آینده معماری پردازشگرها با RISC-V،معماری پردازشگرها یکی از ارکان اساسی در دنیای فناوری اطلاعات و محاسبات است و تحولات در این حوزه می‌تواند تاثیرات گسترده‌ای بر تمام صنایع مرتبط با تکنولوژی داشته باشد. معماری RISC-V به‌عنوان یک معماری باز و انعطاف‌پذیر در چند سال اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است. این معماری با استفاده از دستورالعمل‌های ساده و کم‌هزینه، به طراحان سخت‌افزار اجازه می‌دهد تا پردازنده‌هایی با کارایی بالا و مصرف انرژی پایین بسازند. به‌علاوه، با توجه به ماهیت باز و قابل تنظیم آن، RISC-V این امکان را فراهم می‌آورد که شرکت‌ها و محققان بتوانند به راحتی این معماری را برای نیازهای خاص خود شخصی‌سازی کنند.
لیست عناوینی که در این مقاله برای شما زوم ارزی عزیز آماده کرده ایم:
آینده معماری پردازشگرها با RISC-V
با وجود سال‌ها تلاش برای حل مشکل مقیاس‌پذیری، اتریوم که به‌عنوان پیشگام قراردادهای هوشمند شناخته می‌شود، همچنان با این چالش بزرگ دست‌وپنجه نرم می‌کند. این مشکل حتی پس از به‌روزرسانی بزرگ «مرج» به‌طور کامل برطرف نشد. در جدیدترین اقدام خود، ویتالیک بوترین پیشنهاد جسورانه‌ای مطرح کرده است: جایگزینی بایت کد ماشین مجازی اتریوم با معماری متن‌باز RISC-V. بوترین بر این باور است که معماری RISC-V به‌دلیل سازگاری بالای آن با سیستم‌های مبتنی بر اثبات دانش صفر، می‌تواند بار محاسباتی اضافی ماشین مجازی کنونی را کاهش دهد و به‌این‌ترتیب کارایی لایه اجرایی اتریوم را به طور قابل توجهی افزایش دهد.
RISC-V: معماری باز برای دنیای پردازش‌های آینده
RISC-V یک مجموعه دستورالعمل (ISA) مدرن و متن‌باز است که بر اساس اصول طراحی رایانه‌ای با مجموعه دستورالعمل‌های کاهش‌یافته (RISC) توسعه یافته است. به عبارت ساده، RISC-V به‌عنوان یک الگوی اولیه عمل می‌کند که مشخص می‌کند یک پردازنده باید چه دستورالعمل‌هایی را اجرا کند.
این معماری در سال ۲۰۱۰ توسط دانشگاه کالیفرنیا طراحی شد با هدف ایجاد ساختاری ماژولار، کارآمد و انعطاف‌پذیر. متن‌باز بودن RISC-V به توسعه‌دهندگان این امکان را می‌دهد که آن را مطابق با نیازهای مختلف سفارشی‌سازی کنند. از سوی دیگر، از نظر اقتصادی، RISC-V به‌مراتب مقرون‌به‌صرفه‌تر از معماری‌های انحصاری شرکت‌هایی مانند ARM و x86 است. این ویژگی‌ها باعث شده‌اند که RISC-V در حوزه‌های مختلفی از ابررایانه‌ها گرفته تا تلفن‌های هوشمند و حتی بلاکچین‌هایی مانند اتریوم به‌کار گرفته شود.
در تاریخ ۲۰ آوریل ۲۰۲۵ (۳۱ فروردین ۱۴۰۴)، ویتالیک بوترین، بنیان‌گذار اتریوم، از یک پروپوزال مقیاس‌پذیری «رادیکال» برای جایگزینی ماشین مجازی اتریوم (EVM) با معماری RISC-V رونمایی کرد. هدف اصلی این پیشنهاد، افزایش سرعت و کارایی لایه اجرایی شبکه است. بوترین معتقد است که RISC-V بهترین گزینه برای حل مشکلات مقیاس‌پذیری بلاکچین‌ها است. اتریوم همچنان با چالش‌هایی همچون کارمزدهای بالا و کاهش حجم تراکنش‌ها روبه‌رو است و کاربران برای تراکنش‌های سریع‌تر و ارزان‌تر به راه‌حل‌های لایه ۲ روی آورده‌اند. بنابراین، ویتالیک پیشنهاد کرده است که EVM با RISC-V جایگزین شود، که این گام در راستای استراتژی مقیاس‌پذیری اتریوم پس از رویداد مرج (Merge) است. ایده او برای بازطراحی معماری و تغییر ساختار زنجیره، فرصتی برای مدرن‌سازی اتریوم و حفظ جایگاه آن به‌عنوان پیشرو در پلتفرم‌های قراردادهای هوشمند فراهم می‌آورد.
پیاده‌سازی RISC-V در اتریوم: راه‌حل جدید مقیاس‌پذیری
در حال حاضر، پیشنهاد افزودن معماری RISC-V به اتریوم تنها در مرحله بحث و بررسی در میان جامعه توسعه‌دهندگان و حاکمیت شبکه قرار دارد. ویتالیک بوترین چندین رویکرد مختلف برای پیاده‌سازی این طرح ارائه داده است، از جمله اجرای هم‌زمان دو ماشین مجازی (VM) و جایگزینی کامل EVM با RISC-V.
در رویکرد اول، ماشین مجازی فعلی اتریوم همچنان فعال خواهد ماند و در کنار آن، ماشین مجازی جدید مبتنی بر RISC-V راه‌اندازی می‌شود. در این حالت، توسعه‌دهندگان می‌توانند از هر دو مدل برای نوشتن و اجرای قراردادهای هوشمند استفاده کنند. هر دو مدل قراردادها به قابلیت‌هایی مانند ذخیره‌سازی دائمی، نگهداری موجودی اتر و توانایی ارسال و دریافت فراخوان‌ها دسترسی خواهند داشت. نکته مهم‌تر این که قراردادهای نوشته‌شده با EVM و RISC-V می‌توانند به‌طور یکپارچه با یکدیگر تعامل داشته و یکدیگر را فراخوانی کنند.
در سناریوی دوم، که به‌عنوان «تغییر رادیکال‌تر» شناخته می‌شود، پروتکل اتریوم تغییر می‌کند تا قراردادهای مبتنی بر EVM را به زبان سازگار با RISC-V تبدیل کند. در این سناریو، قراردادهای موجود باید بازنویسی شوند تا از طریق مفسر EVM اجرا شوند، در حالی‌که قراردادهای جدید مستقیماً به زبان RISC-V نوشته خواهند شد.
یکی از چالش‌های اصلی این تغییرات، جلوگیری از اختلال در عملکرد برنامه‌های غیرمتمرکز (DApp) و قراردادهای هوشمند فعلی است. اتریوم نمی‌تواند ریسک از کار افتادن قراردادهای موجود که با EVM نوشته شده‌اند را بپذیرد. یک راه‌حل برای این مشکل، استفاده از مفسر است که به‌عنوان یک لایه واسط عمل کرده و امکان ترجمه میان زبان‌های مختلف محاسباتی را فراهم می‌کند. با این روش، توسعه‌دهندگان می‌توانند از هم‌اکنون شروع به ساخت اپلیکیشن‌هایی با RISC-V کنند و اطمینان داشته باشند که قراردادهای قبلی به درستی کار خواهند کرد.
اگر بخواهیم نگاهی به تحولات اخیر اتریوم داشته باشیم، باید به فرآیند «مرج» (Merge) در سال ۲۰۲۲ اشاره کنیم. در این فرآیند، شبکه اتریوم از الگوریتم اجماع اثبات کار (PoW) به اثبات سهام (PoS) مهاجرت کرد و بلاکچین اصلی اتریوم با بلاکچین اثبات سهام جداگانه‌ای به نام بیکن‌چین (Beacon Chain) ادغام شد. این تغییر نه تنها به‌شدت مصرف انرژی را کاهش داد، بلکه مقیاس‌پذیری، امنیت و پایداری شبکه را نیز بهبود بخشید.
چرا RISC-V از EVM پیشی می‌گیرد؟ بررسی مزایای کلیدی
اگر معماری RISC-V تغییرات بنیادی در ساختار اتریوم ایجاد کند، این تغییرات در بلندمدت موجب بهبود عملکرد و پردازش قراردادهای هوشمند خواهند شد. طبق گفته‌های ویتالیک بوترین، این معماری جدید از نظر تئوری می‌تواند بهره‌وری را نسبت به ساختار فعلی تا ۱۰۰ برابر افزایش دهد. هرچند دستیابی به چنین عددی در عمل دشوار است، اما به‌طور کلی شاهد بهبود قابل توجهی در کارایی خواهیم بود. این افزایش کارایی به دلیل حذف سربارهای EVM است؛ چراکه معماری RISC-V با سیستم‌های اثبات دانش صفر (ZK proofs) و اجرای قراردادهای هوشمند سازگاری بسیار بالایی دارد.
پیشنهاد بوترین تنها به حذف کامل EVM محدود نمی‌شود؛ او در واقع قصد دارد از RISC-V به‌عنوان زیرساخت پردازشی (Backend) برای zkEVMها یا رول‌آپ‌های مبتنی بر دانش صفر (zk Rollup) استفاده کند تا هزینه تولید اثبات‌ها کاهش یابد. در این سناریو، مقیاس‌پذیری عمدتاً از طریق انتقال اجرای قراردادها به رول‌آپ‌های دانش صفر حاصل می‌شود و معماری RISC-V به بهینه‌سازی فرآیند تولید اثبات‌ها کمک می‌کند. از سوی دیگر، قراردادهای هوشمند مبتنی بر RISC-V سریع‌تر اجرا شده و منابع محاسباتی کمتری مصرف می‌کنند. این افزایش کارایی به احتمال زیاد منجر به کاهش کارمزد گس (Gas) برای کاربران نهایی خواهد شد و در عین حال به شبکه این امکان را می‌دهد که تعداد بیشتری تراکنش و کاربر را بدون کاهش سرعت مدیریت کند. این تغییرات به‌طور مستقیم موجب بهبود مقیاس‌پذیری اتریوم می‌شود و یکی از اصلی‌ترین انتقادهایی که به بلاکچین‌ها وارد است، برطرف می‌کند.
علاوه‌براین، مجموعه دستورالعمل‌های ساده و منعطف RISC-V برای محاسبات مبتنی بر اثبات دانش صفر بسیار مناسب‌تر از EVM است؛ زیرا ماشین مجازی اتریوم به دلیل وظایف اضافی مانند محاسبه گس و مدیریت وضعیت با سربارهای سنگینی روبه‌رو است.
معماری RISC-V به‌جای بازسازی ماشین مجازی اتریوم برای سازگاری با اثبات‌های دانش صفر، گزینه ساده‌تر و بهینه‌تری برای توسعه لایه‌های اجرایی مبتنی بر دانش صفر فراهم می‌کند. این رویکرد به تسریع نقشه راه اتریوم در زمینه ارتقای حریم خصوصی و مقیاس‌پذیری از طریق رول‌آپ‌های دانش صفر کمک کرده و RISC-V را به مکمل جذابی برای EVM تبدیل می‌کند.
آیا RISC-V آینده اتریوم را شکل خواهد داد؟
پیشنهاد ویتالیک بوترین برای جایگزینی EVM با RISC-V، بحث‌های زیادی را در میان کاربران و توسعه‌دهندگان اتریوم برانگیخته است. این ایده جسورانه پتانسیل آن را دارد که نقطه عطفی در مسیر توسعه بزرگ‌ترین بلاکچین قراردادهای هوشمند باشد.
با این حال، برخی کارشناسان نگرانی‌هایی در مورد این تغییرات عمده دارند. بن آدامز (Ben Adams)، برنامه‌نویس برجسته، در مورد پیامدهای این پیشنهاد هشدار داده است و معتقد است که اگرچه پیاده‌سازی RISC-V می‌تواند سیستم‌های اثبات دانش صفر را کارآمدتر کند، اما ساخت و اجرای بلاک‌هایی که قراردادهای هوشمند را اجرا می‌کنند، ممکن است به‌طور قابل توجهی کندتر شود.
یک متخصص ناشناس دیگر نیز نگرانی‌های مشابهی را مطرح کرده و گفته است: «با توجه به ساختار کلی EVM که بر پایه U256 است، محدود کردن آن به سطح دستورالعمل‌های RISC-V می‌تواند باعث کاهش چشمگیر عملکرد کلی در اجرای قراردادها شود.»
از سوی دیگر، برخی کارشناسان با استفاده از RISC-V به‌عنوان راه‌حلی برای حل مشکلات مقیاس‌پذیری موافق هستند، اما به دلیل دشواری‌های فنی و هزینه‌بر بودن این پیاده‌سازی، آن را در شرایط کنونی اولویت اصلی برای شبکه نمی‌دانند.
آدام کوکران (Adam Cochran)، یکی از طرفداران این طرح، اظهار می‌کند: «من موافقم؛ به نظر می‌رسد این ایده می‌تواند برای بلاکچین‌های لایه ۱ مفید باشد و مشکلات مقیاس‌پذیری را در این لایه حل کند. با این حال، آیا این همان اولویتی است که باید در نظر بگیریم؟ مخصوصاً با توجه به پیچیدگی‌های فنی و هزینه بالای اجرای آن.»
سوالات متداول
-
معماری RISC-V چیست و چرا به‌عنوان آینده پردازشگرها مطرح می‌شود؟
RISC-V یک معماری مجموعه دستورالعمل متن‌باز و ماژولار است که از اصول RISC برای بهینه‌سازی عملکرد پردازنده‌ها استفاده می‌کند. این معماری به دلیل انعطاف‌پذیری، مقیاس‌پذیری و هزینه پایین، آینده روشنی در صنعت پردازشگرها دارد.
-
مزایای اصلی RISC-V نسبت به معماری‌های دیگر مثل x86 و ARM چیست؟
مزایای اصلی RISC-V شامل متن‌باز بودن، امکان سفارشی‌سازی برای نیازهای خاص، کاهش هزینه‌ها، سازگاری با سیستم‌های نوآورانه مانند بلاکچین و پردازش ابری، و توانایی پردازش‌های خاص برای کاربردهای خاص است.
-
RISC-V چه تاثیری بر صنعت تلفن‌های هوشمند خواهد داشت؟
RISC-V می‌تواند هزینه‌های تولید پردازنده‌ها را کاهش داده و امکان توسعه پردازنده‌های سفارشی را فراهم کند، بنابراین تولیدکنندگان می‌توانند پردازنده‌هایی خاص برای ویژگی‌های خاص دستگاه‌های هوشمند خود طراحی کنند.
-
آیا RISC-V توانایی رقابت با پردازنده‌های پرقدرت موجود مانند پردازنده‌های Intel یا AMD را دارد؟
بله، RISC-V با توانایی سفارشی‌سازی و بهینه‌سازی عملکرد می‌تواند به رقابت با پردازنده‌های قدرتمند Intel و AMD بپردازد، به‌ویژه در زمینه کاربردهای خاص مانند پردازش داده‌های بزرگ و هوش مصنوعی.
-
چگونه معماری RISC-V می‌تواند در آینده سیستم‌های ابری و محاسباتی مقیاس‌پذیر موثر باشد؟
RISC-V به دلیل انعطاف‌پذیری بالا می‌تواند پردازنده‌هایی را برای نیازهای خاص مانند پردازش داده‌های کلان و هوش مصنوعی در سیستم‌های ابری فراهم کند و به بهبود کارایی و مقیاس‌پذیری سیستم‌ها کمک کند.
-
معماری RISC-V چه تاثیری بر صنعت بلاکچین خواهد داشت؟
RISC-V با سازگاری بالا با سیستم‌های اثبات دانش صفر و کارایی بالا، می‌تواند به کاهش هزینه‌ها و بهبود عملکرد شبکه‌های بلاکچین، از جمله اتریوم، کمک کند.
-
آیا RISC-V می‌تواند به یک استاندارد جهانی برای پردازنده‌ها تبدیل شود؟
با توجه به ویژگی‌های متن‌باز و قابلیت سفارشی‌سازی، RISC-V پتانسیل تبدیل به استاندارد جهانی را دارد، به‌ویژه در زمینه‌هایی که نیاز به پردازنده‌های خاص و بهینه‌سازی شده وجود دارد.
-
چالش‌های اصلی RISC-V در پذیرش گسترده چیست؟
چالش‌های اصلی شامل نیاز به توسعه و آموزش برای استفاده از معماری، نبود اکوسیستم نرم‌افزاری کامل و نبود پشتیبانی گسترده از سوی تولیدکنندگان بزرگ است.
-
آیا RISC-V می‌تواند آینده پردازش‌های موبایل را تحت‌تأثیر قرار دهد؟
بله، RISC-V می‌تواند با ارائه پردازنده‌های کارآمدتر و هزینه کمتر، آینده پردازش‌های موبایل را تحت‌تأثیر قرار دهد، به‌ویژه در زمینه‌هایی مانند اینترنت اشیاء و دستگاه‌های پوشیدنی.
-
چگونه می‌توان از RISC-V در طراحی پردازنده‌های سفارشی برای کاربردهای خاص استفاده کرد؟
به‌دلیل ماژولار بودن RISC-V، توسعه‌دهندگان می‌توانند دستورالعمل‌ها و ویژگی‌های خاص مورد نیاز خود را اضافه کنند و پردازنده‌هایی متناسب با نیازهای خاص مانند پردازش‌های گرافیکی یا محاسبات علمی بسازند.
سخن پایانی
واقعیت این است که پیشنهاد ویتالیک بوترین برای پیاده‌سازی معماری RISC-V در کنار EVM یا جایگزینی کامل آن هنوز نیازمند شفاف‌سازی بیشتر و بحث‌های فنی در جامعه اتریوم است. این طرح می‌تواند باعث ساده‌سازی اساسی و بهبود چشمگیر در کارایی و سرعت عملکرد شود، اما اجرای آن مستلزم تغییرات پیچیده‌ای در معماری شبکه است. پیاده‌سازی چنین تغییری ممکن است سال‌ها زمان و تلاش مستمر برای بازنگری اساسی در نحوه عملکرد بلاکچین لایه ۱ نیاز داشته باشد. نکته مهم دیگر این است که در پروژه‌های غیرمتمرکزی مانند اتریوم، تصویب نهایی یک پیشنهاد تنها به برنامه‌ریزی فنی وابسته نیست، بلکه نیازمند اجماع جامعه نیز هست. بنابراین، باید منتظر بمانیم و ببینیم آیا بوترین می‌تواند جامعه اتریوم را برای جایگزینی EVM با RISC-V متقاعد کند یا خیر.
ممنون که تا پایان مقاله”آینده معماری پردازشگرها با RISC-V“همراه ما بودید
نظرات کاربران