Я подустал от мрачных текстов и вспомнил о своей давней мечте. За 20 с хвостиком лет работы в Интел у меня развеселых историй накопилось на целую книгу. Хотелось в ретроспективе посмотреть на некоторые события, участником которых мне довелось быть. И еще хотелось отдать дань уважения компании и людям, с которыми мне посчастливилось работать. Я уже даже название придумал – Made at Intel. Понятно, что пока я был внутри конторы, речь о публикации этих баек идти не могла. Я сам подшучивал, что для публикации нужно правильно выбрать время. В смысле сначала уволиться, а потом публиковать, а не быть уволенным вследствие публикации. :) Однако примерно 2 года назад я Интел покинул, и казалось бы меня уже ничего не сдерживало. Но тут, как всегда – то перо поломается, то струна порвется, то еще какая бяда приключится. К тому же на то чтобы писать книжку – это же рeшимости набраться надо... И вот – вчера я решил, что большое надо начинать с малого. Буду писать по главке и выкладывать сюда - собирать фидбек. Так мало –помалу и наберется.
Итак, сегодня вашему вниманию представляется первая глава, в которой эволюция архитектур Intel рассматривается с точки зрения ... истории религиозных течений. Да –да, не удивляйтесь, архитектура вычислительных устройств –это одна из самых религиозных вещей. Не думайте, что все решения по Instruction Set Architecture принимаются исключительно на основе анализа данных – это совсем не так. Скорее похоже на средневековое государство – тут есть немного бизнеса, побольше политики и очень много религии. Все просто – почти любой эксперимент в этой области растягивается на годы и обходится в миллиарды долларов. Хуже всего, что в процессе дизайна можно давать лишь приблизительные оценки ключевых характеристик – частоты, производительности, энергопотребления, температурной карты. То, как все оно будет на самом деле становится понятным уже только тогда, когда чип выходит из печки. Да сейчас в этой области уже накоплен определенный опыт и наши оценки становятся несколько точнее, но и только. А 20 лет назад этих знаний было куда меньше. И пионеры, подобные Интел двигались в темноте на собственный страх и риск. Разумеется, в таких условиях на первый план выходит кто во что ВЕРИТ. Ну да – еще кто лучше говорить умеет. Поэтому лучшие архитекторы приходят из школ с углубленным изучением богословия. :)
Мы на Школе Синтеза двадцать суббот учили школьников и студентов проектировать процессоры на FPGA. Для выпуска мы решили пригласить крутых топов, и на наше удивление, откликнулись сразу семеро:
1. Александр Редькин, гендир и основатель компании Syntacore, которая разрабатывает будущий флагман российcких процессоров для линуксных ноутбуков - суперскаляр с внеочередным исполнением инструкций, совместимый по системе команд с архитектурой RISC-V.
2. Сергей Сергеевич Шумилин - заместитель директора по науке компании Миландр, российского лидера по разработке микроконтроллеров, пионера лицензирования ядер ARM и надежды российcких пользователей ПЛИС.
3. Николай Суетин - главный микроэлектронщик фонда Сколково, бывший руководитель R&D Интела в России.
4. Сергей Михайлович Абрамов - член-корреспондент РАН, руководитель разработки суперкомпьютера СКИФ и других HPC проектов.
5. Игорь Рубенович Агамирзян - бывший менеджер Микрософта, Российской Венчурной Компании, вице-президент Высшей Школы Экономики и программист.
6. Александр Тормасов - ректор Иннополиса, Chief Scientist компании Parallels, гуру виртуализации, лектор по компьютерной архитектуре.
7. Тимур Палташев - известный специалист по архитектуре компьютерной графики, c 25-летним опытом в Silicon Valley и работой с питерским ИТМО.
UPD: Потом присоединились:
8. Окунев Константин Евгеньевич - Директор по технологическому развитию ГК «Элемент»
9. Максимов Евгений Викторович - Директор по развитию экосистемы и образовательных инициатив Группы компаний YADRO
Вообще мы планировали бОльшую часть времени в субботу разбирать микроархитектурные задачки на верилоге, но раз так, то будем устраивать устраивать сессию на тему "лидеры индустрии и академии расскажут, какие следущие шаги предпринять после решения микроархитектурных задачек, чтобы стать лидерами индустрии и академии". И ответят на вопросы.
Это состоится в субботу 23 апреля в Капсуле №2 Технопарка Сколково в 12:00.
В конце февраля 2022 года крупнейший тайваньский производитель полупроводников TSMC объявил о прекращении поставок и производства отечественных микропроцессоров из-за новых санкционных ограничений, введённых Бюро экспортного контроля Минторга США в ответ на военные действия на Украине. Под удар попали дизайн-центры МЦСТ, Байкал Электроникс, Ядро, НТЦ «Модуль», МТЦ «Элвис». Это буквально задушило все существующие и планируемые разработки микропроцессоров, включая всю линейку процессоров Байкал и практически все процессоры Эльбрус. Прямо сейчас Байкал Электроникс находится в подвешенном состоянии, поскольку производство порядка 200 тысяч процессоров на TSMC уже оплачено, 150 тысяч кристаллов готовы, но их предстоит корпусировать и ещё 50 тысяч чипов должны находиться в производстве. Ситуация критическая – никто не знает что будет дальше и вероятность того, что в дальнейшем с российскими разработчиками микросхем не будет работать ни одна фабрика в мире, включая китайские, выше 50%. На данный момент положение микроэлектронного производства в России таково, что ни одна процессорная разработка малой топологии невозможна по определению – у нас просто нет собственных производственных мощностей.
Примечание. Радиус атома кремния составляет 110 пикометров или 0,11 нанометра. Термин «размер узла» в процессе фотолитографии с пометкой «14 нм», «10 нм», «7 нм», «5 нм», «3 нм» и «2 нм» является маркетинговым и не имеет отношения к геометрии транзисторов.
В текущей версии macOS Monterey, при каждом обновлении системы на системе, содержащей чип M1, такой же как и все новые блестящие/быстрые маки с ARM ("Apple Silicon"), процесс обновления обращается в Apple, чтобы получить специальную подпись загрузки, известную на жаргоне Apple как "билет" (он же ticket).
Это делается абсолютно незашифрованным способом, через стандартный открытый 80 порт HTTP (точно такой же протокол, который запрещен для использования сторонними разработчиками приложений в App Store при передаче приватных данных, таких как уникальные идентификаторы, служащие PII) на хост gs.apple.com.
HTTP-запрос включает неизменяемые аппаратные уникальные идентификаторы (серийные номера чипов, известные как ECID), которые функционируют как суперкуки, и они видны вашей локальной сети, вашему интернет-провайдеру (или гостинице, или кофейне), всем, кто следит за сетевыми магистралями, и, конечно же, самим Apple.
Это позволяет любому определить примерное местоположение устройства, даже если он не находится рядом. Из-за того, что он может видеть IP-адрес клиента (что эквивалентно примерно геолокации на уровне города) и серийный номер устройства.
Любой, кто следит за интернет-магистралями, может увидеть, в каком городе находится каждый серийный номер чипа (ECID), и может увидеть, куда они перемещаются, поскольку эти обновления выпускаются несколько раз в квартал.
При каждом обновлении системы делается новый запрос, и пользователям предлагается включить автообновление, включая автоматическое отслеживание.
В Uber все рабочие нагрузки, хранящие состояние, запускают на единой контейнеризованной платформе. Аппаратной основой этой платформы является обширный парк серверов. Среди таких рабочих нагрузок можно отметить MySQL, Apache Cassandra, ElasticSearch, Apache Kafka, Apache HDFS, Redis, Docstore, Schemaless. Во многих случаях они совместно работают на одних и тех же физических хостах.
Речь идёт о 65000 таких хостов, о 2,4 миллионах процессорных ядер и о 200000 контейнеров. Мы постоянно боремся за повышение эффективности использования серверов, делая это ради снижения затрат на их поддержку. Это — важная задача, но до недавнего времени её достойному решению мешал троттлинг процессоров. Это явление указывало на то, что нашим программам выделялось недостаточно ресурсов.
Оказалось, что проблема заключалась в том, как именно ядро Linux распределяет процессорное время между процессами. В этом материале мы расскажем о переходе с квот CPU (квот на ресурсы процессора, CPU quotas) на механизм распределения процессов по процессорам и памяти (cpusets; эта технология ещё известна как CPU pinning — закрепление процессора). Такой переход позволил нам значительно снизить задержки в 99 перцентиле (P99) в обмен на небольшой рост задержек в 50 перцентиле (P50). Это, в свою очередь, позволило нам снизить уровень выделения процессорных ядер во всём нашем серверном парке на 11% благодаря уменьшению различий в требованиях к ресурсам.
Наконец-то пришла пора продолжить изучение возможностей платы Zynq QMTech и SoC XC7Z020. Следующая интересная задача, которую я для себя придумал в качестве обучающей - оснастить плату Wi-Fi модулем Realtek RTL8822CS и, если Wi-Fi модуль будет не нужен, а нужна будет ещё одна флешка - вторым портом для SD-карточки. Если интересны подробности того, как я это всё реализовал - добро пожаловать под кат.
Изначально вторая главазадумывалась только, как шпаргалка по работе из оперативной памяти, но делать и разбираться в этом не очень трудно. Основная "запара" может настигнуть несведущего именно при работе с прерываниями. Собсна, решено объединить.
В свете последних событий (для потомков: гуглим Россия, Украина, 24 февраля 2022), приведших к введению санкций против России в сфере высоких технологий и, в частности, микроэлектроники, я часто слышу вопрос: а что дальше? В каком сейчас состоянии российское микроэлектронное производство? Россия сможет создать полностью локальное производство чипов?
Проектированием простого процессора сейчас никого не удивишь. Любой способный студент может за пару недель написать на верилоге однотактный RISC-V или ARM процессор и синтезировать его для ПЛИС. Процессор будет работать на учебной плате и выполнять простые программы на Си и ассемблере.
Такой процессор можно постепенно усложнять: сделать его конвейерным, добавить кэш и прерывания. Но где находится граница между такими студенческими упражнениями - и взрослыми высокопроизводительными процессорными ядрами, которые стоят в сотовых телефонах и облачных серверах?
На границе между вводным и продвинутым курсом микроархитектуры CPU принято ставить внеочередное выполнение инструкций, именно оно отделяет мальчика от мужа. Эта фича впервые появилась еще в 1960-е годы в суперкомпьютерах CDC 6600 и IBM 360/91, но проникла в персоналки с PentiumPro только в 1996 году и в Apple iPhone в 2012 году.
Именно внеочередное выполнение инструкций - главная козырная карта самого горячего процессорного проекта российской микроэлектроники - двухгигагерцового RISC-V процессора для ноутбуков от компании Ядро / Syntacore. Этот проект был объявлен в прошлом году. Что с ним станет в результате известных событий?
Если вы собираетесь собеседоваться в Apple или Байкал на одну из позиций по проектированию или верификации систем на кристалле (System-on-Chip - SoC), вам совершенно абсолютно точно нужно подготовиться к вопросам по пересечению тактового домена (Clock Domain Crossing- CDC). В SoC типа айфона есть много разных блоков, которые работают на разной тактовой частоте. Чтобы передача данных между ними не глючила, нужно 1) знать почему она может глючить; 2) владеть приемами, которые позволяют избегать этих глюков и 3) четко понимать как используемые приемы влияют на пропускную способность соединения.
Подготовиться к этой секции интервью нужно основательно. Если вы только почитаете про метастабильность в Харрис & Харрис и начнете выкручиваться в стиле ответов Алисы Тепляковой "а, метастабильность ... даа, синхронайзеры ... ммм ... асинхронные FIFO ..." - то тройку на экзамене у жалостливого преподавателя нетопового университета стран бывшего СССР вы может и вытяните, но хорошую работу в коммерческой компании не выиграете.
Как же подготовиться? В Америке по такому вопросу готовят на шестичасом семинаре, который стоит $800 с каждого ученика в классе. Но в России группа энтузиастов подготовила бесплатный семинар, на основе как открытых статей автора американского семинара Клифа Каммингса, так и практикума из МИЭТ и собственных лабораторных занятий.
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.
