Рубрика «fpga»

У вас бывает такой сон: вы оказываетесь на экзамене или выступаете перед некоторой аудиторией, и вдруг осознаете, что вы вообще не готовились и сейчас прийдется импровизировать. Именно в такой ситуации, но не во сне, а в реале, я оказался перед майскими праздниками в Москве, куда прилетел из Калифорнии, чтобы провести трехдневный семинар для тщательно отобранных школьников ведущих московских физматшкол. Под эгидой РОСНАНО, в гимназии РУТ (МИИТ) и в присутствии преподавателей из МИЭТ, МИРЭА, МИФИ, МЭИ и ВШЭ МИЭМ.

Московские коллеги на меня понадеялись, и теоретически я должен был бы привезти с собой пошаговые инструкции и примеры разнообразных упражнений на плате с микросхемой реконфигурируемой логики. Реально у меня была куча каких-то примеров для других плат, из которых я в суматохе перелетов и других мероприятий ничего не построил.

Поэтому я взял некий универсальный пример, который написал полтора года назад, сидя в самолете Алма-Ата — Астана, выкинул из примера все внутренности и начал со школьниками его наполнять, без жесткого плана чем. И как ни странно — это получилось. В процессе наполнения возникли поучительные моменты цифровой схемотехники и языка описания аппаратуры Verilog, которые при планировании бы не возникли.

4 июня я с коллегами по Wave Computing провожу похожий семинар в Лас-Вегасе, но только для взрослых, а 8-19 июля помогаю МИЭТ провести летнюю школу в Зеленограде. Планы этих мероприятий (не окончательные, а для обсуждения в группе преподавателей и инженеров, в том числе здесь, на Хабре) — в конце поста.

Как я не готовился и провел роснановский семинар по ПЛИС-ам в Москве. Планы сделать то же в Лас-Вегасе и Зеленограде - 1
Читать полностью »

Небольшое вступление:

Идея написания собственного ядра появилась после прохождения школы-семинара по цифровой схемотехнике в городе Томске. На данном мероприятии проводилось знакомство с текущими языками описания аппаратуры (Verilog HDL и VHDL), а также с небольшим процессорным ядром schoolMIPS. Для понимания устройства ядер было принято решение изобрести собственный велосипед, следуя по пути развития schoolMIPS, но взяв за основу другую систему команд. Вследствие роста популярности RISC-V и открытости его системы команд (MIPS на момент начала написания ядра не имел открытую систему команд) для осуществления разработки будущего ядра был выбран набор инструкций RISC-V, а именно RV32I. RV32I имеет небольшой набор базовых инструкций (37 без учёта специальных) и при желании его можно расширить, например, добавив инструкции целочисленного умножения и деления (RV32M) или поддержку сокращённых инструкций (compressed instructions) (RV32C). Также данный проект задумывался как образовательный, поэтому было решено по максимуму увеличить наглядность работы ядра для эффективной демонстрации его работы.

По аналогии с schoolMIPS были реализованы следующие версии ядра:

  1. Однотактная версия (00_simple_risc_v_cpu).
  2. Однотактная версия с поддержкой инструкций lw/sw (load word/store word) (01_simple_risc_v_cpu_lwsw).
  3. Конвейерная версия (5-ти стадийный конвейер) (02_pipe_risc_v_cpu).

На текущий момент описывается следующая версия ядра (03_pipe_risc_v_cpu_fc) с полным набором команд RV32I (без учёта некоторых специальных).

Читать полностью »

Реплика БЭСМ-6 на ПЛИС - 1
Kristopher Doern, CC-BY-SA 4.0

Эмулятор БЭСМ-6 на основе SIMH существует достаточно давно, но многие ретрокомпьютерщики считают реплику на ПЛИС чем-то средним по аутентичности между эмуляцией и реальным железом. Оказывается, уже примерно два месяца (судя по дате создания файлов LICENSE и README.md) ведётся работа и над таким проектом.Читать полностью »

Плата расширения ОЗУ для Apple IIgs - 1

Предлагаемая плата расширения ОЗУ для компьютера Apple IIgs выполнена на микросхемах NEC uPD424400-70 от нескольких 1-мегабайтных SIMM-модулей. Каждая из таких микросхем хранит 1 М полубайт и размещена в 26-выводном корпусе типа SOJ.

Компьютер Apple IIgs выполнен на процессоре 65C816 — 16-битном, но с 8-битной шиной данных. Плата расширения содержит 4 МБ ОЗУ. Память поделена на четыре строки, по 1 МБ в каждой. Строка состоит из двух микросхем по 1 М полубайт, таким образом, всего потребовалось восемь микросхем.Читать полностью »

Привет! Хочу внести свою посильную лепту в продвижение ПЛИС. В этой статье я постараюсь объяснить, как на языке VHDL описать устройство, управляющее семисегментным дисплеем. Но перед тем как начать, хочу кратко рассказать о том как я пришел к ПЛИС и почему я выбрал язык VHDL.

Где-то пол года назад решил попробывать свои силы в программировании ПЛИС. До этого со схемотехникой никогда не сталкивался. Был небольшой опыт использования микроконтроллеров (Atmega328p, STM32). Сразу после решения освоиться с ПЛИС, встал вопрос выбора языка, который я буду использовать. Выбор пал на VHDL из-за его строгой типизации. Мне, как новичку, хотелось как можно больше возможных проблем отловить на этапе синтеза, а не на рабочем устройстве.

Почему именно семисегментный дисплей? Мигать светодиодом уже надоело, да и логика мигания им не представляет из себя ничего интересного. Логика управления дисплеем с одной стороны сложнее, чем мигание светодиодом (т. е. писать ее интереснее), а с другой достаточно простая в реализации.
Читать полностью »

На днях японская автоматическая станция Хаябуса-2 сбросила бомбу на астероид Рюгу. Космическим кораблем управляет радиационно-устойчивая система на кристалле HR5000 (JAXA2010/101) с 64-битным процессорным ядром MIPS 5Kf. На бортовом компьютере работает операционная система реального времени uITRON, одна из семейства RTOS-ов стандарта TRON, который появился в Японии еще в 1980-е годы и заслуживает отдельного поста.

В этой заметке я кратко опишу, что входит в СнК HR5000 и его процессорное ядро, покажу фотографии двух из ключевых разработчиков линеек MIPS 4K и 5K, а также расскажу, как вы можете поиграться дома на плате ПЛИС с «потомком младшего брата» этого компьютера — 32-битным ядром MIPS microAptiv UP, код которого на языке описания аппаратуры Verilog был основан на MIPS 4KEc.

Как устроен компьютер внутри Хаябусы-2, которая сбросила бомбу на Рюгу. И фотографии его разработчиков - 1
Читать полностью »

Physical unclonable functions: protection for electronics against illegal copying - 1
Source: The online counterfeit economy: consumer electronics, a report made by CSC in 2017

Over the past 10 years, the number of fake goods in the world has doubled. This data has been published in the latest Year-End Intellectual Property Rights Review by the US Department of Homeland Security in 2016 (the most current year tracked). A lot of the counterfeiting comes from China (56%), Hong Kong (36%) and Singapore (2%). The manufacturers of original goods suffer serious losses, some of which occur on the electronics market.

Many modern products contain electronic components: clothes, shoes, watches, jewellery, cars.
Last year, direct losses from the illegal copying of consumer electronics and electronic components in the composition of other goods were about $0.5 trillion.

How to solve this problem?
Читать полностью »

CSTroN — самодельный монитор на винтажной CSTN-матрице с VGA-входом и платой управления на ПЛИС - 1

Что если бы TFT никогда не изобрели? ЖК-монитор с CSTN-матрицей

Вступление

Когда ЭЛТ-мониторы преобладали, в их пользу выдвигали следующий аргумент: несмотря на все усовершенствования, ЖК-дисплеи никогда не превзойдут по качеству изображения трубочные. Они, как и прежде, будут находить применение лишь там, где требуются энергоэффективность и малая толщина [1]. Прошли десятилетия, и теперь мы знаем, правы ли были сторонники этого аргумента. Но сегодня интересно взглянуть на ЖКИ того времени: действительно ли они настолько некачественные? Каково это — смотреть на CSTN-матрицу в 2019 году?Читать полностью »

Недавно вышел бесплатный онлайн-курс в трех частях под названием «Как работают создатели умных наночипов» (1, 2, 3). Он предназначен для профориентации школьников и отличается максимальной конкретностью: вот так выглядит распределение работы в команде проектирования микросхемы, вот на таких концепциях проектирования на уровне регистровых передач построена разработка, и вот такие алгоритмы используются для определения, на сколько мегагерц будет работать проектируемый процессор для компьютера или автомобильной электроники.

Кроме теоретической профориентации, курс можно использовать для отбора школьников на практические летние школы по ПЛИС-ам и проектированию процессоров. Такая школа планируется в этом году в Зеленограде, ее прототип был опробован на Летней школе юных программистов в Новосибирске и на Неделе электроники для школьников в Киеве в позапрошлом году. Можно также попробовать сделать хакатон по аппаратно-реализуемым нейросетям и аппаратной реализации игр с выводом на VGA дисплей (об этом дальше в посте).

Что делают в офисе инженеры в Apple и Intel: профориентационный онлайн-курс современной микроэлектроники для школьников - 1
Читать полностью »

Вытащить YPbPr из Commodore 64 - 1

Commodore 64 — компьютер с огромной библиотекой программ, но с не очень качественным видеовыходом. Микросхема под названием VIC-II генерирует сразу S-Video, причём сигнал цветности — не совсем стандартный, а сигнал яркости — несколько зашумлённый. Но, сняв сигналы с 22 выводов этого чипа, можно с помощью ПЛИС выяснить, что же он выводит на экран в данный момент, и сформировать точно такой же видеосигнал, но YPbPr.Читать полностью »