Привет, Хабр!

В последние несколько лет все больше и больше людей ищут возможность войти в ИТ или поглубже изучить Linux, повысив уровень своей квалификации. Вместе с тем полноценных обзоров с практическом уклоном по типу «все и сразу» написано не так уж и много (особенно на русском языке).

Главная задача данной статьи – указать начинающим специалистам направление развития, дать ключевые понятия для дальнейшего изучения и показать несколько простых практических приемов. По этой причине (а еще, безусловно, вследствие недостаточной квалификации автора) теоретический материал достаточно сильно упрощен.

Проводится сеанс разоблачения магии (CISC, RISC, OoO, VLIW, EPIC, ...).
Без традиционной рубрики “а что, если” тоже не обошлось.

Добро пожаловать под кат, правда, лёгкого чтения ожидать не стоит.

В субботу 13 ноября с 12.00 по Москве пройдет следующая сессия Сколковской школы синтеза цифровых схем, в режиме онлайн. По плану на ней должны были быть упражнения на FPGA плате с последовательностной логикой. Однако мы решили изменить план и переставить на эту дату занятие по архитектуре RISC-V. Это занятие было изначально запланировано 11 декабря. Занятие по последовательностной логике будет передвинуто на 20 ноября. Почему мы решили так сделать - см. обьяснение через три абзаца.

Занятие по RISC-V проведет проектировщик российского микропроцессорного ядра Никита Поляков из компании Syntacore. В Syntacore Никита перешел из компании МЦСТ где он проектировал процессор Эльбрус. 

Занятие будет состоять из лекции с одновременными упражнениями на симуляторе RARS. RARS моделирует процессор на уровне архитектуры (системы команд, видимых программисту), в отличие от симулятора Icarus Verilog, который мы обсуждали в предыдущей заметке и который моделирует на уровне регистровых передач / микроархитектуры (внутреннего устройства схемы процессора). Разработчику процессора нужно уметь пользоваться симуляторами обеих типов.

У RARS есть три кнопки - запустить, ассемблировать и выполнить шаг. В конце занятия вы будете уметь программировать на ассемблере, даже если раньше этого никогда не делали. В этой заметке мы расскажем, как установить симулятор и запустить простую программу на ассемблере. Потом в следующей заметке я напишу, что такого особенного есть в архитектуре RISC-V и почему мы выбрали для семинара именно ее, а не ARM, x86/64, MIPS, AVR, SPARC,  Эльбрус, Z80, 6502, PDP-11 или еще что-нибудь другое.

Мой интерес к дизайну языков программирования приводит меня иногда к интересным, но почти неизвестным в широких кругах проектам. Один из таких проектов - язык C∀ (CForAll), разрабатываемый Университетом Ватерлоо. C∀ является расширением ISO C и обеспечивает обратную совместимость с C. Помимо исправления некоторых недостатков Си (которые можно исправить без нарушения обратной совместимости), в C∀ есть некоторые весьма интересные и оригинальные фичи: некоторые расширения классических управляющих операторов, альтернативный синтаксис объявления квалификаторов, кортежи и множественные операции, оригинальное расширение ссылок, своя реализация полиморфизма, сопрограммы и т.д.

Данная статья представляет собой краткий конспект официального руководства по языку, собранного из нескольких источников, с некоторыми моими комментариями.

Небольшое вступление:

Идея написания собственного ядра появилась после прохождения школы-семинара по цифровой схемотехнике в городе Томске. На данном мероприятии проводилось знакомство с текущими языками описания аппаратуры (Verilog HDL и VHDL), а также с небольшим процессорным ядром schoolMIPS. Для понимания устройства ядер было принято решение изобрести собственный велосипед, следуя по пути развития schoolMIPS, но взяв за основу другую систему команд. Вследствие роста популярности RISC-V и открытости его системы команд (MIPS на момент начала написания ядра не имел открытую систему команд) для осуществления разработки будущего ядра был выбран набор инструкций RISC-V, а именно RV32I. RV32I имеет небольшой набор базовых инструкций (37 без учёта специальных) и при желании его можно расширить, например, добавив инструкции целочисленного умножения и деления (RV32M) или поддержку сокращённых инструкций (compressed instructions) (RV32C). Также данный проект задумывался как образовательный, поэтому было решено по максимуму увеличить наглядность работы ядра для эффективной демонстрации его работы.

По аналогии с schoolMIPS были реализованы следующие версии ядра:

1. Однотактная версия (00_simple_risc_v_cpu).
2. Однотактная версия с поддержкой инструкций lw/sw (load word/store word) (01_simple_risc_v_cpu_lwsw).
3. Конвейерная версия (5-ти стадийный конвейер) (02_pipe_risc_v_cpu).

На текущий момент описывается следующая версия ядра (03_pipe_risc_v_cpu_fc) с полным набором команд RV32I (без учёта некоторых специальных).

Об исследовании

Введение

Я постараюсь в общем рассказать о верификации цифровых схем.

Верификация в данной области — это важный процесс, требующий привлечения опытных инженеров. Например, специалист по верификации, работающий над системами с ЦПУ, как правило должен владеть скриптовыми языками и языками командных оболочек (Tcl, bash, Makefile и т.п.), языками программирования (С, С++, ассемблер), HDL/HDVL (SystemVerilog [10, Appendix C — история языка][11], Verilog, VHDL), современными методологиями и framework’ами (UVM).

Доля времени, затраченного на верификацию, доходит до 70-80% от всего времени проекта. Одна из основных причин такого внимания в том, что к микросхеме нельзя выпустить “патч” после того, как ее отдали в производство, можно только выпустить “silicon errata” (это не касается проектов ПЛИС/FPGA).

Под цифровыми схемами я подразумеваю:

• сложно-функциональные блоки/intellectual properties (СФБ/IP);
• специализированные заказные микросхемы/application-specific integrated circuit (ASIC);
• проекты программируемых логических интегральных схем/field-programmable gate array (ПЛИС/FPGA);
• системы на кристалле/system-on-crystal (СнК/SoC);
• и т.п.

Со 2 по 5 октября в Новосибирске прошла школа по основам цифровой схемотехники, архитектуры и использования Verilog. Формальное название мероприятия: школа для магистрантов и аспирантов, проходившая в Новосибирском государственном техническом университет в рамках XIV Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения» АПЭП-2018, проводимой под эгидой IEEE.

Данное мероприятие было в первую очередь ориентировано на тех, кто:

• прочитал книгу Цифровая схемотехника и архитектура компьютера, Д.Харрис, С.Харрис (также известная как H&H или Харрис-и-Харрис);
• хочет применить свои знания на практике, но не понимает, какое оборудование и ПО для этого необходимо и не умеет его использовать;
• является студентом старших курсов или аспирантом и, как предполагается, будет распространять полученные знания (вести в ВУЗе практикумы, лабораторные работы и т.д.).

Анонс: аналогичная школа запланирована с 6 по 9 ноября на базе Института космических и информационных технологий Сибирского федерального университета (ИКИТ СФУ). Вести школу будут Алина Лесковская — аспирант, инженер-конструктор АО ИСС им.М.Ф.Решетнева, а также ее коллеги: Дмитрий Власов и Борис Дудкин. Контакт для регистрации: leskovskayaav@yandex.ru

Если ваша должность звучит как минимум «Junior FPGA Developer», то с высокой вероятностью вы не узнаете в этом посте ничего для себя нового. Для всех остальных – добро пожаловать под кат.

• отсутствием гонок при любых конечных задержках элементов;
• отказобезопасностью.

1. Общее впечатление

Колёсная лира

Установка Linux без .ISO и виртуализации

Создание файловой системы, установка и клонирование Debian и Ubuntu с помощью скриптов radish.

1. Назначение и возможности скриптов radish

Обычно установка системы Linux производится путём запуска какой-либо программы-установщика, поставляемой разработчиками дистрибутива. Это производится либо непосредственно на компьютере, на котором производится установка, либо в какой-либо изолированной среде, например, используя виртуализацию. Описываемые ниже процедуры следуют этим принципам только в самом минимально необходимом виде. При создании образа системы какие-либо установщики сводятся к генератору минимальной системы debootstrap и интерфейсу менеджера пакетов apt (оба поверх менеджера пакетов dpkg), а вместо виртуализации используется chroot.

Установка образа диска на устройство производится минимальным скриптом, который вообще никак не использует установщик или менеджер пакетов, тем не менее создавая конфигурацию, полностью управляемую менеджером пакетов в образе диска — все установленные компоненты, включая загрузчик и ядро, могут обновляться и заменяться теми же действиями менеджера пакетов, которые бы использовались на системе, установленной стандартным установщиком дистрибутива.

Скрипты находятся на сервере Github и доступны по ссылке.