Andrew Huang og Sean Cross, der designede open source-laptop'en Novena og smartphoneplatformen Precursor, præsenterede Baochip-1x open source SoC på 39C3-konferencen (Chaos Communication Congress). Chippen er designet til brug med Xous-mikrokerne-operativsystemet, som Andrew og Sean har udviklet de sidste fem år. Skemaer, hardwareblokbeskrivelser i Verilog, simulator og tilhørende designdokumentation er tilgængelige under CERN OHL 2.0 open source-licensen. Xous-operativsystemkoden er skrevet i Rust og distribueret under Apache 2.0-licensen.
Manglen på et rimeligt kompromis på chipmarkedet, der kombinerer letvægtsdesign med evnen til at køre sikre systemer, nævnes som årsagen til at skabe en brugerdefineret SoC. Det bemærkes, at to yderpunkter er blevet udbredte inden for indlejret enhedshardware: fuldt funktionelle chips med en hukommelsesstyringsenhed (MMU), designet til at køre store platforme baseret på kernen. Linuxog nedskalede chips uden MMU'er, der bruger operativsystemer som Zephyr, chibios eller rt-thread, som ikke giver tilstrækkelige sikkerhedsgarantier.
Skaberne af Baochip-1x-chippen forsøgte at kombinere den lette natur af MMU-løse ARM-mikrocontrollere med hukommelsesisoleringsfunktionerne hos fuldgyldige CPU'er. Baochip-1x's MMU muliggør brugen af pagineret virtuel hukommelse til procesisolering. Xous OS kombinerer virtuelle hukommelsesfunktioner med lånecheckeren fra Rust-sproget for at skabe en sikker og effektiv mekanisme til asynkron meddelelsesoverførsel mellem processer. Den implementerede interproceskommunikationsmodel muliggør adskillelse af forskellige opgaver, samtidig med at en minimal kernestørrelse opretholdes.
Baochip-1x SoC'en inkluderer en 32-bit VexRiscv CPU baseret på RISC-V instruktionssætarkitekturen (RV32-IMAC) med understøttelse af Sv39 adresseoversættelsesskemaet (virtuel hukommelse) og en quad-core BIO I/O accelerator baseret på PicoRV-designet og understøttelse af RV32E instruktionssættet. VexRiscv opererer ved 400 MHz og BIO ved 800 MHz. SoC'en er udstyret med 2 MB SRAM og 4 MB ikke-flygtig RRAM. Det første parti chips vil blive fremstillet i andet kvartal af 2026 hos TSMC ved hjælp af en 22nm-proces (TSMC22ULL).
Xous-operativsystemet understøtter processer og tråde og er baseret på en kompakt mikrokerne og et sæt servere (serviceimplementeringer), der kommunikerer via en asynkron meddelelsesoverførselsmekanisme i QNX-stil. Servere lytter efter meddelelser og udfører den tilhørende Rust-kode. Kernen er ansvarlig for at levere meddelelser til serverne. serverallokering processortid og overførsel af hukommelsesejerskab fra én server til en anden.
Kernen kører en minimal mængde kode (kernestørrelsen er 4 KB), og så meget funktionalitet som muligt flyttes til brugerområdet. Blandt andet implementerer brugerområdet primitiver til synkronisering, opgaveplanlægning, hukommelsesallokering, hardwareinteraktion og netværk. En grafisk brugerflade implementeres også som en tjeneste. server (grafikserver). Et andet karakteristisk træk ved Xous er, at det tilbyder en implementering af standard C-biblioteket skrevet i Rust.
Kilde: opennet.ru
