Intrati in legatura

Schița de curs

Fundamentele Arhitecturii RISC-V și Prezentarea Generală a Ecosistemului

Landscape-ul ISA RISC-V și Adoptarea în Industrie

  • Filosofia ISA open-source și peisajul de standardizare RISC-V International
  • Modelul Mental al RISC-V: Arhitectura Load-Store, Registre, Ordinea Octeților
  • Comparație cu ARM, x86 și POWER: Compromisuri pentru arhitecturi de calcul eterogene
  • Evaluarea maturității ecosistemului: SiFive, T-Head, Western Digital și comunitatea în creștere a siliciului open-source
  • Interfețe standardizate: ISA Privilegiat RISC-V, Stratul de Abstrahție Software pentru Mașină (MSBL)

Modele de Memorie și Conformitate ABI

  • Specificația Arhitecturii Neprivilegiate: Harta CSR, gestionarea excepțiilor și ierarhiile de memorie
  • Seturi de instrucțiuni RV32I / RV64I și conformitatea ABI pentru portabilitatea binară cross-platform
  • Convenții de ordonare a memoriei și instrucțiuni de barieră pentru sisteme multiprocesor

Programarea în Asamblare RISC-V și Lanțul de Unelte de Compilare

Programarea la Nivel de Instrucțiuni Low-Level

  • Instrucțiuni de bază întregi (I), Înmulțire/Împărțire (M), Extensii pentru Operații Atomice (A)
  • Strategii de programare sensibile la biți pentru ținte RISC-V pe 32 și 64 de biți
  • Convenții de apel și gestionarea cadrelor de stivă pentru sisteme software embedded și în timp real

Proficiență în Lanțul de Unelte de Compilare

  • Lanțul de unelte de compilare bazat pe LLVM: Clang, LLVM, Binutils pentru cross-compilare RISC-V
  • Scripturi de legătură, secțiuni și configurarea layout-ului de memorie pentru medii bare-metal și RTOS
  • Intrinseci de compilator, niveluri de optimizare și ajustarea codului bazată pe profilare
  • Fluxuri de lucru pentru dezvoltarea lanțurilor de unelte open-source: construire, testare și împachetare a lanțurilor personalizate GCC/Clang

Dezvoltarea Sistemelor Embedded și a Sistemelor de Operare în Timp Real

Programare Bare-Metal și RTOS

  • Programarea sistemelor în Rust pentru RISC-V: abstracții fără cost, gestionarea memoriei nesigure și dezvoltare bare-metal
  • Medii No-Std: linkere personalizate, dezvoltarea driverelor de dispozitive și I/O mapat în memorie
  • Dezvoltarea RTOS Zephyr și BSP Buildroot pentru ținte RISC-V
  • Interfațare periferică: programarea GPIO, I2C, SPI, UART și a controlerelor DMA

Optimizarea Consumului de Energie și Performanței

  • Gestionarea porților de ceas, gestionarea domeniilor de putere și optimizarea modurilor de consum redus
  • Analiza performanței la nivel de ciclu cu profilatoare de simulare și contoare de performanță hardware
  • Optimizarea latenței întreruperilor în timp real pentru aplicații critice de siguranță

Dezvoltarea Kernelului Linux și a Bootloaderului pentru RISC-V

Ecosistemul de Boot Firmware și Bootloader

  • OpenSBI (implementarea specificației SBI): dezvoltarea firmware-ului bootloader
  • UEFI/EDK II pe RISC-V: dezvoltarea stivelor moderne de firmware
  • Portarea Coreboot și U-Boot pentru calculatoare cu o singură placă RISC-V

Integrarea Kernelului Linux

  • Contribuții la kernelul principal RISC-V: suprapuneri de arbore de dispozitive, topologie CPU și dezvoltarea driverelor pentru controlere de întreruperi (AIA)
  • Dezvoltarea BSP-ului furnizorului și configurația kernelului pentru platforme SoC personalizate
  • Suport pentru sisteme de fișiere, stivă de rețea și containerizare (Docker, Kubernetes) pe sisteme gazdă RISC-V

Designul SoC RISC-V și Prototiparea pe FPGA

Arhitectura Multicore SoC și Integrarea

  • Metodologii de design Network-on-Chip (NoC) pentru procesoare multi-core RISC-V
  • Protocoale de coerență Axi4/CHI și comunicare inter-procesor
  • Integrarea IP open-source: OpenCores, ChIPS Framework și componente RTL ale furnizorilor
  • Designul matricelor de magistrale și integrarea controlerelor de memorie (DDR, SRAM, eMMC, PCIe)

Prototiparea Procesoarelor pe FPGA

  • Sinteză FPGA și implementare a nucleului RISC-V (de exemplu, BOOM, VexRiscv, PULP)
  • Aserțiuni SystemVerilog (SVA) și metodologie de verificare funcțională bazată pe UVM
  • Unelte de verificare formală și testare bazată pe proprietăți pentru validarea nucleului RISC-V

Extensii Vectoriale RISC-V și Accelerare Specifică Domeniului

Explorare Profundă a Extensiei RVV (RISC-V Vector)

  • Încărcare/stocare vectorială, înmulțire-adaugare vectorială fuzionată (VFMA) și accelerarea calculului matricial
  • Operații vectoriale de lungime variabilă (VL, VLEN) pentru execuție SIMD optimizată pentru sarcini de lucru
  • Operații de mascare vectorială, control de segment și flexibilitate a tipurilor de date pentru sarcini DSP și ML

Design de Instrucțiuni DSP și Specific Domeniului

  • Proiectarea acceleratoarelor specifice domeniului prin extensii personalizate și interfețe de operanzi bazate pe CBAR
  • Modificări ale frontend-ului compilatorului pentru generarea de instrucțiuni personalizate și emisia de cod
  • Strategii de partiționare hardware-software pentru integrarea acceleratoarelor în SoC-uri de producție

Accelerarea AI și Învățarea Automată la Marginea Rețelei pe RISC-V

Design și Integrare NPU pentru Procesoare RISC-V

  • Arhitectura Unității de Procesare Neurală: matrice sistolice, nuclee tensor și compresie a greutăților pentru accelerarea AI pe cip
  • Tehnici de cuantizare a modelelor (INT8, INT4, FP8) pentru implementarea la marginea rețelei pe RISC-V
  • Compatibilitatea framework-urilor: TensorFlow Lite Micro, ONNX Runtime și PyTorch Edge pe ținte RISC-V

Calcul eterogen pentru Sarcini AI

  • Co-design al CPU-ului gazdă RISC-V cu NPU de accelerare AI pentru conducte de inferență în timp real
  • Optimizarea subsistemului de memorie: gestionarea lățimii de bandă HBM/DDR pentru ponderi și activări ale modelelor ML
  • Bugetarea termică și a puterii pentru sisteme de inferență AI la marginea rețelei

Securitate Hardware și Computație Confidențială pe RISC-V

Protecția Fizică a Memoriei și Execuția de Încredere

  • Mecanisme de securitate Physical Memory Protection (PMP) și Page Table walker
  • Arhitecturi Secure Enclave/TEE pentru RISC-V: integrarea OP-TEE, medii de execuție de încredere de tip SEV
  • Securitatea lanțului de boot: rădăcina de încredere, boot securizat și atestare de lansare măsurată

Accelerare Criptografică

  • Extensii criptografice RISC-V (Zk, Zkr, K extensii): accelerare SHA, AES, RSA, RSA-PSS și ECC
  • Integrarea criptografiei post-cuantice (PQC) pentru procesoarele RISC-V de nouă generație
  • Tehnici de atenuare a atacurilor pe canale laterale: programare în timp constant, mascare și generatoare hardware de numere aleatoare

Design Avansat de Arhitectură Personalizată și Extensii ISA

Arhitectură Specifică Domeniului și Extensii de Instrucțiuni Personalizate

  • Metodologie de design a extensiilor ISA: codificare, tabele de codificare, analiza impactului ABI și procesul de prezentare a specificațiilor RISC-V International
  • Design de registre personalizate cu CBAR (Registre de Bază de Adresă Personalizate) pentru expedierea operanzilor
  • Pipelining-ul instrucțiunilor, detectarea hazardurilor și modificări ale conductei pentru extensii personalizate

Verificare și Finalizare a Modificărilor de Arhitectură Personalizată

  • Designul băncilor de testare pentru extensii personalizate: generarea de stimulii direcționați vs. aleatori constrânși
  • Framework-uri de testare de regresie și verificare bazată pe acoperire pentru modificări arhitecturale
  • Testarea de interoperabilitate: asigurarea funcționării instrucțiunilor personalizate în limitele constrângerilor ABI stabilite

Aplicații RISC-V Critice de Siguranță și Automotive

Conformitate cu Standardele de Siguranță Funcțională și Automotive

  • Conformitatea ISO 26262 pentru procesoarele RISC-V automotive
  • Clasificarea ASIL-Q și dezvoltarea manualelor de siguranță pentru IP-uri RISC-V
  • Gestionarea deterministă a întreruperilor, perechi de nuclee lockstep și protecția memoriei pentru sisteme RISC-V critice de siguranță

Aplicații Industriale în Timp Real și Edge Computing

  • Conformitatea IEC 61508 SIL și planificarea deterministă pe platforme multicore RISC-V
  • Dezvoltarea gateway-urilor IoT industriale cu RISC-V: conectivitate, analiză la marginea rețelei și sisteme de actualizare firmware OTA

Proiect Capstone: Dezvoltarea de Sistem RISC-V de la Început până la Sfârșit

Proiect pe Ciclu Complet

  • Specificarea arhitecturii: designul extensiilor ISA și configurația nucleului pentru un caz de utilizare definit
  • Implementare RTL în SystemVerilog cu bănci de testare UVM și acoperire de verificare formală
  • Prototipare FPGA, dezvoltare firmware de boot și integrare a stivelor de drivere bare-metal
  • Personalizarea BSP-ului Linux și a lanțului de unelte pentru nucleul RISC-V personalizat
  • Implementarea sarcinilor de lucru AI: integrarea NPU, cuantizarea modelelor și benchmarkingul performanței
  • Validarea securității: aplicarea PMP, boot securizat și benchmarkingul accelerării criptografice
  • Documentarea arhitecturii tehnice, analiza strategiei IP și prezentarea echipei cross-funcționale

Cerințe

Niciunul.

 21 Ore

Numărul de participanți


Pret per participant

Mărturii (2)

Cursuri viitoare

Categorii înrudite