Intrati in legatura

Schița de curs

Fundamentele Arhitecturii RISC-V și Prezentarea Generală a Ecosistemului

Landscape-ul ISA RISC-V și Adoptarea în Industrie

  • Filozofia ISA open-source și landscape-ul de standardizare RISC-V International
  • Modelul Mental al RISC-V: Arhitectura Load-Store, Registrii, 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 Privilegiată 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 conformitate ABI pentru portabilitatea binară cross-platform
  • Convenții de ordonare a memoriei și instrucțiuni de barieră pentru sisteme multiprocesor

Programare în Limbaj de Asamblare RISC-V și Lanț de Tool-uri de Compilare

Programare la Nivel Scăzut de Instrucțiuni

  • Instrucțiuni de bază întregi (I), Înmulțire/Împărțire (M), Extensii de Operații Atomice (A)
  • Strategii de programare adaptate 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

Competență în Lanțul de Tool-uri de Compilare

  • Lanțul de tool-uri de compilare bazat pe LLVM: Clang, LLVM, Binutils pentru cross-compilare RISC-V
  • Scripturi de legătură, secțiuni și configurația 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 tool-uri open-source: construire, testare și ambalare a lanțurilor personalizate GCC/Clang

Dezvoltarea Sistemelor Embedded și a Sistemelor de Operare în Timp Real

Programare Bare-Metal și RTOS

  • Programare de sisteme în Rust pentru RISC-V: abstracții fără cost, gestionarea memoriei nesigure și dezvoltare bare-metal
  • Medii No-Std: legători personalizați, dezvoltare de drivere de dispozitive și I/O mapat în memorie
  • Dezvoltare BSP pentru Zephyr RTOS și Buildroot pe ținte RISC-V
  • Interfațare periferică: programarea GPIO, I2C, SPI, UART și a controlerelor DMA

Optimizare a Puterii și Performanței

  • Gestionarea gate-urilor de ceas, managementul domeniilor de putere și optimizarea modurilor de consum redus
  • Analiză de performanță ciclu-acurată cu profile de simulare și contoare de performanță hardware
  • Reglarea latenței de întrerupere în timp real pentru aplicații critice de siguranță

Dezvoltarea Kernel-ului Linux și a Bootloader-ului pentru RISC-V

Ecosistemul Boot Firmware și Bootloader

  • OpenSBI (implementarea specificației SBI): dezvoltare firmware bootloader
  • UEFI/EDK II pe RISC-V: dezvoltare stivă firmware modernă
  • Portarea Coreboot și U-Boot pentru computere cu o singură placă RISC-V

Integrarea Kernel-ului Linux

  • Contribuții la kernel-ul principal RISC-V: overlays de arbore de dispozitive, topologie CPU și dezvoltare drivere pentru controlere de întrerupere (AIA)
  • Dezvoltare BSP de furnizor și configurație kernel pentru platforme SoC personalizate
  • Suport pentru sisteme de fișiere, stivă de rețea și containerizare (Docker, Kubernetes) pe sisteme gazdă RISC-V

Design SoC RISC-V și Prototipare FPGA

Arhitectura SoC Multicore și Integrare

  • Metodologii de design Network-on-Chip (NoC) pentru procesoare RISC-V multi-core
  • Protocoale de coerență Axi4/CHI și comunicare inter-procesor
  • Integrare IP open-source: OpenCores, ChIPS Framework și componente RTL de furnizor
  • Design matrice de magistrală și integrare controler de memorie (DDR, SRAM, eMMC, PCIe)

Prototipare Procesor Bazată pe FPGA

  • Sinteză și implementare FPGA a nucleului RISC-V (de ex., BOOM, VexRiscv, PULP)
  • Aserțiuni SystemVerilog (SVA) și metodologie de verificare funcțională bazată pe UVM
  • Instrumente 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-adunare vectorială fuzionată (VFMA) și accelerare a calculului matricial
  • Operații vectoriale de lungime variabilă (VL, VLEN) pentru execuție SIMD optimizată pentru sarcini
  • Operații de mască vectorială, control de segment și flexibilitate a tipurilor de date pentru sarcini DSP și ML

Design de DSP Personalizat și Instrucțiuni Specifice Domeniului

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

Accelerare AI și Învățare Automată la Margine pe RISC-V

Design și Integrare NPU pentru Procesoare RISC-V

  • Arhitectura Unității de Procesare Neurală: matrici sistolice, nuclee tensor și compresie a greutăților pentru accelerare AI pe cip
  • Tehnici de cuantizare a modelelor (INT8, INT4, FP8) pentru implementare la margine pe RISC-V
  • Compatibilitate framework: TensorFlow Lite Micro, ONNX Runtime și PyTorch Edge pe ținte RISC-V

Calcul eterogen pentru Sarcini AI

  • Co-design al CPU gazdă RISC-V cu NPU accelerator AI pentru conducte de inferență în timp real
  • Optimizare subsistem de memorie: gestionarea lățimii de bandă HBM/DDR pentru greutăți și activări ale modelelor ML
  • Bugetare termică și de putere pentru sisteme de inferență AI la margine

Securitate Hardware și Computație Confidențială pe RISC-V

Protecția Memoriei Fizice și Execuția de Încredere

  • Mecanisme de securitate Physical Memory Protection (PMP) și Page Table walker
  • Arhitecturi Secure Enclave/TEE pentru RISC-V: integrare OP-TEE, medii de execuție de încredere de tip SEV
  • Securitatea lanțului de boot: rădăcină 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
  • Integrare criptografie post-cuantică (PQC) pentru procesoare RISC-V de generație viitoare
  • Tehnici de atenuare a atacurilor side-channel: programare constantă în timp, mascare și generatoare de numere aleatoare hardware

Design Avansat de Arhitectură Personalizată și Extensii ISA

Arhitectură Specifică Domeniului și Extensii Personalizate de Instrucțiuni

  • Metodologie de design a extensiilor ISA: codare, tabele de codare, analiza impactului ABI și procesul de trimitere a specificațiilor RISC-V International
  • Design de registri personalizați cu CBAR (Custom Base Address Registers) pentru expedierea operanzilor
  • Pipeline-ul de instrucțiuni, detectarea hazardurilor și modificări ale pipeline-ului pentru extensii personalizate

Verificare și Validare a Modificărilor Arhitecturale Personalizate

  • Design de banc de test pentru extensii personalizate: generare de stimul direcționat vs. aleatoriu
  • Framework-uri de testare de regresie și verificare bazată pe acoperire pentru modificări arhitecturale
  • Testare de interoperabilitate: asigurarea funcționării instrucțiunilor personalizate în limitele constrângerilor ABI

Aplicații RISC-V Critice de Siguranță și Automotive

Conformitate Standarde de Siguranță Funcțională și Automotive

  • Conformitate ISO 26262 pentru procesoare automotive RISC-V
  • Clasificare ASIL-Q și dezvoltare manual de siguranță pentru IP-uri de siliciu RISC-V
  • Gestionare deterministă a întreruperilor, perechi de nuclee lockstep și protecție a memoriei pentru sisteme RISC-V critice de siguranță

Aplicații Industriale în Timp Real și Edge Computing

  • Conformitate IEC 61508 SIL și planificare deterministă pe platforme multicore RISC-V
  • Dezvoltare gateway IoT industrial cu RISC-V: conectivitate, analiză la margine și sisteme de actualizare firmware OTA

Proiect Capstone: Dezvoltare End-to-End a unui Sistem RISC-V

Proiect pe Întreg Ciclul de Viață

  • Specificația arhitecturii: design extensii ISA și configurație nucleu pentru un caz de utilizare definit
  • Implementare RTL în SystemVerilog cu bănci de test UVM și acoperire de verificare formală
  • Prototipare FPGA, dezvoltare firmware boot și integrare stivă drivere bare-metal
  • Personalizare BSP Linux și lanț de tool-uri pentru nucleul RISC-V personalizat
  • Implementare sarcini AI: integrare NPU, cuantizare model și benchmarking de performanță
  • Validare securitate: aplicare PMP, boot securizat și benchmarking de accelerare criptografică
  • Documentație arhitecturală tehnică, analiză strategie IP și prezentare echipei cross-functional

Cerințe

Niciunul.

 21 Ore

Numărul de participanți


Pret per participant

Mărturii (2)

Cursuri viitoare

Categorii înrudite