産業用コンピューティングシステムは、伝統的にx86またはArmアーキテクチャに基づいて構築されており、これらは両方とも単一の企業によって所有およびライセンスされています。機械が10年から15年の稼働を求められる産業用途において、この状況は単一企業のロードマップや特定の政府の決定への依存を生み出します。欧州RISC-V産業用コンピューティング・イニシアチブ(ERICI)は、非営利団体によって管理されるオープンな命令セットアーキテクチャ(ISA)であるRISC-Vを活用することで、この問題に対処しようとしています。近年のRISC-Vシリコンは産業用途に適した成熟度に達していますが、ERICIは依然として大きな隔たりがあることを指摘しています。すなわち、ハードウェアは存在するものの、制御キャビネット内で耐え抜き、10年以上にわたって高い可用性を維持できる製品レベルの産業用コンピュータは、まだ標準化されていないのです。

CNCマシンの隣にあるRISC-V産業用コンピュータとI/Oモジュールを含む制御キャビネット
RISC-VコンピュータがCNCマシンとオペレーターパネルを管理する可能性のある産業環境の一例。erici.eu

この画像は、ERICIの標準化されたハードウェアおよびソフトウェアスタックが展開されることを意図している産業用コンピューティング環境を例示しています。

この隔たりを埋めるために、ERICIはRVA23準拠のハードウェア上で動作するように設計された、検証済みのソフトウェアレイヤーの「リファレンス・スタック」を調整しています。2024年後半に批准されたRVA23プロファイルは、ハイパーバイザとベクトル拡張を必須とし、ソフトウェア開発者に対して安定したベースラインを提供します。ERICIのスタックは、ファームウェアとブート制御のためのHFI BIOS、メニュー駆動型ブートローダーとしてのmr-bml、およびリソース・パーティショニング・ハイパーバイザとしてのgRouvrなど、いくつかのレイヤーで構成されています。このスタックの主要なメカニズムは、単一のSoC上でリアルタイム制御システム(QSOE)と汎用Linuxオペレーティングシステムを並行して実行できる能力です。gRouvrハイパーバイザを使用することで、これら2つのシステムは互いに隔離され、時間的に重要な制御ループが、オペレーター向けのLinuxベースのGUIやネットワークタスクによって中断されないことが保証されます。

SpacemiT K3ボード上のgRouvrゲストとして動作するQSOEログインプロンプトを表示するモニター
gRouvrハイパーバイザを介して、汎用OSから隔離されて動作するQSOEリアルタイム制御システム。erici.eu

この視覚資料は、ERICIスタックの核心的なメカニズムである、リアルタイム制御システム(QSOE)とLinux OSを並行して実行する仕組みを実証しています。

このイニシアチブはソフトウェアのフレームワークを提供する一方で、現在のRISC-Vボードに不足していることが多い特定のハードウェア要件も浮き彫りにしています。例えば、SpacemiT K3のようなボードは必要なRVA23コアとIOMMUを提供していますが、広範囲の電圧入力(例:24 V DC)、拡張温度定格(例:-40〜85 °C)、またはEtherCATやCAN-FDのようなフィールドバスのサポートといった産業標準を満たしていない場合があります。ERICIは、産業用ハードウェアメーカーやシリコンベンダーをイニシアチブに招待することで、これらの制限に対処しています。UEFIやdevicetreeのようなオープンなインターフェースに焦点を当てることで、このプロジェクトは、結果として生まれる産業用コンピュータが単一のチップベンダーや開発者に縛られないことを保証し、長期的な保守性とハードウェアの独立性を可能にします。