Пути технологии неисповедимы. Три месяца назад к нам в Silicon Valley приехал бизнесмен из Украины Александр Романишин. Я пошел с Александром на выставку для разработчиков IoT, где мы встретили Дэвида Гарольда из британской части Imagination Technologies (компании, которая спроектировала PowerVR GPU внутри Apple iPhone).

Александр увидел у Дэвида демо платы MIPS Creator ci40 для «умных ферм», и минут двадцать рассказывал Дэвиду, что все правительство Украины начиная с Порошенко лично желает в порядке нахождения экономического будущего страны скрестить электронные технологии и сельское хозяйство. (Александр — старший менеджер аудит-компании, который делает анализ и поддержку сделок M&A)

Дэвид воспринял все это максимально буквально и сегодня утром я получил от начальника Дэвида письмо, откуда узнал, что они в Великобритании сделали онлайн вебинар по использованию MIPS Creator ci40 для построения системы умной ирригации, и соратники Александра могут зарегистрироваться для этого семинара, который состоится в среду 28 сентября в 11 утра по Silicon Valley / в 21.00 по киевскому времени:





По этому поводу я хочу копнуть глубже внутрь чипа и рассказать про историю и особенности процессорного ядра в показываемом в вебинаре устройстве. Внутри MIPS Creator ci40 стоит чип на основе многопоточного двухядерного кластера MIPS interAptiv, продвинутого отпрыска ядра MIPS 24KEc. Последний сейчас переживает вторую молодость внутри только что вышедшего на рынок Omega2, Linux-компьютера ценой $5 размером с почтовую марку. Чем же MIPS interAptiv внутри MIPS Creator ci40 отличается от MIPS 24KEc внутри Omega2 с точки зрения микроахитектуры и как это задевает программиста?

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 (!)