Pull to refresh
1
0.7
Send message

Краткая история космических микропроцессоров, часть первая

Reading time29 min
Views41K
Десятого июля 1962 года с космодрома на мысе Канаверал стартовала ракета “Тор” с первым коммерческим телекоммуникационным спутником на борту. Telstar-1 стал зарей новой эры космонавтики, показавшей, что космос может приносить людям реальную пользу. Этот аппарат ждало большое будущее, но днем раньше в небе над атоллом Джонсон, расположенном в пустынной части Тихого океана, взорвалась атомная бомба Starfish Prime. Взрыв уничтожил три сотни уличных фонарей на расположенных в полутора тысячах километров Гавайях, а также создал огромное количество свободных электронов, подхваченных магнитным полем Земли в рукотворный радиационный пояс. Каждый раз, когда Telsat-1 проходил через этот пояс, продвинутая транзисторная начинка набирала дозу радиации, и уже к ноябрю 1962 года он перестал работать. С изучения последствий этого инцидента началась история защиты космической электроники от радиации.

С высотными ядерными взрывами, к счастью, довольно быстро завязали, но и без них работы достаточно, и требования по надежности и долговечности, предъявляемые к современным спутникам, становятся все амбициознее. Рассказать обо всем невозможно, но я постараюсь кратко осветить прошлое и настоящее космических микропроцессоров из разных стран. Почему именно микропроцессоров? Про них больше всего информации и они лучше понятны неспециалистам. Статья получилась длинной, поэтому я разбил ее на две части: ранняя история на примере США и Европы (под катом) и современная – на примере России (вот тут). Поехали!
Читать дальше →
Total votes 111: ↑111 and ↓0+111
Comments47

Бесплатный учебник электроники, архитектуры компьютера и низкоуровневого программирования на русском языке

Reading time2 min
Views247K

Господа! Я рад сообщить, что наконец-то все желающие могут загрузить бесплатный учебник на более чем 1600 страниц, над переводом которого работало более полусотни человек из ведущих университетов, институтов и компаний России, Украины, США и Великобритании. Это был реально народный проект и пример международной кооперации.

Учебник Дэвида Харриса и Сары Харрис «Цифровая схемотехника и архитектура компьютера», второе издание, 2012, сводит вместе миры программного обеспечения и аппаратуры, являясь одновременно введением и в разработку микросхем, и в низкоуровневое программирование для студентов младших курсов. Этот учебник превосходит более ранний вводный учебник «Архитектура компьютера и проектирование компьютерных систем» от Дэвида Паттерсона и Джона Хеннесси, причем соавтор предыдущего учебника Дэвид Паттерсон сам рекомендовал учебник от Харрисов как более продвинутый. Следуя новому учебнику, студенты строят реализацию подмножества архитектуры MIPS, используя платы с ПЛИС / FPGA, после чего сравнивают эту реализацию с индустриальными микроконтроллерами Microchip PIC32. Таким образом вводится вместе схемотехника, языки описания аппаратуры Verilog и VHDL, архитектура компьютера, микроархитектура (организация процессорного конвейера) и программирование на ассемблере — в общем все, что находится между физикой и высокоуровневым программированием.

Как загрузить? К сожалению, не одним кликом. Сначало надо зарегистрироваться в пользовательском коммьюнити Imagination Technologies, потом зарегистрироваться в образовательных программах на том же сайте, после чего наконец скачать:
Читать дальше →
Total votes 117: ↑114 and ↓3+111
Comments68

Как разработать микросхему, от идеи до результата. Часть 1. Теория

Reading time19 min
Views25K
Пока наши соседи по цеху спорят о конкурентоспособности Эльбруса, я продолжаю идти к своей заветной цели — склепать свой собственный Отечественный Процессор (TM). Ранее я рассказывал про программу, финансируемую Google, которая позволяет энтузиастам бесплатно получить прототип их разработок в кремнии. Если вы хотите увидеть всю подноготную процесса производства современных чипов, то этот туториал точно для вас!

Читать дальше →
Total votes 79: ↑78 and ↓1+111
Comments62

Вы в Самом Деле Хотите Стать Программистом Микроконтроллеров?

Level of difficultyEasy
Reading time63 min
Views73K

В этом тексте я напишу о буднях программиста МК в РФ.

Что вообще пишут программисты МК и на чем?

Основной язык программирования это С. Языку С уже более 50лет. Кроме микроконтроллеров С уже практические никому не нужен. Навыки программирования на С очень слабо конвертируются. В свое время, видимо на С написали компилятор для С++ и нужда в С для desktop как таковая отпала. A сам С остался для сборки артефактов для микроконтроллеров с экстремально малыми ресурсами. Хотя и сейчас большинство компаний в ЕС уже микроконтроллерные сборки собирают на С++ 17. 

Иногда программистам MК приходится обсчитывать аналоговые цепи и вычислять какие-то сложные 8-этажные формулы и строить графики. Для этого практикуют бесплатный интерпретатор Python.

Главным образом программисты МК составляют Board Support Package, пишут драйверы для новых умных периферийных чипов, пишут загрузчики, портируют RTOS(ы) на разные процессорные ядра, пишут код-генераторы, скрипты сборки, составляют модульные тесты, изредка производят рефакторинг, часто чинят ошибки в Legacy коде, изредка что-то изменяют в коде Assembler(а), который запускается до вызова функции main().

Иногда программист МК даже ничего не пишет сам вообще. Важно уже не сколько уметь программировать сколько уметь тестировать и собирать, улучшать из готового кода из интернета. Какие-то исходники можно взять из github или ядра Linux. Там есть код на многие темы. Драйверы для множества чипов.  Важно уметь верифицировать найденные сорцы и аккуратно подключить их к нужной сборке.

Читать далее
Total votes 135: ↑110 and ↓25+122
Comments405

Bitcoin: основные принципы майнинга

Reading time8 min
Views622K

(источник)

Про Bitcoin (BTC) на Хабре писали много (в последнее время даже чересчур много). Как он работает, об интересе к нему со стороны правительства и спецслужб. Биткойн не раз пытались похоронить и затем откопать назад. Даже проводили экскурсии на страусиную ферму. Но как-то, глядя на это, не складывалось целостной картины.

Я постараюсь отчасти восполнить этот пробел и изложить в нескольких постах основные принципы и историю того, как добывались и добываются биткойны. Преимущественно внимание будет уделяться технологической стороне вопроса, а не громким скандалам в мире медиа и политики. Также, я постараюсь избежать повторения того, о чем уже писалось не раз.
В этот раз речь пойдет об общих принципах майнинга.
Читать дальше →
Total votes 161: ↑142 and ↓19+123
Comments91

Signal Integrity of DDR4

Level of difficultyHard
Reading time15 min
Views17K

Доброго времени суток! Наверное, вы все знакомы с компьютерной оперативной памятью DDRx (где x - поколение). Я бы хотел вам рассказать о ней с точки зрения SI (Signal Integrity - целостность сигналов) и принципов трассировки этого интерфейса.

Читая документацию на различные микросхемы CPU, FPGAs, DSPs, ASICs можно увидеть много различных рекомендаций, так называемых «Rules of Thumb», по трассировке DDR3/4 SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory — синхронная динамическая память с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данных). Но в ней редко можно встретить информацию почему именно так это необходимо делать. В этой статье я попытаюсь вам объяснить различные способы улучшения SI с точки зрения схемотехники и топологии.

Читать далее
Total votes 125: ↑125 and ↓0+125
Comments11

Гик порн 3: Как «открыть» микросхему и что у неё внутри? Советские Z80, TTL логика, FPGA Altera Cyclone I и другие

Reading time4 min
Views76K
Продолжаем ковырять внутренности микросхем. Для тех кто пропустил первые 2 серии — вот раз, вот два.

К553УД1А — один из первых советских интегральных операционных усилителей.
Этот экземпляр был произведен в марте 1978.
Читать дальше →
Total votes 137: ↑134 and ↓3+131
Comments43

Самодельный лидар: OpenTOFLidar

Reading time27 min
Views71K

В этой статье я хочу рассказать про свой проект импульсного (TOF) Open Source лидара — о том как я его делал, и каких результатов удалось добиться.
top-picture

Читать дальше →
Total votes 136: ↑136 and ↓0+136
Comments66

Гикпорн 4 — продолжаем вскрывать микросхемы: БК0010, MEMS гироскоп и немного Роснано

Reading time4 min
Views58K
С момента публикации предыдущего поста с вскрытыми микросхемами прошло пол года — пора рассказать, что удалось увидеть нового. Для тех кто пропустил первые 3 серии — вот раз, два, три.

Toshiba TCD1201D — линейный монохромный CCD светочувствительный сенсор из 2048 элементов. Датчики такого типа применяются в факсах, считывателях штрих-кодов и даже на спутниках, фотографирующих землю. Сами светочувствительные элементы — в линии в центре кристалла. Накопленный за время облучения светом заряд постепенно «сдвигается» к краю кристалла двухфазным тактовым сигналом, где он усиливается — и далее уже может быть оцифрован, получится 1 строчка изображения.

Читать дальше →
Total votes 156: ↑154 and ↓2+152
Comments20

Аппаратное ускорение глубоких нейросетей: GPU, FPGA, ASIC, TPU, VPU, IPU, DPU, NPU, RPU, NNP и другие буквы

Reading time28 min
Views88K


14 мая, когда Трамп готовился спустить всех собак на Huawei, я мирно сидел в Шеньжене на Huawei STW 2019 — большой конференции на 1000 участников — в программе которой были доклады Филипа Вонга, вице-президента по исследованиям TSMC по перспективам не-фон-неймановских вычислительных архитектур, и Хенга Ляо, Huawei Fellow, Chief Scientist Huawei 2012 Lab, на тему разработки новой архитектуры тензорных процессоров и нейропроцессоров. TSMC, если знаете, делает нейроускорители для Apple и Huawei по технологии 7 nm (которой мало кто владеет), а Huawei по нейропроцессорам готова составить серьезную конкуренцию Google и NVIDIA.

Google в Китае забанен, поставить VPN на планшет я не удосужился, поэтому патриотично пользовался Яндексом для того, чтобы смотреть, какая ситуация у других производителей аналогичного железа, и что вообще происходит. В общем-то за ситуацией я следил, но только после этих докладов осознал, насколько масштабна готовящаяся в недрах компаний и тиши научных кабинетов революция.

Только в прошлом году в тему было вложено больше 3 миллиардов долларов. Google уже давно объявил нейросети стратегическим направлением, активно строит их аппаратную и программную поддержку. NVIDIA, почувствовав, что трон зашатался, вкладывает фантастические усилия в библиотеки ускорения нейросетей и новое железо. Intel в 2016 году потратил 0,8 миллиарда на покупку двух компаний, занимающихся аппаратным ускорением нейросетей. И это при том, что основные покупки еще не начались, а количество игроков перевалило за полсотни и быстро растет.


TPU, VPU, IPU, DPU, NPU, RPU, NNP — что все это означает и кто победит? Попробуем разобраться. Кому интересно — велкам под кат!
Читать дальше →
Total votes 166: ↑166 and ↓0+166
Comments116

Микроэлектронная индустрия в России (2012)

Reading time10 min
Views159K
С теорией (1) (2) закончили — пора переходить к практике. В этой статье — о том, какие микроэлектронные заводы в России (и Белоруссии) существуют и что они могут делать, а также о самых крупных разработчиках собственно самих микросхем, и каких работающих результатов им удалось добиться.

Под катом — драматическая история о пластиковой электронике, российской «гуманитарной помощи» знакомой многим компании AMD и билетах Метро.

Ну и в дополнение — график показывающий как изменялось состояние российской микроэлектроники последние 22 года по сравнению с США и Китаем.
Читать дальше →
Total votes 177: ↑175 and ↓2+173
Comments53

Реверсим и улучшаем SATA контроллер

Reading time14 min
Views41K

Вы когда-нибудь задумывались, как много вокруг умной электроники? Куда ни глянь, натыкаешься на устройство, в котором есть микроконтроллер с собственной прошивкой. Фотоаппарат, микроволновка, фонарик... Да даже некоторые USB Type C кабели имеют прошивку! И всё это в теории можно перепрограммировать, переделать, доработать. Вот только как это сделать без документации и исходников? Конечно же реверс-инжинирингом! А давайте-ка подробно разберём этот самый процесс реверса, от самой идеи до конечного результата, на каком-нибудь небольшом, но интересном примере!

Читать далее
Total votes 215: ↑215 and ↓0+215
Comments92

Как «открыть» микросхему и что у неё внутри?

Reading time2 min
Views160K
Микросхемы — наиболее приближены к тому, чтобы называться «черным ящиком» — они и вправду черные, и внутренности их — для многих остаются загадкой.

Эту завесу тайны мы сегодня и приподнимем, и поможет нам в этом — серная и азотная кислота.

Внимание! Любые операции с концентрированными (а тем более кипящими) кислотами крайне опасны, и работать с ними можно только используя соответствующие средства защиты (перчатки, очки, фартук, вытяжка). Помните, у нас всего 2 глаза, и каждому хватит одной капли: потому все что тут написано — повторять не стоит.
Читать дальше →
Total votes 227: ↑222 and ↓5+217
Comments99

Пишем USB-драйверы для заброшенных устройств

Reading time6 min
Views64K


Недавно на eBay мне попалась партия интересных USB-девайсов (Epiphan VGA2USB LR), которые принимают на вход VGA и отдают видео на USB как веб-камера. Меня настолько обрадовала идея, что больше никогда не придётся возиться с VGA-мониторами, и учитывая заявленную поддержку Linux, я рискнул и купил всю партию примерно за 20 фунтов (25 долларов США).

Получив посылку, я подключил устройство, но оно даже не подумало появиться в системе как UVC. Что не так?

Я изучил сайт производителя и обнаружил, что для работы требуется специальный драйвер. Для меня это была новая концепция, ведь в ядре моего дистрибутива Linux обычно есть драйверы для всех устройств.
Total votes 230: ↑228 and ↓2+226
Comments96

NES, реализация на FPGA

Reading time15 min
Views188K
Добрый день!

Я хочу рассказать о проекте игровой консоли Nintendo Entertainment System (NES) в реализации на FPGA. На постсоветском пространстве она известна как Dendy.

NES на ПЛИС
Желающих посмотреть видео и поностальгировать прошу под кат.
Ностальгировать
Total votes 229: ↑228 and ↓1+227
Comments77

Делаем микросхемы дома — часть 3

Reading time6 min
Views201K
Прошло чуть больше года после предыдущих статей о моем проекте создания микросхем дома (1, 2), люди продолжают интересоваться результатами — а значит пора рассказать о прогрессе.

Напомню цель проекта: научиться изготавливать несложные кремниевые цифровые микросхемы в «домашних» условиях. Это никоим образом не позволит конкурировать с серийным производством — помимо того, что оно на порядки более совершенное (~22нм против ~20мкм, каждый транзистор в миллион раз меньше по площади), так еще и чудовищно дешевое (этот пункт не сразу стал очевиден). Тем не менее, даже простейшие работающие микросхемы, изготовленные в домашних условиях будут иметь как минимум образовательную и конечно декоративную ценность.
Читать дальше →
Total votes 244: ↑242 and ↓2+240
Comments53

Темное искусство функциональной верификации цифровых микросхем

Reading time3 min
Views5.7K

Сегодня, в субботу 26 февраля, на Сколковской Школе Синтеза Цифровых Схем Михаил Коробков проводит занятие по технологиям функциональной верификации: constrain solvers, cover bins и concurrent assertions. Примеры, которые мы подготовили для школы, вращаются вокруг протокола AXI для систем на кристалле, вопросы про который спрашивают например на интервью в хардверное отделение компании Meta и другие.

На предыдущих занятиях школы мы изучали в основном аспект проектирования на языке описания аппаратуры Verilog. Но как участники уже успели заметить, Verilog — это не только язык для описания и синтеза схем, но и язык программирования для написания тестов. В некоторых компаниях на каждого инженера, который пишет код на верилоге на уровне регистровых передач, приходится два или три инженера, которые пишут код для верификации.

Суть деятельности Verification Engineer заключается в создание фреймворков, которые тестируют хардверные дизайны на прочность, посылая к ним псевдослучайные транзакции и учитывая покрытие интересных сценариев (functional coverage). Базовые элементы этих технологий должен знать и хороший RTL Design Engineer.

Приглашаем присоединяться к трансляции занятия на канале школы в YouTube, в субботу 26 февраля с 12.00 до 15.00:

Процесс верификации блока микросхемы:
Total votes 18: ↑12 and ↓6+10
Comments6

Самодельное облако с аппаратным ключом шифрования

Reading time5 min
Views14K

Облачные хранилища удобны и прочно вошли в жизнь рабочих и колхозниц, однако, имеют ряд недостатков. Это цена за гигабайт, проблемы с приватностью данных (причём, как со стороны хакеров, так и со стороны владельцев облачного сервиса), риск блокировки аккаунта (привет гуглу) или недоступность сервиса из определённых стран (привет яндексу). В этой статье хотелось бы кратко рассказать про одну свою поделку, которую я тихо мастерю для себя и так, как я это вижу. Она не претендует на роль лучшего или уникального решения, просто мне показалось, что сделать именно так будет лучше и удобнее для пользователя.

Читать далее
Total votes 10: ↑7 and ↓3+10
Comments48

Как отличить начинающего профессионала от умудренного хоббиста в цифровой схемотехнике?

Reading time7 min
Views13K

В чем главное отличие между FPGA-хоббистом, ностальгирующим по КР580ИК80 на пенсии - и начинающим микроархитектором, ориентированным на будущее трудоустройство в передовую процессорную компанию или сфинансированный венчурными капиталистами стартап?

Три слова: понимание концепции конвейера. Молодым профессионалом, не старым хоббистом.

Это наглядно видно, если вы погуглите тексты про FPGA для начинающих. Если текст пишет программист, которому захотелось потрогать FPGA чисто для разнообразия, он как правило до конвейера не доходит. Помигает лампочками, поговорит про конечные автоматы и может начнет встраивать какую-нибудь FPGA-реализацию старого 8-битного процессора.

(Некоторые из таких людей даже пишут книги - вот некий Роберт Дунне реализовал процессор конечным автоматом с состояниями fetch/decode/execute, но до конвейера не дожал)

Все это происходит потому, что понимание работы конвейера как правило требует некоего мозгового усилия, типа толчка штанги. И если мозг уже поставлен десятилетиями программирования на Си и ассемблере, он упирается, потому что это ему контринтуитивно.

Но это надо преодолеть, поскольку если вы прийдете интервьироваться в какой-нибудь AMD на позицию юного проектировщика, вас будут спрашивать не как помигать лампочками и засунуть Радио РК-86 в Xilinx, а как стоя перед интервьирующим написать на доске на языке описания аппаратуры Verilog - конвейерную реализацию какого-нибудь умножения со сложением. Или сделать это на компьютере отрезанном от интернета, так что вы даже не cможете нагуглить решение - вот садисты, а?

Именно этому вопросу будет посвящено следующее занятие Сколковской Школы Синтеза Цифровых Схем.

Объяснение концепции конвеера военкоматом
Total votes 22: ↑14 and ↓8+10
Comments91

Аппаратные компоненты бортовой МПС унифицированного ударного истребителя F-35

Reading time10 min
Views9.8K

Приоритеты современной военной авиации сосредоточены на качественной ситуационной осведомлённости, поэтому современный истребитель представляет собой летающий рой высокотехнологичных сенсоров. Сбор информации с этих сенсоров, её обработку и представление пользователю осуществляет бортовая микропроцессорная система (МПС). Вчера для её реализации использовались HPEC-гибриды (включающие в себя CPU, GPU и FPGA). Сегодня для её реализации используются однокристальные SoC-системы, которые помимо того, что все компоненты на один чипсет собирают, так ещё и внутричиповую сеть организуют (NoC), как альтернативу традиционной магистрали передачи данных. Завтра, когда SoC-системы станут ещё более зрелыми, ожидается приход полиморфной наноэлектроники, которая даст существенный прирост производительности и снизит темп своего морального устаревания.


Читать дальше →
Total votes 25: ↑18 and ↓7+11
Comments45

Information

Rating
1,734-th
Location
Санкт-Петербург, Санкт-Петербург и область, Россия
Registered
Activity