В этом посте я поделюсь тем, как разбирался с написанием DDS синтезатора на Verilog. Он будет использован для генерации синусоидального колебания, частоту и начальную фазу которого можно регулировать и рассчитан для использования с 8-битным однополярным ЦАП. О том, как работает синтезатор хорошо написано в статье журнала Компоненты и Технологии. Для сокращения объема использованной памяти таблицы синуса использована симметрия.
В последнее время производители FPGA и сторонние компании активно развивают методы разработки для FPGA, отличающиеся от привычных подходов использованием высокоуровневых средств разработки.
Являясь FPGA-разработчиком, в качестве основного инструмента я использую язык описания аппаратуры (HDL) Verilog, но растущая популярность новых методов вызвала у меня большой интерес, поэтому в данной статье я решил сам разобрать что к чему.
Эта статья — не руководство или инструкция к пользованию, это мой обзор и выводы о том, что могут дать различные высокоуровневые средства разработки FPGA-разработчику или программисту, который хочет окунуться в мир FPGA. Для того, чтобы сравнить самые интересные на мой взгляд средства разработки, я написал несколько тестов и проанализировал полученные результаты. Под катом — что из этого вышло.
Читать полностью »
В предыдущей части мы собрали микроконтроллер вообще без оперативной памяти на базе ПЛИС Altera/Intel. Однако на плате есть разъём с установленным SO-DIMM DDR2 1Gb, который, очевидно, хочется использовать. Для этого нам потребуется обернуть DDR2-контроллер с интерфейсом ALTMEMPHY в модуль, понятный для протокола работы с памятью TileLink, используемого повсюду в RocketChip. Под катом — тактильная отладка, брутфорс программирование и ГРАБЛИ.
Как известно, в Computer Science есть две главные проблемы: инвалидация кешей и именование переменных. На КДПВ вы видите редкий момент — две главные проблемы CS встретили друг друга и что-то замышляют.
14 мая, когда Трамп готовился спустить всех собак на Huawei, я мирно сидел в Шеньжене на Huawei STW 2019 — большой конференции на 1000 участников — в программе которой были доклады Филипа Вонга, вице-президента по исследованиям TSMC по перспективам не-фон-неймановских вычислительных архитектур, и Хенга Ляо, Huawei Fellow, Chief Scientist Huawei 2012 Lab, на тему разработки новой архитектуры тензорных процессоров и нейропроцессоров. TSMC, если знаете, делает нейроускорители для Apple и Huawei по технологии 7 nm (которой мало кто владеет), а Huawei по нейропроцессорам готова составить серьезную конкуренцию Google и NVIDIA.
Google в Китае забанен, поставить VPN на планшет я не удосужился, поэтому патриотично пользовался Яндексом для того, чтобы смотреть, какая ситуация у других производителей аналогичного железа, и что вообще происходит. В общем-то за ситуацией я следил, но только после этих докладов осознал, насколько масштабна готовящаяся в недрах компаний и тиши научных кабинетов революция.
Только в прошлом году в тему было вложено больше 3 миллиардов долларов. Google уже давно объявил нейросети стратегическим направлением, активно строит их аппаратную и программную поддержку. NVIDIA, почувствовав, что трон зашатался, вкладывает фантастические усилия в библиотеки ускорения нейросетей и новое железо. Intel в 2016 году потратил 0,8 миллиарда на покупку двух компаний, занимающихся аппаратным ускорением нейросетей. И это при том, что основные покупки еще не начались, а количество игроков перевалило за полсотни и быстро растет.
TPU, VPU, IPU, DPU, NPU, RPU, NNP — что все это означает и кто победит? Попробуем разобраться. Кому интересно — велкам под кат!
Читать полностью »
Итак, в первой статье цикла говорилось, что для управления нашим оборудованием, реализованным средствами ПЛИС, для комплекса Redd лучше всего использовать процессорную систему, после чего на протяжении первой и второй статей показывалось, как эту систему сделать. Хорошо, она сделана, мы даже можем выбирать какие-то готовые ядра из списка, чтобы включить их в неё, но конечная цель — именно управлять нашими собственными нестандартными ядрами. Пришла пора рассмотреть, как включить в процессорную систему произвольное ядро.
Читать полностью »
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, обработка 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:
Читать полностью »
Приоритеты современной военной авиации сосредоточены на качественной ситуационной осведомлённости, поэтому современный истребитель представляет собой летающий рой высокотехнологичных сенсоров. Сбор информации с этих сенсоров, её обработку и представление пользователю осуществляет бортовая микропроцессорная система. Вчера для её реализации использовались HPEC-гибриды (включающие в себя CPU, GPU и FPGA). Сегодня для её реализации используются однокристальные SoC-системы, которые помимо того, что все компоненты на один чипсет собирают, так ещё и внутричиповую беспроводную сеть организуют (NoC), как альтернативу традиционной магистрали передачи данных. Завтра, когда SoC-системы станут ещё более зрелыми, ожидается приход полиморфной наноэлектроники, которая даст существенный прирост производительности и снизит темп своего морального устаревания.
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.
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:
На текущий момент описывается следующая версия ядра (03_pipe_risc_v_cpu_fc) с полным набором команд RV32I (без учёта некоторых специальных).
Kristopher Doern, CC-BY-SA 4.0
Эмулятор БЭСМ-6 на основе SIMH существует достаточно давно, но многие ретрокомпьютерщики считают реплику на ПЛИС чем-то средним по аутентичности между эмуляцией и реальным железом. Оказывается, уже примерно два месяца (судя по дате создания файлов LICENSE и README.md) ведётся работа и над таким проектом.Читать полностью »
