Open Source Hardware o la revolución del cómputo

-"Todo lo que se toca, el CPU, el Teclado y el Monitor, son el Hardware, mientras que todo lo que se ejectuta dentro del CPU (Sistema Operativo, Programas, etc.) y que no se toca, es el Software."-

Así me explicó un maestro de computación hace ya algunas décadas, cuando comencé mis primeros pasos ya formales en la Informática, Sistemas, Cómputo o Tecnologías de la Información (como ahora se les dice).

Quienes me siguen en Redes Sociales y me leen a través de mis Blogs, saben que todo lo que tenga que ver con Código Abierto (Open Source), Linux y Virtualización, simplemente me parece maravilloso y me enloquece. Pero de un par de meses o serán tres, a la fecha, me ha sorprendido gratamente esto que ahora se ha dado en llamar como "Open Source Hardware".

Haciendo un poco de historia, muy al principio los procesadores fueron creados bajo la arquitectura Minimal Instruction Set Computer o MISC por sus siglas en inglés. Es una arquitectura de procesador con un número muy pequeño de operaciones básicas y códigos de operación correspondientes. Dichos conjuntos de instrucciones generalmente se basan en la pila o "STACK" en lugar de en el registro, para reducir el tamaño de los especificadores de operandos.

Tal arquitectura de máquina es intrínsecamente más sencilla, ya que todas las instrucciones operan en las "entradas de pila" más altas.

A modo de referencia, las computadoras de abordo en las cápsulas de los proyectos Mercury, Gemini y Apollo de la NASA, estas últimas que llevaron al hombre a la luna, utilizaban la arquitectura MISC.

Posteriormente y con la popularización de cómputo en los años setenta-ochenta, nace la arquitectura CISC o Complex Instruction Set Computing. Los microprocesadores CISC tienen un conjunto de instrucciones que se caracteriza por ser muy amplio y permitir operaciones complejas entre operandos situados en la memoria o en los registros internos.

Este tipo de arquitectura dificulta el paralelismo entre instrucciones, por lo que, en la actualidad, la mayoría de los sistemas CISC de alto rendimiento implementan un sistema que convierte dichas instrucciones complejas en varias instrucciones simples, llamadas generalmente microinstrucciones.

Ejemplos de procesadores CISC son: Motorola 68000, Zilog Z80 y toda la familia Intel x86, AMD x86-64 usada en la mayoría de las computadoras personales y servidores actuales.

Por último y no menos importante, la arquitectura RISC o Reduced Instruction Set Computing es un tipo de diseño de CPU generalmente utilizado en microprocesadores o microcontroladores con las siguientes características fundamentales:​

1. Instrucciones de tamaño fijo y presentadas en un reducido número de formatos.
2. Solo las instrucciones de carga y almacenamiento acceden a la memoria de datos.

Además estos procesadores suelen disponer de muchos registros de propósito general.

El objetivo de diseñar máquinas con esta arquitectura es posibilitar la segmentación y el paralelismo en la ejecución de instrucciones y reducir los accesos a memoria. Las máquinas RISC protagonizan la tendencia actual de construcción de microprocesadores. IBM PowerPC,​ DEC Alpha, MIPS, ARM, SPARC son ejemplos de algunos de ellos.

RISC es una filosofía de diseño de CPU para computadora que está a favor de conjuntos de instrucciones pequeñas y simples que toman menor tiempo para ejecutarse. La idea fue inspirada por el hecho de que muchas de las características que eran incluidas en los diseños tradicionales de CPU para aumentar la velocidad estaban siendo ignoradas por los programas que eran ejecutados en ellas.

Además, la velocidad del procesador en relación con la memoria de la computadora que accedía era cada vez más alta. Esto conllevó la aparición de numerosas técnicas para reducir el procesamiento dentro del CPU, así como de reducir el número total de accesos a memoria.

Y todo esto, ¿para qué? En muchos y muy diversos canales de YouTube, así como en cuentas de los más importantes exponentes y empresas de artículos de Electrónica de Consumo, Cómputo y Tecnologías de la Información en general, circulan noticias de cómo ha evolucionado y renovado la arquitectura RISC, no solo aplicada a los Dispositivos Personales Móviles (antes conocidos como "smartphones") sino que ahora tabletas, lap-tops y algunos micro sistemas de escritorio incluyen RISC en vez de CISC como la arquitectura de su preferencia.

Por su muy bajo consumo eléctrico, por ofrecer capacidades gráficas avanzadas, por permitir disminuir el tamaño de los dispositivos, ahora podemos ver por ejemplo la ARM (y sus derivados) como los reyes, desbancando en ya no pocas ocasiones a Intel y AMD.

Cierto. Si deseas un equipo altamente poderoso para "Gamer" o jugador experto, RISC no es para ti. Pero si lo que deseas es un equipo altamente portátil, muy ligero, con el consumo eléctrico más eficiente, entonces RISC es para ti.

Recientemente se liberó la especificación RISC-V (léase RISC generación cinco): La arquitectura libre y abierta del conjunto de instrucciones RISC.

Nacido en el ámbito académico y de investigación, la arquitectura de conjuntos de instrucciones RISC-V ofrece un nuevo nivel de libertad de software y hardware libre y extensible en la arquitectura, allanando el camino para los próximos 50 años de diseño e innovación de computación.

Cómo será de importante esta arquitectura, que las empresas más grandes de hardware, software y soluciones ya están involucradas en este consorcio como Miembros Platino. A modo de ejemplo podemos mencionar a Google, NVDIA, Qualcomm, Rambus, Samsung y Western Digital entre muchos otros.

Como miembros oro podemos mencionar a Grupo Alibabá, Huawei, IBM, Raspberry Pi, etc.

¿Qué empresas de Software (en el ramo de Sistema Operativo) ya están trabajando con denodada pasión, para poder ejecutarse sobre esta arquitectura? Pues obviamente las distribuciones más importantes de Linux como Suse, Ubuntu y Debian, el Unix de Berkeley Software Distribution, Mac OSX y aunque parezca extraño, el mismo Microsoft ya tiene una versión de Windows 10 para procesadores ARM.

Estamos más que seguros que para el ya inminente Consumer Electronics Show en Las Vegas (del 8 al 11 de Enero de 2019), veremos electrodomésticos, vehículos, equipos de cómputo personal (móvil, de sobremesa o portátil) y dispositivos que entran dentro del esquema de Internet de las Cosas, que incluyen "a la de ya", arquitectura RISC-V en sus procesadores.

¿En conclusión? La carrera de los procesadores ya dejó de ser por encontrar u obtener el que ofrezca más GigaHertz, más memoria caché y/o con más núcleos de procesamiento. Ahora en esta nueva arena el consumidor decidirá cuál es el más versátil y con el consumo de energía más eficiente.

En sus marcas, listos, RISC-V !!!