Процессор «в замедленной съемке» и своя система на кристалле

    Хотите увидеть, как работает промышленный процессор «в замедленной съемке»? Как инструкции переваливаются из стадии в стадию конвейера, как запросы на чтение из памяти попадают или промахиваются мимо кэша? А как насчет построить свою систему на кристалле, используя то же микропроцессорное ядро, которое используют инженеры Samsung в новой платформе Artik 1? Если да, то это объявление для вас:



    Уважаемый преподаватель компьютерной архитектуры, схемотехники или системного программирования:

    Разработчик микропроцессорных ядер MIPS, компания Imagination Technologies, в сотрудничестве с ведущими российскими университетами и производителем микроконтроллеров Microchip Technology — объявляет о проведении серии семинаров в России, посвященных новому продукту для образования — MIPSfpga. Четыре бесплатных однодневных семинара посвященные MIPSfpga, пройдут с 26 по 30 октября в университетах Москвы, Зеленограда и Санкт-Петербурга. В дополнение к ним, MIPSfpga будет представлен на отдельном, платном семинаре Microchip Masters Russia в Санкт-Петербурге / Зеленогорске.

    Сайт для регистрации на семинары MIPSfpga в университетах
    bit.ly/mipsfpga-russia-registration


    Сайт для регистрации на семинар Microchip Masters Russia
    bit.ly/microchip-masters-russia-registration


    MIPSfpga — бесплатно лицензируемые для университетов исходные тексты промышленного микропроцессорного ядра MIPS microAptiv UP. Это ядро используется как основа микроконтроллера Microchip PIC32MZ, а также новой платформы для «интернета вещей» — Samsung Artik 1.

    Ядро MIPS microAptiv UP применяется в промышленности вместе со стандартным за последние 25 лет технологическим процессом проектирования микросхем, при котором процессор и другие компоненты системы на кристалле разрабатываются на языке описания аппаратуры Verilog, после чего описание через несколько преобразований превращается в маску, по которой на фабрике изготавливаются микросхемы.

    Образовательная версия MIPS microAptiv UP — MIPSfpga — использует альтернативный путь реализации: описание системы превращается в файлы конфигурации для недорогих студенческих плат с программируемыми пользователем вентильными матрицами (ППВМ), которые часто называют программируемыми логическими интегральными схемами (ПЛИС) или Field Programmable Gate Array (FPGA).

    Такое решение открывает много возможностей для образования:

    1. Студенты могут строить свои собственные прототипы систем на кристалле, соединяя микропроцессорное ядро, память и спроектированные ими устройства ввода-вывода
    2. Внутренние регистры можно подсоединять к выходным портам и выводить наружу информацию о текущем состоянии процессорного конвейера, кэшей и устройства управления памятью. После этого процессор можно запустить на низкой тактовой частоте и наблюдать его работу «в замедленной съемке».
    3. Студенты могут экспериментировать со своими вариантами кэшей, проектировать многоядерные системы со специализированными сопроцессорами, эксперименторовать с разделением задачи на аппаратную и программную часть.

    Таким образом MIPSfpga занимает нишу между упрощенными академическими реализациями MIPS, которые традиционно применяются в курсах по микроархитектуре — и законченными промышленными процессорами, по которым студенты учат программирование встроенных систем. MIPSfpga — идеальная платформа для обучения системному мышлению на стыке разработки аппаратуры и программирования.

    Места и даты проведения семинаров по MIPSfpga, учреждения и ответственные инструкторы

    Инструктор от Imagination Technologies — Юрий Панчул, старший инженер по разработке аппаратуры, отделение процессоров MIPS

    26 октября 2015 — Москва / Зеленоград, Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники» (МИЭТ). Инструкторы:

    • Алексей Переверзев, д.т.н., доцент, заведующий кафедрой Вычислительной техники
    • Петр Андреев, ведущий программист
    • Евгений Ливенцев и Александр Силантьев, ассистенты

    27 октября — Москва, Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова (МГУ). Инструкторы:

    • Михаил Шуплецов, к.ф.-м.н., ассистент кафедры математической кибернетики факультета вычислительной математики и кибернетики
    • Владислав Подымов, к.ф.-м.н., младший научный сотрудник кафедры математической кибернетики факультета вычислительной математики и кибернетики
    • Борис Данилов, младший научный сотрудник кафедры математической кибернетики факультета вычислительной математики и кибернетики
    • Проведение семинара курирует руководитель магистерской программы «Дискретные управляющие системы и их приложения», д.ф.-м.н., зам. декана по научной работе и финансам, профессор кафедры математической кибернетики факультета вычислительной математики и кибернетики Сергей Андреевич Ложкин.

    28 октября — Москва, Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», ранее Московский инженерно-физический институт. Инструктор:

    • Максим Горбунов, к.т.н., доцент кафедры Микро- и наноэлектроники НИЯУ МИФИ, зам. зав. отделением ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН

    29 октября — Санкт-Петербург / Зеленогорск, отель «Аквамарин», конференция Microchip Masters Russia, организованный компанией Гамма-Санкт-Петербург, официальным дистрибутором Microchip Technology в России.

    • На Microchip Masters Russia будет только полуторачасовая презентация про MIPSfpga, а не полный семинар, как в университетах.

    30 октября — Санкт-Петербург, Университет ИТМО, ранее Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики. Инструкторы:

    • Алексей Евгеньевич Платунов д.т.н., проф. каф. вычислительной техники
    • Павел Валерьевич Кустарев к.т.н., доц. каф. вычислительной техники
    • Аспиранты каф. вычислительной техники Быковский Сергей, Антонов Александр, Яналов Роман, Пинкевич Василий


    Содержание семинаров в университетах

    1. Приветствие участникам семинара.
    2. Краткий рассказ об образовательных программах Imagination Technologies, обзор разрабатываемых компанией процессорных ядер и их применений.
    3. Краткий обзор архитектуры (системы команд) MIPS, микроархитектуры (устройства конвейера) ядра MIPSfpga и некоторых его блоков — кэшей и устройства управления виртуальной памятью.
    4. Демонстрация моделирования минимальной системы с процессорным ядром MIPSfpga с помощью симулятора Mentor ModelSim Student Edition. Создание проекта, симуляция, загрузка в симулированную систему пользовательской программы, анализ результатов на временных диаграммах.
    5. Демонстрация синтеза, размещения и трассировки системы с ядром MIPSfpga в среде Xilinx Vivado. Создание проекта, задание временных ограничений, использование IP-блоков от Xilinx. Обзор синтезированных схем на разных этапах, интерпретация рапорта о тайминге и утилизации ресурсов ПЛИС.
    6. Демонстрация загрузки синтезированной системы в конфигурационную память ПЛИС на плате Digilent Nexys4 DDR с ПЛИС Xilinx Artix-7.
    7. Демонстрация использования пакета Codescape для кросс-компиляции встроенных программ, написанных на Си и ассемблере и преобразования их в форматы, пригодные как для работы в симулированной системе, так и для загрузки в систему на ПЛИС.
    8. Демонстрация соединения кросс-отладчика, работающего на персональном компьютере, с системой на ПЛИС, используя отладочный адаптер BusBlaster, пакет OpenOCD и интерфейс EJTAG ядра MIPSfpga.
    9. Обсуждение портирования MIPSfpga на платы с другими ПЛИС.
    10. Лабораторные работы, на которых участники семинара реализуют на языке Verilog простейшие периферийные устройства, моделируют систему на симуляторе ModelSim, синтезируют систему используя Xilinx Vivado, загружают результат в плату с ПЛИС, используют пакет Codescape для кросс-компиляции программ и кросс-отладки для работы с системой через отладочный адаптер.
    11. Обсуждение использования MIPSfpga для широкого спектра студенческих лабораторных работ, курсовых проектов и исследований в области гетерогенных систем на кристалле.
    12. Заключение, вопросы и ответы.


    Регистрация

    Участие в семинарах в университетах для сотрудников образовательных учреждений бесплатно, однако количество мест ограничено, поэтому мы просим вас зарегистрироваться заблаговременно.

    Университеты-организаторы предоставляют для семинаров компьютерные классы, а Imagination Technologies предоставляет FPGA платы, но если вы можете, мы рекомендуем принести ваш собственный ноутбук с 64-битным Windows 7 или Windows 8, на котором установлен пакет последней версии Xilinx Vivado с работающей лицензией (бесплатной или платной) для RTL синтеза Artix-7 FPGA. Также желательно предварительно зарегистрироваться в образовательной программе Imagination и скачать пакеты MIPSfpga Getting Started и MIPSfpga Fundamentals. Установщик пакета Codescape Essentials и программного обеспечения OpenOCD для работы с отладочным адаптером BusBlaster находится внутри пакета MIPSfpga Getting Started.

    Если вы хотите перед семинаром освежить знания по основам цифровой логики, концепциям языков описания аппаратуры, концепциям ассемблера, архитектуры и микроархитектуры процессоров, мы рекомендуем вам скачать бесплатный русский перевод популярного учебника Дэвида Харриса и Сары Харрис “Цифровая схемотехника и архитектура компьютер”, PDF файл которого также доступен на сайте образовательных программ Imagination Technologies.

    Ожидаем вас на семинаре!

    Роберт Оуэн,



    Менеджер университетских программ
    Imagination Technologies

    e-mail: Robert.Owen@imgtec.com
    Web: community.imgtec.com/university

    Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.

    В каком из семинаров или встрече вы бы поучаствовали?

    • +12
    • 10,1k
    • 7
    Поделиться публикацией

    Комментарии 7

      +1
      Приятно видеть логотип микрочипа на хабрахабре. К сожалению, эта тематика больше не относится к разработке и переехала на гиктаймз.
        +1
        Что вы имеете в виду «эта тематика больше не относится к разработке?» А что относится к разработке? Что есть разработка, если разработка систем на основе промышленных процессорных ядер реализуемых в ПЛИС и программ, работающих на таких системах — «не относится к разработке»?
          +1
          Не поймите меня неправильно, это был отсыл к статье. Если быть кратким, в ней говорится, что все разработки, связанные с железом, перестали быть тематикой хабра и не считаются более за разработку. Многие читатели, и я в том числе, долго удивлялись, но редакция осталась непреклонна и порезала все хабы на тему электроники и низкоуровневого программирования. И вдруг я вижу логотип микрочипа, не смог удержаться и написал язвительный комментарий. Никак не хотел вашу статью принизить. Наоборот, из вашего профиля узнал об учебнике по электронике, обязательно прочитаю, очень заинтересовался.
            +1
            Это очень странно. Неужели товарищи считают, что микроконтроллеры, FPGA, схемотехника — это только хобби для гиков? А что делать с российскими компаниями elvees.ru milandr.ru baikalelectronics.ru km211.ru и другими, которые занимаются _профессиональной_разработкой_железа_?
              +1
              Более чем странно. Как вы сами можете увидеть, обсуждение этого новшества набрало более двухсот комментариев, а сама статья получила довольно низкий рейтинг -51 по Цельсию.
        0
        Замечательная идея! Сколько, интересно, комплект отладочный стоит на одно рабочее место? и софт для универа? С кем бы посоветоваться по спецификации?
        Наши то до сих пор машинные циклы на комплекте УМК на К580-м изучают.
          0
          Софт для университета весь бесплатный, на одно место нужна FPGA плата за ~$200 + проба BusBlaster за ~$50 + всякая мелочевка типа FTDI переходника для лабы с UART-ом итд = все вместе порядка $300 на место. Пришлите мне емейл на yuri.panchul@imgtec.com я вас включу в группу MIPSfpga

        Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

        Самое читаемое