Еще с 1990-х годов меня поражало, что проектирование всей мировой цифровой микроэлектроники контролируется двумя конторами в Калифорнии, которые находятся в 10 минутах езды друг от друга — Synopsys и Cadence. В те времена четверть мирового проектирования делалось в Японии (континентальный Китай тогда находился в примитивном состоянии), и все эти Sony, Hitachi, Fujitsu и другие гиганты ездили на поклон в Америку и платили несчетные миллионы долларов за программы, которые потом использовали японские проектировщики. Сейчас это продолжается с Samsung, Huawei и даже с российскими конторами, которые проектируют микросхемы для космоса.

Русская земля умудрилась вырастить Yandex супротив Гугла, так почему бы и не попробовать создать какие-нибудь программы для проектирования микросхем? Начать можно с малого: популяризовать конкурсы и хакатоны по разработке алгоритмов автоматизации проектирования (Electronic Design Automation — EDA). Эти алгоритмы удобны тем, что у них много уровней сложности: простейшую программу Place & Route может написать студент за выходные, но вот на продвинутую потребуются десятилетия работы сотен людей и миллиарды долларов на R&D.

Сейчас в Иннополисе возле Казани делают мероприятие для студентов в формате «две недели подготовки + хакатон». Одной из тем стала традиционная задача EDA — размещение и трассировка графа электронной схемы на ряды стандартных ячеек. Будет интересно увидеть, что за это короткое время сможет осуществить небольшая команда студентов-программистов с базовым пониманием C++/Java/Python, методов парсирования текста, алгоритмов работы с графами и навыками визуализации структур данных с помощью GUI.

Итак — постановка задачи:

Наконец-то в России вышел учебник по SystemVerilog уровнем выше чем для начинающих. Учебник описывает технологии и приемы, которые спрашивают на интервью в NVidia, Intel, AMD, Apple и другие электронные компании: использование concurrent assertions и functional coverage, что сейчас требуют не только от инженеров по верификации, но и от дизайнеров микросхем; алгоритм работы симулятора с дельта-циклами; вменяемое объяснение static timing analysis; схемы коммуникации аппаратных блоков через аппаратные очереди; реализацию этих коммуникаций с помощью конечных автоматов с трактами данных и т.д.

В главе про последнее российского читателя может озадачить упоминание «политкорректной системы». Что бы это значило? Это вероятно намек на казус, который произошел в округе Лос-Анжелес в 2003 году. Чиновники Лос-Анджелеса попросили производителей, поставщиков и подрядчиков прекратить использование терминов «master/slave» («хозяин» и «раб») в отношении компьютерного оборудования, так как одному из работников округа эти термины напомнили про рабовладельческое прошлое.

Сейчас авторы технической литературы избегают терминов master/slave. В современной Америке работают и афро-американские инженеры (например София Мвокани из Камеруна — на фото слева), и использование старых терминов выглядит архаично, как выглядели бы например термины «пан/холоп» в украинской технической литературе вместо принятых «провідний/ведений» (рус. «ведущий/ведомый»).

Это не первый раз, когда в российском электронном образовании появляется тема борьбы афро-американцев за гражданские права. Например Татьяна Волкова, известный специалист по образованию в электронике, носит маечку с эмблемой «Черных Пантер», калифорнийского движения, которое в свое время сочло мирный протест недостаточным, и занялось вооруженным протестом.



Полное изображение эмблемы под кожанкой Татьяны Александровны — под катом, но в основном я буду рассказывать про дельта-циклы и конечные автоматы:

Я решил написать эту заметку на Хабре по-русски и по-английски, чтобы раздавать ссылку на нее как в англо- так и в русско-язычные форумы и группы. Русский текст не является переводом английского и наоборот — я просто написал заметку дважды (терпеть не могу переводить). Желающие покритиковать мой английский сразу направляются в конец поста, где они будут шокированы моим акцентом в длинном многочасовом видео. Я рассматриваю свой акцент не как bug, а как feature. Мы все знаем, что многие американки считают например носоглоточный британский акцент привлекательным. Настала пора придать такой же статус и суровому русскому акценту. Для этого нужно как можно большему количеству русских произносить речи на разнообразных международных мероприятиях. Наш пароль «лет ми спик фром май харт».

Но сначала о выставке.

Миллионы потребителей гаджетов всей планеты следят за выставкой Consumer Electronics Show (CES), которая проходит в Лас-Вегасе в январе. Они, никогда не знавшие, что такое D-триггер, важно рассуждают, чем четыре гигагерца лучше чем три в последних процессорах от AMD и Qualcomm-а. Но есть выставка, ориентированная не на потребителей, а на разработчиков электроники. Эта выставка называется Design Automation Conference (DAC), и она в некоторые годы тоже проходит в Лас-Вегасе, но не в декабре, а в июне.

Millions of gadget lovers every year watch the Consumer Electronics Show (CES) which takes place in Las Vegas in January. Those folks, who never learned the function of a D-flip-flop and how the static timing is calculated, discuss gigahertz frequencies after reading the latest articles in Wired magazine they perceive as a technical publication. However there is another conference, not for the consumers, but for the creators of electronics. This conference is called the Design Automation Conference (DAC) and it also takes place in Las Vegas, although not every year, and not in January, but in June.

Завтрак с Чарльзом Уэзереллом, автором культовой книги «Этюды для программистов», затянулся на четыре часа. В конце-концов официантка попросила нас из ресторана в Пало-Альто, сказав что в ресторан большая очередь, а мы тут с восьми утра заседаем. За это время мы обсудили массу интересных вещий: работу Чарльза в Ливерморской лаборатории и Оракле, объектно-ориентированное и функциональное программирование, компиляторы и языки описания аппаратуры, закладки в процессоры, неэффективность нейронных сетей и незаслуженно забытый Пролог, посещение Чарльзом России, обработку текста конечным автоматом в аппаратном сопроцессоре и создание школьниками видеоигр на ПЛИС.



Содержания четырех часов с Чарльзом Уэзереллом хватит для пятидесяти статей на Хабре, поэтому перечислю в основном темы, после чего приведу некоторые детали про три из них:

В апреле был роснановский семинар по современной схемотехнике для школьников олимпиадного типа. После него группа организаторов собралась в фойе и долго ломала голову, как сделать предмет более интересным и при этом полезным. Чтобы ввести Verilog и ПЛИС например в формат Олимпиад НТИ. Было решено отказаться от математически интересных, но несколько абстрактных для школьника задач типа протоколов когерентности кэшей в многопроцессорных системах. Также не вызвала особого энтузиазма идея автоматической теплицы с датчиками, так как ее сто раз реализовали на ардуино и STM32, и ПЛИС-ы не добавляют в теплицы ничего интересного.

И вдруг — Эврика! А если проводить соревнования по графическим играми, сделанных на чистой схемотехнике, без программирования, как делали игры типа Пин-Понг наши предки во времена Брежнева и Картера. И проводить не на древних микросхемах К561, а на современных Xilinx и Altera (то бишь Intel FPGA) и с использованием тех же технологий проектирования на уровне регистровых передач, которые используют проектировщики в Apple, Intel и SpaceX.

Короче, мы этим займемся в 8-26 июля на летней школе в Зеленограде. Часть школы, о плане которой пойдет речь в этом пост, посвящена основам цифровой схемотехники, первым шагам в архитектуру и микроархитектуру процессоров, а также (даже скорее в основном) аппаратной компьютерной графике.

Я попробую привезти в Зеленоград в качестве помощницы свою дочь-студентку Элизабет, если она вовремя получит паспорт и российскую визу. Элизабет, будучи русско-украинско-японкой, владеет только английским. Вот в Зеленограде и выучит основы русского. А заодно научит правильному английскому произношению инструкторов, которые готовы помочь на школе (необязательно из МИЭТ, можно из МФТИ, МГУ, МИФИ):

У вас бывает такой сон: вы оказываетесь на экзамене или выступаете перед некоторой аудиторией, и вдруг осознаете, что вы вообще не готовились и сейчас прийдется импровизировать. Именно в такой ситуации, но не во сне, а в реале, я оказался перед майскими праздниками в Москве, куда прилетел из Калифорнии, чтобы провести трехдневный семинар для тщательно отобранных школьников ведущих московских физматшкол. Под эгидой РОСНАНО, в гимназии РУТ (МИИТ) и в присутствии преподавателей из МИЭТ, МИРЭА, МИФИ, МЭИ и ВШЭ МИЭМ.

Московские коллеги на меня понадеялись, и теоретически я должен был бы привезти с собой пошаговые инструкции и примеры разнообразных упражнений на плате с микросхемой реконфигурируемой логики. Реально у меня была куча каких-то примеров для других плат, из которых я в суматохе перелетов и других мероприятий ничего не построил.

Поэтому я взял некий универсальный пример, который написал полтора года назад, сидя в самолете Алма-Ата — Астана, выкинул из примера все внутренности и начал со школьниками его наполнять, без жесткого плана чем. И как ни странно — это получилось. В процессе наполнения возникли поучительные моменты цифровой схемотехники и языка описания аппаратуры Verilog, которые при планировании бы не возникли.

4 июня я с коллегами по Wave Computing провожу похожий семинар в Лас-Вегасе, но только для взрослых, а 8-19 июля помогаю МИЭТ провести летнюю школу в Зеленограде. Планы этих мероприятий (не окончательные, а для обсуждения в группе преподавателей и инженеров, в том числе здесь, на Хабре) — в конце поста.

На днях японская автоматическая станция Хаябуса-2 сбросила бомбу на астероид Рюгу. Космическим кораблем управляет радиационно-устойчивая система на кристалле HR5000 (JAXA2010/101) с 64-битным процессорным ядром MIPS 5Kf. На бортовом компьютере работает операционная система реального времени uITRON, одна из семейства RTOS-ов стандарта TRON, который появился в Японии еще в 1980-е годы и заслуживает отдельного поста.

В этой заметке я кратко опишу, что входит в СнК HR5000 и его процессорное ядро, покажу фотографии двух из ключевых разработчиков линеек MIPS 4K и 5K, а также расскажу, как вы можете поиграться дома на плате ПЛИС с «потомком младшего брата» этого компьютера — 32-битным ядром MIPS microAptiv UP, код которого на языке описания аппаратуры Verilog был основан на MIPS 4KEc.

29 марта инженер по имени Жерард Вильямс Третий ушел из компании Apple. Это известие сразу опубликовал CNET и еще три десятка изданий во всем мире, не только технических, но и финансовых. Что же такого делал этот инженер, что его уход вызвал волнение среди биржевых спекулянтов? Он 9 лет проектировал процессоры в Apple iPhone, до этого 12 лет работал в ARM, до этого проектировал DSP в Texas Instruments, а до этого разрабатывал в Интеле схемы на ПЛИС. Во всех местах он использовал технологию проектирования на уровне регистровых передач, с использованием языков описания аппаратуры Verilog и VHDL.

Примеры поближе к России? На фото справа: 25-летний москвич Илья Неганов взял в 2011 году книжку Харрис & Харрис (последнюю версию которой можно скачать здесь или здесь), спроектировал простой процессор, сейчас работает в Apple, проектирует на верилоге GPU, по выходным летает на самолетике. Ниже пара молодоженов из Санкт-Петербурга, которые проектировали на верилоге и ПЛИС обработку изображений из камеры и получили приз на конкурсе Innovate FPGA. Они провели медовый месяц в штаб-квартире Интела в Санта-Кларе. Далее товарищи из Киева, двое из которые выиграли бронзу на европейском финале Innovate FPGA. И наконец два школьника, из 5 и 9 классов, которые делают свои первые упражнения с микросхемами малой степени интеграции на макетной плате, после чего приступают к упражнениям на верилоге и ПЛИС.

Это пять точек на траектории от школьника к Жерарду Вильямсу Третьему. Траектория довольно тяжелая, так как начальный барьер для входа в проектирование цифровых микросхем выше, чем для входа в программирование. В этом посте мы поговорим о том, как облегчить начальный участок траектории для российских и других школьников.

Мероприятие для продвинутых школьников: сначала онлайн-курс с профориентацией по разработке современных микросхем (части 1, 2, 3), а потом практический семинар по цифровой схемотехнике и языку описания аппаратуры Verilog, с синтезом на ПЛИС/FPGA. Те, кто отличатся, получат в качестве призов платы.

На видео приглашение на семинар перед тарелкой штаб-квартиры Apple, которое начинается со слов «что знают проектировщики айфонов того чего не знаете вы?» Помогаем школьникам, чтобы они победили эту тарелку своими бизнесами, когда вырастут.

Подробности семинара на сайте STEMford

Подробности семинара на Вконтакте

Недавно вышел бесплатный онлайн-курс в трех частях под названием «Как работают создатели умных наночипов» (1, 2, 3). Он предназначен для профориентации школьников и отличается максимальной конкретностью: вот так выглядит распределение работы в команде проектирования микросхемы, вот на таких концепциях проектирования на уровне регистровых передач построена разработка, и вот такие алгоритмы используются для определения, на сколько мегагерц будет работать проектируемый процессор для компьютера или автомобильной электроники.

Кроме теоретической профориентации, курс можно использовать для отбора школьников на практические летние школы по ПЛИС-ам и проектированию процессоров. Такая школа планируется в этом году в Зеленограде, ее прототип был опробован на Летней школе юных программистов в Новосибирске и на Неделе электроники для школьников в Киеве в позапрошлом году. Можно также попробовать сделать хакатон по аппаратно-реализуемым нейросетям и аппаратной реализации игр с выводом на VGA дисплей (об этом дальше в посте).

В прошлом году в российской и украинской прессе прошла волна статей о вечеринках в Кремниевой долине, с какой-то голливудской атмосферностью, но без указания конкретных имен, фотографий и без описания связанных с этими именами технологий разработки аппаратного и написания программного обеспечения. Эта статья — другая! В ней тоже будут миллиардеры, гении и девушки, но с фотографиями, слайдами, схемами и фрагментами программного кода. Итак:

На днях мэр города Кэмпбелл, c русской фамилией Paul Resnikoff, разрезал ленточку при открытии нового офиса стартапа Wave Computing, который вместе с компанией Broadcom разрабатывает 7-нанометровый чип для ускорения вычислений нейросетей. Офис находится в здании исторической фруктово-консервной фабрики конца 19-начала 20 века, когда Кремниевая Долина представляла собой самый большой фруктовый сад в мире. Уже тогда в офисе занимались инновациями, вводили первые в абрикосово-сливовой индустрии электромоторы для конвейеров, за которыми трудились около 200 работников, в основном женщин.

На последующей за разрезанием ленточки парти засветилось много известных в индустрии людей, в частности соратник Кернигана-Ричи и автор самого популярного C компилятора конца 70-х — начала 80-х годов Стивен Джонсон, один из авторов стандарта чисел с плавающей точкой Джероми Кунен, изобретатель концепции локальной шины и разработчик чипсетов первых PC AT Диосдадо Банатао, бывшие разработчики процессоров Sun, DEC, Cyrix, Intel, AMD и Silicon Graphics, чипов Qualcomm, Xilinx и Cypress, индустриальные аналитики, девушка с красными волосами и другие обитатели калифорнийских компаний такого типа.

В конце поста мы поговорим, какие книжки нужно почитать и упражнения поделать, чтобы примкнуть к данному сообществу.



Начнем с Джероми Кунена, инноватора арифметики с плавающей точкой и менеджера Apple времен первого Макинтоша.

То, о чем говорили сторонники Open Source с 1980-х — свершилось! Сегодня архитектура процессоров MIPS стала Open Source. Учитывая, что такие компании как Broadcom, Cavium, китайский ICT и Ingenic платили MIPS за архитектурную лицензию (право сделать совместимую по системе команд микроархитектурную реализацию) миллионы долларов (иногда более десяти миллионов), это историческая веха. Теперь у RISC-V нет преимущества в этом аспекте, да и ARM придется оправдываться. У MIPS до сих пор есть технические преимущества перед RISC-V — лучшая плотность кода у nanoMIPS, лучшая поддержка аппаратной многопоточности, лучшие бенчмарки на high-end ядрах, более полная экосистема. И 8 миллиардов выпущенных чипов на основе MIPS.

Вот команда разработчиков 64-битного процессорного ядра MIPS I6400 «Samurai» и MIPS I6500 «Daimyo» в Сан-Франциско. Это ядро лицензировала в частности японская компания автомобильной электроники DENSO, поставщик Тойоты:



А вот представители российской компании ЭЛВИС-НеоТек вместе с русскими, украинскими и казахстанским разработчиком ядер MIPS и софтвера для него. ЭЛВИС-НеоТек является как лицензиатом ядер MIPS, так и разработчиком собственного по микроархитектуре ядра, совместимого с архитектурой MIPS. А также аппаратных блоков видео-обработки и алгоритмов распознавания:



Российское MIPS-коммьюнити оказано непосредственное влияние на этот шаг:

Вчера мне пришло письмо от десятиклассницы из Сибири, которая хочет стать разработчицей микропроцессоров. Она уже получила некоторый результат в этой области — добавила инструкцию умножения в простейший процессор schoolMIPS, синтезировала его для ПЛИС Intel FPGA MAX10, определила максимальную частоту и повышение производительности простых программ. Все это она сначала делала в деревне Бурмистрово Новосибирской Области, а потом на конференции в Томске.

Теперь Даша Криворучко (так зовут десятиклассницу) переехала жить в московский интернат и спрашивает у меня, чего бы ей еще спроектировать. Я думаю, что на этом этапе карьеры ей стоит спроектировать аппаратный ускоритель нейросетей на основе систолического массива для умножения матриц. Использовать язык описания аппаратуры Verilog и ПЛИС Intel FPGA, но не дешевенький MAX10, а что-нибудь подороже, чтобы вместить большой систолический массив.

После этого сравнить производительность аппаратного решения с программой, работающей на процессоре schoolMIPS, а также с программой на Питоне, работающей на десктопном компьютере. В качестве тестового примера использовать распознавание цифр с небольшой матрицы.

15 минут назад Арт Свифт стал президентом MIPS, до этого он вице-председателем комитета по маркетингу RISC-V, вице-президентом Sun, DEC, Cirrus Logic, президентом Трансмета. Я стал первым, кто взял у него видео-интервью в его новой роли, и его первые слова были о России. Арт рассказал, что он знаком с Байкал Электроникс, ЭЛВИС-НеоТек. НИИСИ, МЦСТ и группой Бабаяна, встречался с российскими RISC-V компаниями Syntacore и CloudBear. Вот видео — в конце оборвалось, так как у меня кончилась батарейка:



А вот официальный-пресс релиз и отрывок из биографии Арта Свифта:

Господа! На фотографии Ирина, девушка из Новосибирска, рассматривает музейную экспозицию про персональные компьютеры 1980-х годов. Именно тогда, в 1980-х, окончательно произошел весьма неприятный разрыв между западной электроникой и советской. Если в 1970-х советская электроника просто отставала лет на 7 (если судить по датам выхода DEC PDP-11 и СМ-4), то в районе 386-го она просто померла.

Одновременно в конце 1980-х на Западе появилась технология логического синтеза из языков описания аппаратуры Verilog и VHDL. Эта технология стала мейнстримом в 1990-х и в конечном итоге в 21 веке привела к айфонам и нейроускорителям. Логический синтез ввели во всяких MIT и Стенфордах вместе с лабами на ПЛИС-ах еще в 1990-е, но в России и Украине того времени пораженческие настроения и неверие в отечественную электронику привели к тому, что исправлять ситуацию предстоит нам сейчас.

Для того, чтобы построить в России экосистему разработки электроники, с сотнями компаний, а не дюжиной, как сейчас, нужно делать то, что делали в США в 1990-х и делают сейчас в Китае: выучить кучу молодых инженеров принципам логического проектирования цифровых схем на уровне регистровых передач. Даже если не все из них будут проектировать микропроцессоры и сетевые чипы, а половина пойдет в чистое программирование, эти знания не пропадут зря: время повышения быстродействия компьютеров за счет уменьшения транзисторов подходит к концу, и везде наступают гибридные софтверно-хардверные решения, со специализированными аппаратными вычислительными блоками — об этом недавно даже произнес речь Джон Хеннесси, председатель совета директоров компании Alphabet / Google.



Я это все говорю к тому, что она днях в Новосибирске пройдет одно из мероприятий по вытаскиванию России из неразвитого состояния в данной области.

Сейчас в издательстве ДМК-Пресс выходит русский перевод японской манги 2013 года про цифровые схемы, созданной Амано Хидэхару и Мэгуро Кодзи. Несмотря на несерьезную форму изложения, суть этой книжки очень здравая. Например, она начинает от древних микросхем малой степени интеграции и быстро привязывает их к современному языку описания аппаратуры Verilog и программируемым логическим интегральным схемам (ПЛИС). Также манга четко определяет зачем нужны комбинационные и последовательностные схемы, и дает представление о методах оптимизации.

Манга избегает ошибок многих своих предшественников. Одну из таких ошибок совершил Чарльз Петцольд в книге «Код», которая вводила последовательностную логику не на D-триггерах, управляемых фронтом тактового сигнала (edge-triggered D-flip-flop), а на D-триггерах с работой по уровню (защелках, level-sensitive D-latch), хотя потом переключалась на правильные триггеры. Вероятно, ошибка была связана с тем, что Чарльз Петзольд, который прославился как автор учебников по программированию GUI в Microsoft Windows, не был практикующим разработчиком электроники, и для него защелки были «проще», чем триггеры с фронтом. Проблема в том, что защелки плохо совместимы со статическим анализом задержек при логическом синтезе, главной технологии проектирования цифровых схем последних 30 лет. Системы на кристалле внутри гаджетов типа айфона в качестве элементов состояния в 99% случаях используют D-триггеры переключаемые по фронту, а защелки используют только в очень специальных случаях. Давать новичкам строить схемы на защелках — это значит вводить их в заблуждение.

В этом смысле манга лучше чем Петзольд. Вот как элегантно манга объясняет работу двухступенчатого master slave D-триггера, управляемого фронтом тактового сигнала. Это делается с помощью феи «Хи-хи-хи» и феи «Ха-ха-ха»:

Золото досталось России, серебро разделила Россия и Италия, бронза досталась Украине. Таковы результаты европейского финала престижного соревнования InnovateFPGA под эгидой Интела. Победители поедут в Калифорнию, где встретятся с финалистами из Америки и Азии. Надеюсь, теперь не нужно будет объяснять на Хабре, почему Verilog и ПЛИС/FPGA стратегически важны, несмотря на то, что «вакансий на джаву больше».

Студенты, которые сейчас делают проекты на ПЛИСах, через несколько лет будут делать массовые микросхемы для самоуправляемых автомобилей, ускорителей нейронных сетей, дополненной реальности и других приложений, в который обычный процессор не справляется. Именно поэтому Intel потратил 16.7 миллиардов долларов на покупку Altera и вход в рынок ПЛИС. А на днях Интел купил еще и компанию eASIC для дешевой конверсии дизайнов из ПЛИС в ASIC (в eASIC есть достаточно многочисленная российская команда).

Победа российских и украинских команд в интеловском конкурсе InnovateFPGA возникла не на пустом месте, а в результате работы конкретных людей в ЛЭТИ, ИТМО, КПИ и других местах, о которых уже были статьи на Хабре. Если продолжить эти начинания и расширить преподавание ПЛИС и языков описания аппаратуры во все технические вузы от Калининграда до Якутии, от Львова до Тбилиси и Астаны — то через пару десятилетий это может изменить расстановку сил в мировой электронной промышленности примерно так же, как работы Курчатова и Королева изменили расстановку сил в мировой атомной промышленности и освоении космоса.

Завтра будут официальные пресс-релизы о слиянии старожила Silicon Valley, компании MIPS, с молодой AI компанией Wave Computing. Информация об этом событии просочилась в СМИ вчера, и вскоре CNet, Forbes, EE Times и куча хайтек-сайтов вышла со статьями об этом событии. Поэтому сегодня Derek Meyer, президент объединенной компании (на фото снизу справа), сказал «ладно, распостраняйте инфо среди друзей» и я решил написать пару слов о технологиях и людях, связанных с этим событием.

Главный инвестор в MIPS и Wave — миллиардер Dado Banatao (на фото снизу в центре слева), который еще в 1980-х основал компанию Chips & Technoilogies, которая делала чипсеты для ранних персоналок. В Wave+MIPS есть и другие знаменитости, например Стивен Джонсон (на фото справа вверху), автор самого популярного C-компилятора начала 1980-х годов. MIPS хорошо известен и в России. В руках дизайнерши Смрити (на фото слева) плата из Зеленограда, где находятся лицензиаты MIPS Элвис-НеоТек и Байкал Электроникс.

Wave уже выпустила чип, который состоит из тысяч вычислительных блоков, по сути упрощенных процессоров. Эта конструкция оптимизирована для очень быстрых вычислений нейронных сетей. У Wave есть компилятор, который превращает dataflow граф в файл конфигурации для этой структуры.

Объединенная компания создаст чип, который состоит из смеси таких вычислительных блоков и многопоточных ядер MIPS. Сейчас Wave продает свою технологию в виде ящика для дата-центров, для вычислений нейронных сетей в облаке. Следующие чипы будут использоваться во встроенных устройствах.

«Чему Америка может поучиться у Украины в области образования?» — этот вопрос возник во время совещания в Стенфорде. Оказывается, есть чему, например традициям преподавания математики, которые у Украины общие с другими странами СНГ. «Как украинское правительство поддерживает ориентацию школьников на инженерные профессии?» — был другой вопрос аудитории, в которой были сотрудники SAP, Facebook, MIPS и других известных технологических компаний.

Казанский университет Иннополис в порядке эксперимента учит студентов-программистов разработке хардвера. Причем под разработкой хардвера имеется в виду не программирование микроконтроллеров внутри скажем роботов, а проектирование цифровых схем на уровне регистровых передач (Register Transfer Level — RTL), с использованием языков описания аппаратуры (Hardware Description Language — HDL) и лабораторными занятиями на программируемых логических интегральных схемах (ПЛИС / FPGA — Field Programmable Gate Array).

Зачем это нужно программистам? Ведь электронике учат на (гораздо менее массовых) факультетах электроники, где студент сначала изучает физику электричества, аналоговые схемы, делает пару лаб с мультиплексорами, после чего все это забывает и идет работать программистом.

Одна из причин, зачем цифровая схемотехника программисту — в последнее время происходит бум нейросетей. Если вы хотите чтобы обучение сложной сети занимало не недели / дни / часы, а часы / минуты / секунды, без аппаратных ускорителей не обойтись. Только специализированный хардвер выполнит параллельно большое количество умножений малой точности с одновременными транзакциями к океану памяти. В будущем нас ждут специализированные ASIC (application-specific integrated circuits) для AI, причем повсюду. В них будет как традиционный процессор, так и большие AI блоки на борту, с возможностью частичной реконфигурации.

От Гугла и Микрософта до Сколково и Иннополиса растет понимание, что нужны специалисты, которые могут строить такие сопроцессоры. Они должны владеть хардверной микроархитектурой, одновременно с пониманием софтверной экосистемы и алгоритмов. А владение микроархитектурой стоит на понимании уровня регистровых передач. Как это реализуется сейчас в Иннополисе: