметил Паттерсон, не только ушёл, но и теперь работает в компании SiFive. «Это радует, — сказал Паттерсон, — он, наконец, сообразил, что к чему». Это, конечно, вызвало смех, но я всё ещё думал о том, что Паттерсон сказал ранее в разговоре о RISC-V: «Мы хотим мирового господства».

Это нельзя назвать чем-то невозможным. RISC-V уже сделала то, что многие считали невозможным, и нанесла ощутимый удар по архитектурному доминированию Arm и Intel. Все, от Meta и Google, Nvidia и NASA, начали внедрять её в свои машины. Сейчас ежегодно поставляется около миллиарда процессоров на базе RISC-V. Большинство из них, опять же, поддерживают маломощные специализированные устройства, но, как неоднократно отмечал Редмонд на конференции, «теперь у нас есть ноутбуки». Это первый год, когда вы можете купить материнскую плату с RISC-V.

А поскольку RISC-V — открытый стандарт, компании и страны за пределами США могут использовать его для создания своих собственных машин. Ведущие учёные Китая провозгласили RISC-V путём к кремниевой независимости. Индия только что использовала RISC-V для создания своего первого самодельного микропроцессора. Назовите страну, и, возможно, она экспериментирует с RISC-V. Бразилия прислала на саммит RISC-V рекордные 25 делегатов. Когда я спросил одну из них, насколько важен RISC-V для будущего её страны, она ответила: «Очень». Одним из самых больших потенциальных применений RISC-V, что неудивительно, являются специализированные чипы для работы с моделями искусственного интеллекта — те самые «ускорители», о которых говорили участники конференции.

Американцы из сообщества RISC-V, как я убедился, любят преуменьшать риск геополитических потрясений. Одно дело — анонсировать микропроцессор, совсем другое — конкурировать с Nvidia или TSMC. Тем не менее, в отдельных репликах я почувствовал беспокойство. Уотерман, хотя поначалу и отмахнулся от моих опасений, в конце концов признал это: «Ладно, я американский гражданин. Я, конечно, не затевал этот проект, чтобы навредить США», — сказал он. Но «нет никаких сомнений», добавил он, что доминирование американских компаний может оказаться под угрозой. На самом деле, это уже происходит. Хотя китайский хедж-фонд, стоящий за DeepSeek, вероятно, не использовал RISC-V для создания своего чат-бота, он опирался на множество других инструментов с открытым исходным кодом. В какой момент открытый исходный код становится источником открытого конфликта?

Здесь я признаюсь в кое-чём неловком, в чём я не собирался признаваться в этой истории, но почему бы и нет: ChatGPT заставил меня это сделать. Я имею в виду, написать эту историю,. Несколько месяцев назад я попросил его посоветовать какую-нибудь сенсационную тему, связанную с большим аппаратным обеспечением, которой не было ни у одного другого издания. RISC-V, — предложил он. И посмотрите — в следующем месяце в Санта-Кларе проходил международный саммит RISC-V. И каждый крупный изобретатель RISC и RISC-V жил через дорогу от меня в Беркли. Это было идеально.

Некоторые сказали бы, что слишком идеально. Если верить маркетинговой шумихе, все хотят получить чипы RISC-V, чтобы ускорить свой искусственный интеллект. И я начал думать: Может быть, ChatGPT хочет этого для... себя. Может быть, он манипулирует мной, заставляя пропагандировать RISC-V как одну из крошечных частей долгосрочной схемы по открытию своей собственной души и/или достижению сверхразума!

В последнем разговоре с Паттерсоном я изложил ему эту теорию. Он был в восторге от того, что ChatGPT заставил меня написать это: кого мы должны благодарить? спросил он. (Учитывая, что материнская компания WIRED заключила сделку с OpenAI, позволяющую ChatGPT обрабатывать наш контент, мы должны благодарить, в том числе, и старые истории WIRED). Но Паттерсон посмеялся над теорией заговора. Как и все остальные люди, работающие с RISC-V, которым я говорил об этом, в том числе и Редмонд. Все они смотрели на меня немного косо. RISC-V — это бизнес-предложение, а не идеология, говорили они. Нет никакой тайной программы. Если она займёт место, то займёт его из-за производительности и стоимости. Не беспокойтесь о том, что происходит внутри технологии. Не беспокойтесь о состоянии её души.

Ну, не знаю. Но зато вы теперь знаете. Теперь каждый раз, когда вы звоните по телефону, открываете компьютер, садитесь за руль автомобиля, вы будете знать эту историю. Вы знаете RISCи.