🥇Linux Foundation zajmie się chipami open source

Linux Foundation uruchomiła nowy kierunek działań — CHIPS Alliance. W ramach tego projektu organizacja będzie rozwijać otwartą architekturę zestawu instrukcji RISC-V oraz technologie tworzenia procesorów opartych na niej. Wyjaśniamy, co dokładnie dzieje się w tym obszarze.

/ фото Gareth Halfacree CC BY-SA

Dlaczego powstał CHIPS Alliance

Łatki chroniące przed Meltdown i Spectre w niektórych przypadkach obniżają wydajność serwerów nawet o 50%. Jednocześnie wciąż pojawiają się nowe odmiany podatności związanych ze spekulacyjnym wykonywaniem instrukcji. O jednej z nich poinformowano na początku marca — specjaliści ds. bezpieczeństwa nazwali ją Spoiler. Ta sytuacja wskazuje na omawianie konieczność przeglądu istniejących rozwiązań sprzętowych i podejść do ich projektowania. W szczególności Intel już przygotowuje nową architekturę swoich procesorów, odporną na Meltdown i Spectre.

Linux Foundation również nie pozostała bierna. Organizacja uruchomiła własną inicjatywę — CHIPS Alliance — której uczestnicy zajmą się rozwojem procesorów opartych na RISC-V.

Jakie projekty są już rozwijane

W gronie uczestników CHIPS Alliance są Google, Western Digital (WD) i SiFive. Każda z tych firm zaprezentowała własne rozwiązania. Przyjrzyjmy się niektórym z nich.

RISCV-DV

Technologiczny gigant udostępnił jako open source platformę do testowania procesorów opartych na RISC-V. Rozwiązanie losowo generuje instrukcje, które pozwalają pozwalają sprawdzić poprawność działania urządzenia: testują procesy przejścia, stos wywołań, CSR-rejestry i inne elementy.

Na przykład, tak wygląda klasaodpowiadająca za przeprowadzenie prostego testu instrukcji arytmetycznych:

class riscv_arithmetic_basic_test extends riscv_instr_base_test;

  `uvm_component_utils(riscv_arithmetic_basic_test)
  `uvm_component_new

  virtual function void randomize_cfg();
    cfg.instr_cnt = 10000;
    cfg.num_of_sub_program = 0;
    cfg.no_fence = 1;
    cfg.no_data_page = 1'b1;
    cfg.no_branch_jump = 1'b1;
    `DV_CHECK_RANDOMIZE_WITH_FATAL(cfg,
                                   init_privileged_mode == MACHINE_MODE;
                                   max_nested_loop == 0;)
    `uvm_info(`gfn, $sformatf("riscv_instr_gen_config is randomized:n%0s",
                    cfg.sprint()), UVM_LOW)
  endfunction

endclass

Według słowami Według deweloperów platforma wyróżnia się na tle podobnych rozwiązań tym, że pozwala kolejno sprawdzić wszystkie komponenty układu, w tym blok pamięci.

Protokół OmniXtend

To protokół sieciowy od WD, który zapewnia spójność pamięci podręcznej podczas przesyłania danych przez Ethernet. OmniXtend umożliwia bezpośrednią wymianę danych z pamięcią podręczną procesora i służy do podłączania różnego rodzaju akceleratorów: GPU lub FPGA. Nadaje się również do budowy systemów opartych na kilku chipach RISC-V.

Protokół jest już obsługiwany przez chipy SweRV, przeznaczone do przetwarzania danych w centrach danych. SweRV to 32-bitowy, dwupotokowy procesor superskalarny wykonany w 28-nanometrowym procesie technologicznym. Każdy potok ma dziewięć etapów, co pozwala ładować i wykonywać kilka instrukcji jednocześnie. Układ pracuje z częstotliwością 1,8 GHz.

Generator Rocket Chip

To rozwiązanie firmy SiFive, założonej przez twórców technologii RISC-V. Rocket Chip to generator rdzeni procesorów RISC-V w języku Chisel. To to zestaw parametryzowanych bibliotek wykorzystywanych do tworzenia SoC.

Jeśli chodzi o Chiselto język opisu sprzętu oparty na Scali. Generuje niskopoziomowy kod w Verilogu, który jest wykorzystywany jest odpowiedni do przetwarzania na ASIC i FPGA. Dzięki temu umożliwia stosowanie zasad OOP przy projektowaniu RTL.

Perspektywy sojuszu

Eksperci twierdzą, że inicjatywa Linux Foundation sprawi, iż rynek procesorów stanie się bardziej demokratyczny i otwarty na nowych graczy. W IDC zauważająuważają, że rosnąca popularność takich projektów pozytywnie wpłynie na rozwój technologii uczenia maszynowego i systemów AI jako całości.

Linux Foundation zajmie się chipami open source
/ фото Fritzchens Fritz PD

Rozwój procesorów open source pozwoli również obniżyć koszty projektowania niestandardowych chipów. Stanie się tak jednak tylko wtedy, gdy społeczności Linux Foundation uda się przyciągnąć wystarczającą liczbę programistów.

Podobne projekty

Nad projektami związanymi z otwartym sprzętem pracują także inne organizacje. Przykładem może być konsorcjum CXL, które w połowie marca zaprezentowało standard Compute Express Link. Technologia jest odpowiednikiem OmniXtend i również łączy CPU, GPU oraz FPGA. Do wymiany danych standard wykorzystuje magistralę PCIe 5.0.

Kolejny projekt rozwijający technologie procesorowe to MIPS Open, który pojawił się w grudniu 2018 roku. Inicjatywę stworzył startup Wave Computing. Twórcy planują otworzyć dla społeczności IT dostęp do najnowszych 32- i 64-bitowych zestawów instrukcji MIPS. Start projektu oczekiwane zaplanowano na najbliższe miesiące.

Ogólnie podejście open source staje się powszechnie przyjętym standardem nie tylko w oprogramowaniu, ale także w sprzęcie. Takie projekty wspierają duże firmy. Można więc oczekiwać, że już w najbliższej przyszłości na rynku pojawi się więcej urządzeń opartych na otwartych standardach sprzętowych.

Najnowsze wpisy z naszego firmowego bloga:

Posty z naszego kanału Telegram:

Źródło: habr.com