Процессоры

В истории Кремниевой долины встречались разнообразные взлеты и падения, но немногие из них оставили свой яркий след в истории полупроводниковой индустрии. Большинство ранних компаний сегодня назвали бы стартапами, но несмотря на перспективное будущее, множество смелых идей и громких проектов, львиная доля обитателей калифорнийской мекки, оседлавших волну технологических инноваций, закончили свой путь уже в 80-х. Но два гиганта, прекрасно знакомых каждому сегодня – компании Intel и AMD – продолжали конкурировать на протяжении десятилетий, пока один из них крепко не закрепился в звании лидера рынка. Несмотря на множество достижений и новаторских технологий, компания AMD столкнулась с рядом кризисов, из-за чего уже к концу 2000-х годов капитализация стала резко сокращаться, а перспективы – постепенно затухать. В 2015 году компании уже предрекали банкротство, даже не предполагая, что назначенный незадолго до этого директор Лиза Су в считанные годы перевернет представление о том, на что способен толковый руководитель в Кремниевой долине.

Данная статья пишется с несколькими целями: изложить возможные методы повышения быстродействия стековых процессоров, собрать попутно небольшую библиографию, и закрепить на данный момент что мне известно в этой области. Статья или точнее пост, выйдет крайне сухим и лапидарным.

Статья очень обзорная, даже поверхностная и в ней я не буду углубляться в детали реализации, так как основной целью является сбор и публикация в одном месте тех сведений которые остаются малоизвестными широкой общественности, что бы можно было проводить работу вокруг уже стабильного текста. Малоизвестность их, связана и с недоступностью патентных баз, с тем что некоторые исследования либо недавние, либо только относительно недавно попали в открытый доступ и пылились в архивах.

Часть положений не имеет ссылок на литературу., в силу не полной разработанности темы. И еще потому, что это довольно общеизвестные факты, которые легко найти. А так же потому, что упор сделан на то что неизвестно широким массам общественности.

Широко распространено мнение, что стековые процессоры являются тупиковой ветвью развития, я считаю что это не так. Многие люди полагают, что в стековом процессоре нельзя реализовать те же решения, которые в регистровых процессорах являются основными причинами повышения производительности. Поэтому на сегодняшний момент, стековые, форт -процессоры, в основном используются во встраиваемых системах. Это обусловлено не только их принципиальной ограниченностью, но и основным полем деятельности их разработчиков. Я полагаю, что стековые процессоры могут быть не только процессорами реального времени, но и процессорами общего назначения, пригодными для десктопного и серверного использования.

Проанализируем объявление о приеме на работу в Теслу на позицию джуниор-проектировщика процессора для AI автопилота автомобиля (скриншот ниже). Как мы видим, от соискателя требуется понимание микроархитектуры процессора, проектирование на уровне регистровых передач используя язык описания аппаратуры Verilog, а также понимание, как проектирование логики влияет на временные задержки. Иными словами, соискатель должен понимать, как связаны его строки на верилоге с гигагерцами синтезируемого из них процессора. А понимаете ли это вы?

До текущего момента, отладка С кода для ZX Spectrum была возможна только в некоторых эмуляторах. В предыдущей статье описан процесс написания отладчика, который использовал цепочку gdb-клиент (z88dk) <-> gdb-протокол <-> gdbserver (эмулятор Fuse).

В этой статье описан процесс написания "железного" отладчика для ZX Spectrum, то есть такого, в котором и непосредственно целевой код и код отладчика выполняет один и тот же z80. Как и в случае с эмулятором, используется сетевой протокол gdb, для этого требуется сетевой адаптер Spectranet, который постепенно собирает вокруг себя значительное (англоязычное) сообщество.

Также в статье описана реализация "точек останова" — механизма, без которого не может обойтись ни один отладчик.

Каждый год мы видим очереди фанатов, которым не терпится первыми прикоснуться к только что выпущенному новому айфону. А хотите узнать, как выглядит смартфон за два года до начала его продаж в магазине? Он в это время уже существует, как набор файлов в компьютерах проектировщиков его системы на кристалле.

Что же видит проектировщик Apple на своем экране? Завесу над этой тайной поможет над приоткрыть знаменитый в узких кругах блоггер Джон Кули (John Cooley), который начал свой вебсайт deepchip.com еще в 1990-е годы. Джон собирает всякие слухи, сливы и мнения тысяч инженеров больших электронных компаний, стартапов и контракторов, которые потом все это с большим интересом читают.

Когда-то в 2015 году, Джон опубликовал заметку "За закрытыми дверями", на основе анонимных емейлов от 36 инженеров. Аккурат в это время Apple переходил на собственные версии CPU и GPU (до этого Apple использовал готовые ядра от ARM и Imagination Technologies). Заметка выглядела так:

Недавно здесь была опубликована великолепная статья, сравнивающая архитектуры с технической точки зрения. И мне пришла идея написать статью про три популярных архитектуры со стороны развития бизнеса: какая их них более интересна и может принести больше денег.

Первые тесты процессора Эльбрус-16С. Появилась возможность протестировать инженерный процессор Эльбрус-16С и сравнить его со своим предшественником Эльбрус-8СВ.

Сегодня в мире существует совсем немного специализированных процессоров, чипов или крупномасштабных систем, которые можно отнести к нейроморфным. Про нейроморфные вычисления в целом мы уже говорили, про нейроморфные чипы тоже, а в этой статье  расскажем о самых заметных на сегодня реализациях. Попытаемся раскрыть их суть, разобрать отличительные черты и выделить некоторые особенности.

Ну и как всегда, больше деталей на нашем инженерном портале.

В начале 2020-го года в сети появляется новость о том, что РЖД собирается купить 15 тысяч компьютеров на базе процессоров Эльбрус, потратив на это около 1 млрд руб. Никого не смущает, что тендер заявлен на пятое февраля 20-го года, а конечная дата поставки 25 мая того же года, - кто работал с МЦСТ, тот поймет почему срок нереальный, партии процессоров там "копеечные" и ждать надо долго пока наберут заказов.

"Тайна сия велика есть" (Послания апостола Павла к ефесянам (5, 32))

Китай произвел за 2021 год более 359.4 миллиарда микросхем. Сколько микросхем и полупроводников производит Россия в год? Где найти детальную информацию сколько микросхем, полупроводников и каких типов производит Российская микроэлектронная промышленность?

Небольшой обзор китайского мини ПК Topton Mini PC на базе мобильного процессора AMD Ryzen 5000U серии. Конкретно мой экземпляр оснащён процессором AMD Ryzen 3 5400U (4 ядра, 8 потоков, 2.6 - 4.0 ГГц, интегрированное видео AMD Radeon Vega 6).

Компьютер приобретался пустой (barebone), память и WiFi модуль приобретал отдельно, SSD NVMe модуль у меня уже был (таких модулей можно вставить два в этот мини ПК). Стоимость пустого ПК получилась 25 000 р.

В обзоре я описываю свои впечатления об этом мини ПК, есть небольшое сравнение с Intel NUC, который хоть и дороже на 13 000 р., но проигрывает в производительности (по тестам).

"Напишите на доске код на верилоге для FIFO" - это популярный вопрос во время интервью в компании типа Apple и AMD, причем у него есть вариации для всех уровней инженеров, так как существуют десятки типа реализаций FIFO: на D-триггерах, встроенной SRAM памяти или на массиве D-защелок; с одном или двумя тактовыми сигналами; с одним, двумя или N вталкиваниями / выталкиваниями в одном такте; с разделяемой несколькими FIFO общей памятью; с парой указателей для записи/чтения и с хранением элементов в виде связанного списка; FIFO позволяющее undo; FIFO позволяющие потери данных; всякая экзотика типа FIFO шириной ноль итд.

Если человек не в теме или не понял вопроса, он может начать "запускаем GUI от Xilinx, вносим параметры и инстанциируем сгенерированный код". Это вызывает реакцию, как если бы школьная учительница геометрии спросила "найдите гипотенузу" и школьник бы ткнул пальцем в гипотенузу и с улыбкой ответил "вот она!"

Получив свой экземпляр (заказал еще до того как вышел LicheeRV Dock), я конечно же полез за официальной инструкцией к производителю...

В принципе, я никогда не интересовался продуктами вроде Banana Pi или Orange Pi от Allwinner, взглянув на официальное чудо, я понял почему от этих продуктов все так воротят нос:

— Прошивки для не китайцев "заботливо" лежат на MEGA (хочешь качать - плати деньги...)

— Для прошивки карт используется "замечательный" инструмент под названием PhoenixCard (судя по китайским форумам он не слушается даже китайцев), который работает под Windows (что всегда хорошо!)

— Официальный "SDK" обернут вместе c rootfs и разбит на архивы общей суммой >10 Gb (да-да и лежит на MEGA - то есть все равно заплатишь)

— И изюминка - все образы в комплекте расчитаны на карты ёмкостью больше 16 Gib (у наших друзей написано 16 GB - card_needs_≥16GB.txt)

Квест про реверс (он в конечном счете не понадобился) и печальное ковыряние палкой данного продукта жизнедеятельности (то что я собрал с помощью SDK, так и не заработало...) мы опустим, так как, я наконец наткнулся на гайд для Sipeed Nezha от дяди Samuel'a Holland'a спасибо ему за это огромное...