Несколько месяцев назад мой коллега Тимур Палташев, менеджер в графическом отделении Advanced Micro Devices (AMD) в Саннивейл, Калифорния, предложил мне съездить и устроить семинар в Казахстане. Он будет рассказывать про гетерогенный компьютинг и большие процессоры AMD для игровых приставок и виртуальной реальности, а я буду рассказывать про маленькие процессоры MIPS для встроенных процессоров и машинного видения. Кроме этого мне было обещано попробовать конину, ферментированное молоко кобылицы (кумыс) и ферментированное молоко верблюдицы (шубат). «А тянь-шанские ели там будут?», — спросил я, и получив утвердительный ответ, воскликнул «я готов».

«А под каким соусом будет делаться данное мероприятие?», — спросил я у Тимура и его казахской одноклассницы Гульфариды Тулемиссовой, которая делала всю работу по организации в Almaty Management University. Выяснилось, что казахский народ в настоящее время заинтересовала тематика интернета вещей. Сети из сенсоров с беспроводной связью уже используются чтобы присматривать за шахтерами в казахстанских шахтах, не случилось ли с ними чего. Кроме этого в стране есть качественные программисты микроконтроллеров и инженеры встроенных систем, которые делают сейсмоанализаторы и телекоммуникационные ящики (в кооперации с россиянами и китайцами).

«Хорошо», — сказал я, у Imagination Technologies и ее отделения MIPS Business Unit, в котором я работаю, есть продукты в области интернета вещей, в частности ядра MIPS microAptiv, которые Samsung использует в платформе для интернета вещей Samsung Artik 1. Кроме этого, у нас есть и материалы по микроконтроллерам, а также то, чего в Казахстане пока не хватает — знание ПЛИС-ов и проектирования микросхем, чем казахстанцы могли бы заняться в кооперации с россиянами, которые сейчас хорошо прогрессируют в данном направлении.

После этой беселы я поймал в коридоре нашего компанейского аналитика в области интернета вещей и спросил у него, что собственно такое интернет вещей.

Господа! Сегодня на 1 сентября, в День Знаний, группа из украинских преподавателей вузов, их аспиранток, а также российских инженеров, решили, по согласованию с британскими издателями Elsevier через компанию Imagination Technologies, сделать небольшой подарок всем учителям компьютерной архитектуры и цифровой схемотехники, особенно тем, которые используют популярный учебник Дэвида Харриса и Сары Харрис.

Просто нажмите вот на эту ссылку и вы получите zip-файл с слайдами для чтения лекций по этому учебнику на русском языке. Причем без регистрации, которая требуется для загрузки учебника как такового.

Слайды могут быть полезны не только учителям, но и любым интересующимся, кто хочет узнать, как своими руками построить микропроцессор, но не хочет пробиваться через 1600 планшетных страниц книги.

Итого, вырезка из слайдов, чтобы вы поняли, о чем идет речь:

Господа! Только что на сайте Imagination Technologies вышло исправленное издание бесплатного учебника на русском языке «Цифровая схемотехника и архитектура компьютера» Дэвида Харриса и Сары Харрис (кстати, они не супруги и вообще не родственники – просто так совпало). Предыдущее издание этого учебника вышло год назад, пост о нем собрал 145,000 просмотров на Хабре, количество скачиваний с британского сайта вызвало у его британских админов подозрение, что их атакуют русские хакеры, а впоследствие команду переводчиков лично благодарили за учебник преподаватели МФТИ, МВТУ им. Баумана, харьковского ХНУРЭ и других университетов.



Книжка содержит «введение во все», доступное способному школьнику или младшему студенту, который после ее прочтения может спроектировать, написать на SystemVerilog или VHDL и реализовать на ПЛИС несложный, но при этом совершенно настоящий конвейерный процессор. Книга написана живым языком и для введения концепций, например конечных автоматов, использует примеры типа:

Господа! Мы с Тимуром Палташевым из AMD в Саннивейл, Калифорния, а также с несколькими соратниками из России, Украины и Казахстана решили спланировать несколько семинаров разных форматов, которые покрывают темы на стыке хардвера и софтвера: цифровая логика, Verilog, правила RTL (Register Transfer Level), введение в микроахитектуру (строение конвейера) процессоров, низкоуровневое программирование на ассемблере, использование микроконтроллеров, особенности чипов для интернета вещей, введение в RTOS-ы, лабы на ПЛИС-ах / FPGA, а также (для части аудитории, которая интересуется производством чипов) физические аспекты проектирования и производства на фабрике (для последнего мы решили привлечь материалы от преподавателя курса в Университете Калифорнии Санта Круз, отделение в Silicon Valley).

Цель этого поста — обсудить кому что нравится на основе детального плана первого из таких семинаров, который будет в Казахстане. Идея данного семинара в том, чтобы пригласить некоторое преподавателей казахстанских вузов и сделать для них обзор, чтобы помочь им сориентироваться, в каких местах можно повысить качество их программ в программировании встроенных систем, электронике, а также затронуть связанные области типа интернета вещей и роботики.

Господа! У меня уже две различные организации спрашивали совета про оборудование лаборатории роботики. Причем не для младших детей, а для старших школьников + младших студентов, с возможностью расширения до старших студентов и исследовательских проектов. То есть ожидается, что в лаборатории будут использоваться профессиональные средства разработки, а не упрощенные, наподобие Лего и недостаточно гибкого Ардуино. Кроме этого, ожидается, что роботы будут делать что-нибудь умное, с распознаванием образов и ситуаций, чтобы можно было бы назвать «лаборатория робототехники и интеллектуальных систем».

По этому поводу я хочу устроить обсуждение:

1. Ниже я перечислю несколько платформ, которые я собираюсь привезти в августе в Казахстан и в октябре-ноябре в Россию и Украину. Я знаю, что на большинстве из этих платформ кто-нибудь да построил робота. Но каких из этих платформ подходят для роботики с вашей точки зрения?

2. У меня не очень много опыта с моторчиками и другими активаторами. Где и что бы вы купили для преподавания робототехники (как специализации программирования встроенных систем)?

Восемь платформ у меня на руках:

Отчет о конференциях SVOD и IoT DevCon: предыстория SVOD — этнографические особенности SVOD-2016 — ЭЛВИС-НеоТек / чип ELISE — Александр Галицкий – преемственность от ЭЛАС – компания IP Cores – преемственность от Guzik Technical Enterprises (русский стартап 1980 годов) – американка развивающая Бахрейн – пример Саудовской Аравии – физический аспект VLSI – важность Интернета Вещей для Украины — MIPS Creator Ci40 для агроприменений – возможности для украинских компаний конкурировать в IoT – важность security для IoT – хардверная поддержка виртуализации – стартап Notakey из Риги – гнездо украинского коммьюнити в Маунтин-Вью – украинский консул, российский парлементарий и украинские/российские VC – венчурное и образовательное крылья Самсунга – технофеминистки – обсуждение резюме, зарплат и повышений для женщин в хайтеке.

Ежегодная стартапно-инвестиционная конференция Silicon Valley Open Doors (SVOD) в Музее Истории Компьютеров в Маунтин-Вью, Калифорния, возникла 10 лет назад как способ связать международное русское (ну ладно, будем использовать термин «русскоязычное») коммьюнити с венчурными капиталистами Силикон Вэлли и ассоциированной с ними инфраструктурой — корпоративными юристами, консультантами по маркетингу, менеджерами из компаний типа Google и HP, а также с преподавателями бизнеса из Стенфорда. Главным в то время организатором SVOD-ов была Американская бизнес-ассоциация русскоязычных профессионалов или American Business Association of Russian-Speaking Professionals — AmBAR. В русле своей деятельности, в мае 2010 года, амбаровцы, в кооперации с РОСНАНО, организовали визит делегации глав ведущих венчурных фондов США в Москву, причем для декоративности они поставили во главу делегации тогдашнего губернатора Калифорнии Арнольда Шварцнеггера. Одновременно кто-то распустил среди московских либеральных журналистов слух, что все это якобы организовал Майкл Макфол, хотя в реальной жизни венчурные капиталисты с госдеповскими профессорами практически не пересекаются.

Как же выглядел только что прошедший SVOD 2016 года?

Так как SVOD-2016 происходил на пешем расстоянии от Гугла, а первая парти была в офисе Теслы, то без всяких смешных машинок-роботов дело не обошлось:

День 2 мая 2016 года войдет в историю российской микроэлектроники. Вышел пресс-релиз британско-американской компании Imagination Technologies о том, что российский клиент Imagination, компания ЭЛВИС-НеоТек выпускает передовой чип для видеоаналитики на 28 нанометров, используя как блоки от Imagination (процессоры MIPS, графические процессоры PowerVR и другие), так и блоки, спроектированные элвисовцами в Зеленограде. Чип называется ELVEES Image Semantic Engine (ELISE):

Британская компания, две американские компании и 18 университетов (включая российские МИЭТ, ИТМО, СГАУ, ННТУ) сотрудничали, чтобы выпустить современный курс по микроконтроллерам c небольшой привязкой к интернету вещей. Об этом – сегодняшний пресс-релиз Imagination Technologies, Microchip Technology и Digilent (отделения National Instruments). Главный автор — профессор Александр Дин из университета Северной Каролины. В отличие от более легковестных курсов интернета вещей, новый курс подводит под предмет твердую инженерную базу – в нем подробно обсуждается использование RTOS-ов, архитектура микропроцессорного ядра микроконтроллера, протоколы периферии и даже оптимизация алгоритмов при программировании.



Скачать курс можно здесь:

https://community.imgtec.com/downloads/connected-microcontroller-lab-v1.2/

В пресс-релизе, помимо цитат из США, Великобритании, Германии, Китая, есть и цитата из России:

“MIET is part of Imagination’s MIPSfpga and Connected MCU Lab beta-testing programs. Our students have benefited from the MIPSfpga hands-on workshops and we are looking forward to implementing the Connected MCU Lab at our university because this course offers an up-to-date and well-structured curriculum for teaching embedded solutions to future engineers.”

– Alexey Pereverzev, Head of Computer Engineering, National Research University of Electronic Technology (MIET), Russia

Пару десятков слайдов из курса, чтобы вы почувствовали его вкус:

Управляющий директор венчурного фонда DFT Aurora Александра Джонсон наверное любит готовить. На днях она, как заправский шеф-повар, приготовила экзотическое конференционное блюдо под названием «Global Technology Symposium». Его рецепт выглядит так:

1. Возьмем пару американских венчурных капиталистов из старой гвардии Silicon Valley
2. Добавим VC среднего возраста, VC-женщин и пару юношей из новомодных seed фондов и акселераторов
3. Пригласим представителя Silicon Valley Bank, известного работой с VC. А также представителя Wilson Sonsini Goodrich & Rosati, самой крупной юридической компании Silicon Valley
4. Приведем пару российских консулов, торгпредов России и Татарстана, и президента отделения РОСНАНО в США
5. Введем для баланса российского парламентария-оппозиционера Илью Пономарева, который до конференции ужинал с оппозиционером Яшиным
6. Наймем для лекций/презентаций нескольких ученых, изобретателей и маркетинг гуру, которых реально, без дураков, интересно послушать
7. Привезем несколько физтехов из 2-го общежития Долгопрудного, с их шокирующим изобретением передачи электроэнергии на (относительно) дальние расстояния без проводов
8. Поместим в середину программы привлекательную девушку-сирийку из Лос-Анжелеса, с рассказом о благотворительном путешествии по Сирии, в которое ее боялись отпускать папа с мамой
9. Добавим другие интернациональные оттенки — промоутера стартапной экосистемы Гонконга, инвесторов из Франции и Норвегии, интернет-предпринимателя из Никарагуа
10. Поместим все эту компанию в яхт-клуб в нереально красивом кусочке Сан-Франциско с видом на тюремный остров Алькатрац и Мост Золотых Ворот, и поставим вариться на два дня

Что получилось:

Побывал на презентации Львовского IT-Кластера в Пало-Альто, Калифорния. Презентация проходила в Пало-Альто, в коммьюнити центре, в котором я когда-то ходил на курсы японского языка.

Встреча рекламировалась на Фейсбуке и на нее пришло двадцать с чем-то человек, среди которых были: программисты из Фейсбука и Микрософта, представители компаний ведущих аутсорсинг бизнес с Украиной, я и Сергей Вакуленко из Imagination Technologies, аналоговый электронщик из KLA-Tencor, девушка-графический дизайнер, программист из медицинской компании и другие. 100% присутствующих владели украинским языком.

Кто-то парсирует текстовый файл программой на Питоне, другой пишет скрипт с регулярными выражениями на Перле, Си-программист стыдливо возится с буферами и указателями, иногда применяя Yacc и Lex.

А можно ли парсировать текст голым железом? Вообще без программы?

— А как это?, — спросил меня знакомый, — С помощью Ардуино?

— Внутри Ардуино стоит вполне фон-неймановский процессор и работает программа, — ответил я, — Нет, еще более голое железо.

— А-а-а-а, этот, микрокод?, — догадался мой товарищ и взглянул на меня победно.

— Нет, термин «микрокод» использовался для специфической организации процессоров в 1970-е годы, потом его использование сошло на нет, — ответил я и добавил, — Правда есть еще микрооперации в интеловских процессорах, в которые перекодируется x86, но это тоже другое. Нет, я имею в виду парсинг текста устройством, состоящим из логических элементов И-ИЛИ-НЕ и Д-триггерами, как на картинке ниже.

— Невозможно! — воскликнул мой приятель, — в таком устройстве где-то сбоку должен сидеть процессор и хитро подмигивать!

— Почему это невозможно?, — парировал я, — Вот машину Тьюринга знаешь? Парсирует текст на ленте, а сбоку никакие интелы и ардуино не подмигивают.

— Нуу, машина Тьюринга, — протянул приятель, — это абстракция, типа Демона Максвелла.

— Никакой абстракции, сейчас увидишь работающую схему, парсирующую текст, — сказал я и прибавил, — но сначала расскажу, зачем мне вообще это понадобилось.

За последние три дня вышло несколько новостей про российский процессор Байкал-Т:

1. Российская компания «Т-Платформы» представила процессорный модуль SF-BT1 с Байкалом-Т, который она собирается распостранять среди разработчиков.

2. Также «Т-Платформы» выпустили на основе Байкала-Т тонкий клиент «Таволга терминал», который может работать не только как терминал, но и как автономной компьютер с Linux Debian 8.

3. Т-Платформы показывали и плату для разрабочиков, и терминал на основе Байкала-Т на выставке Embedded World в Нюренберге, в сотрудничестве с британской компанией Imagination Technologies, которая разработала микропроцессорное ядро MIPS P5600, которое использует Байкал-Т.

Я не буду пересказывать все статьи про Байкал-Т, Т-Платформы и Таволгу. Те разрабочики, кто этим интересуется, могут сами сходить по ссылкам и посмотреть параметры плат. Я добавлю некоего информационного гарнира про процессор, его экосистему и историю.

На фотографии ниже — ранние пользователи байкаловских плат. Это инженеры из России, Украины и Казахстана, которые участвуют в разработке микропроцессорного ядра MIPS P5600 и его сотфтверной экосистеме в отделении Imagination Technologies в Санта-Клара, Калифорния: Леонид Егошин (поддержка многоядерности в ядре Линукса), Сергей Вакуленко (симулятор для верификации) и Юрий Панчул (модели интерфейсов шин):



Вообще Байкал-Т — это плод международного сотрудничества, в которое вовлечены в частности:

MIPSfpga — это пакет, который содержит процессорное ядро в исходниках на Verilog, которое можно менять, добавлять новые инструкции, строить многопроцессорные системы, менять одновременно софтвер и хардвер, симулировать на симуляторе верилога, синтезировать для ПЛИС/FPGA и т.д. Его можно в целях эксперимента например запускать с частотой 1 такт в секунду и выводить наружу информацию о состоянии кэша, конвейера, и любых структур внутри процессора. При этом ядро MIPS microAptiv UP внутри MIPSfpga — это то же ядро которое например используется в платформе IoT Samsung Artik 1 и Microchip PIC32MZ, т.е. студенты получают возможность работать с тем же кодом, с которым работают инженеры в Samsung и Microchip.

MIPSfpga не предназначен для введения в предмет с абсолютного нуля. Для его плодотворного использования нужно чтобы студент или исследователь уже знал основы цифровой схемотехники, умел бы программировать на Си и на ассемблере, а также представлял бы концепции микроархитектуры — конвейера, конфликтов конвейера и т.д. Желательно, чтобы до работы с MIPSfpga студент уже бы построил собственный простой процессор с нуля и мог бы сравнивать свой простой процессор с процессором, используемым в промышленности и совместимым с развитой экосистемой разработки.

В моем предыдущем посте «Путешествие по микроэлектронной России» был значительный пробел: я не написал про посещение заленоградской компании «ЭЛВИС», одной из главных надежд российской разработки электроники. Это связано с тем, что я не был уверен, хорошо ли отнесутся элвисовцы к тому, чтобы о них чего-нибудь писали. Однако когда они прочитали мой предыдущий пост, они спросили «а почему нас там нет?», от чего я понял, что они не против. Итого:

В Музее истории компьютеров в Mountain View, California, есть вот такой экспонат:



Это бортовой компьютер космической станции «МИР», к которому приложили руку элвисовцы, еще когда они были не «ЭЛВИС» ( НПЦ «ЭЛВИС» и ЭЛВИС-НеоТек ), а советским предприятием «ЭЛАС». Эласовцы разрабатывали электронику для компьютерных станций «Салют».

В превращении «ЭЛАС» в «ЭЛВИС» значительную роль сыграл Александр Галицкий, ныне венчурный капиталист. Я сфотографировал Галицкого на конференции украинского хайтека в Сан-Франциско, где он стоял вместе с другим венчурным капиталистом, которого звали Андрей Колодюк:

Три недели на просторах бескрайней, с посещениями МГУ, МФТИ, МИФИ, зеленоградского МИЭТ, питерского ИТМО, самарского СГАУ, сколковского Сколкова и зеленогорского Microchip Masters Russia. В историческом для российской микроэлектроники 2015 году, когда появились спроектированные в России чипы на 28 nm, с гигагерцовыми частотами и суперскалярными процессорными ядрами на борту, когда зеленоградские команды начали интегрировать на одном чипе разработанные в России блоки видеообработки с блоками, разработанными в Калифорнии и Великобритании в совместных международных проектах, с теми же компаниями, с которыми сотрудничает Apple (Synopsys, Imagination Technologies, Cadence, ARM и другими).

Путешествие началось c парти на софтверной конференции SECR — Central & Eastern European Software Engineering Conference in Russia, на которое меня пригласил мой старый приятель Максим Цепков. Я обсудил c товарищами вопросы поддержки российских микропроцессорных проектов типа Байкала-Т со стороны российского софтверного сообщества. Конференция проходила в Digital October, популярном московском месте для организаций мероприятий такого рода:

Когда я был маленьким мальчиком, моей любимой книгой была «Земля и Небо». Она до сих пор стоит у меня на полке:



Потом я в 1 классе поехал в Москву, пошел на ВДНХ в павильон «Космос», и с большим интересом познакомился там с луноходом. И вот недавно, 38 лет спустя, я повторил знакомство:

Месяц назад в российских университетах прошли семинары по MIPSfpga (1, 2, 3, 4), а джентлемен из НИИСИ по имени Антон Павлов написал заметку про его собственные улучшения MIPSfpga «MIPSfpga: вне канона». Так как профессора встретили новый продукт для обучения студентов электронике в целом положительно, то возникла идея помочь начинаю платами, причем сразу у нескольких людей и организаций.

В частности, в честь Нового Года я в кооперации с Виталием Кравченко из univeda.ru планируем небольшую раздачу слонов, то бишь бесплатных плат Terasic DE0-CV с FPGA Altera Cyclone V. Так что вы сможете повторить подвиг Антона Павлова. Так как данная конкретная раздача делается _не_ на деньги Imagination Technologies, не на деньги Altera и не на деньги НПЦ «Элвис», а на деньги частных благотворителей, включая меня лично, то слоны будут раздаваться с довольно конкретными условиями, описанными ниже.



Цели мероприятия:

1. Повысить уровень вовлеченности российских вузов в мировые исследования в области микроархитектуры процессоров, проектирования СнК и гетерогенных многоядерных систем

2. Повысить количество русских текстов на MIPS Insider дабы посетители из международной электронной промышленности и academia начинали понимать, что русские идут

3. Изготовить, от лица коммьюнити, кучу учебных материалов вокруг MIPSfpga, которыми могли бы пользоваться как преподаватели российских вузов, так и преподаватели университетов в других странах — США, Японии, Китае и т.д.

Условия:

Сколково в ноябре напоминает военно-воздушную базу Ванденберг — военное сооружение с космодромом, расположенное в США (округ Санта-Барбара штата Калифорния). Та же безблагодатная жухлая равнина под серым небом, на которой стоят коробки и призмы загадочных сооружений. Вот сравним несколько мест Сколково и базы Ванденберг (по первому я ходил, а вторую фотографировал из окна поезда):

Это Сколково:

В конце октября в МИФИ состоялся семинар по MIPSfpga — один из серии семинаров, организованных российскими вузами совместно с Imagination Technologies, Microchip Technology в партнерстве с Гамма Санкт-Петербург, представителями Xilinx в России компанией Макро Групп, с участием докладчиков из MathWorks и НИИСИ. Ниже — смесь из фотографий, ссылок на материалы, заметок о подготовке семинара и о мифишной культуре.



Ниже фотография МИФИ снаружи. Слово «ядерный» напоминает, что в МИФИ стоит ядерный реактор, поэтому туда трудно попасть, особенно с американским паспортом — пропуск мне готовили недели две, а приказ о семинаре подписывал ректор. На входе стоит автоматчик с Калашниковым (!)

Провели семинар по процессору на ПЛИС MIPSfpga в Национальном исследовательском университете «Московский институт электронной техники» ( ( bit.ly/mipsfpga_russia_2015_flier ) ). Получилось хорошо, уровень слушателей довольно высокий. Помимо меня, докладчика от Imagination Technologies, был докладчик из Макро Групп и MathWorks. Александр Филиппов из Макро Групп, официального представителя Xilinx в России, рассказал о Artix-7, Kintex-7 и UltraScale FPGA. Михаил Песельник, докладчик от MathWorks, рассказал о модели single-cycle реализации подмножества архитектуры MIPS в среде Simulink. Забыл попросить кого-нибудь меня сфотографировать, но остальные докладчики на фото ниже. Сегодня будет такой же семинар в МГУ, завтра в МИФИ.

Презентации использовавшиеся во время доклады от Imagination: panchul.com/dropbox/2014_10_26/presentations

Основной код для лабораторных работ: github.com/MIPSfpga/mipsfpga-plus