SHAKTI - Микропроцессор және микроконтроллер - SHAKTI - Microprocessor & Microcontroller - Wikipedia

Шакти
Негізгі ақпарат
ЖобалағанҮндістан технологиялық институты, Мадрас
Жалпы өндірушілер (лер)
Сәулет және классификация
ҚолдануSoC, даму тақталары, IOT негізделген бағдарламалық платформа
Нұсқаулық жиынтығыШАКТИ
НұсқаулықRISC-V
Үлгі (лер)
  • E-класс
  • C-класы
  • I-класс
  • M-класс
  • S-класс
  • H-класы

SHAKTI - Reconfigurable Intelligent Systems Engineering (RISE) тобының алғашқы көзі ашық бастама. Үндістан технологиялық институты, Мадрас бірінші жергілікті өнеркәсіптік процессорды дамыту. SHAKTI бастамасының мақсаты opensource өндірісі деңгейіндегі процессорды, чиптердегі толық жүйені (SoCs), өңдеу тақталарын және SHAKTI негізделген бағдарламалық платформаны құруды қамтиды. Команданың негізгі бағыты нарықтағы коммерциялық ұсыныстармен бәсекеге қабілетті SoC-ті дамытуға арналған сәулет зерттеулері болып табылады. SHAKTI үшін барлық бастапқы кодтар Калифорния, Беркли Университетінің өзгертілген BSD лицензиясына сәйкес алынған. Жоба қаржыландырылды Электроника және ақпараттық технологиялар министрлігі (MeITY), Үндістан үкіметі.[1]

Жаңа shakti микроконтроллерінің прототиптік нұсқасы.

Процессорлар

ШАКТИ процессорлар негізделген RISC-V БҰЛ. Процессорлар 22 нм-ге негізделген FinFET технология. SHAKTI нарықтың әр түрлі сегменттеріне тамақтана отырып, жол картасы аясында процессорлар отбасын көздеді. Олар кең негізде «Негізгі процессорлар», «Көп ядролы процессорлар» және «Тәжірибелік процессорлар» болып жіктелді. E және C сыныптары - бұл Интернет заттары (IoT), ендірілген және жұмыс үстелі нарықтарына бағытталған алғашқы байырғы процессорлар жиынтығы. Процессордың дизайны кез-келген роялтиге жатпайды және BSD модификацияланған лицензиясына сәйкес ашық негізде ұсынылған.[2]

SHAKTI жобасы RISC-V ISA негізінде процессорлардың 6 нұсқасын құруға бағытталған.

Процессорлардың негізгі класы

Электрондық сынып

E-класс 32/64 бит микроконтроллерлер қуаты төмен және төмен компьютерлік қосымшаларға бағытталған RISC-V ISA барлық кеңейтімдерін қолдауға қабілетті. E-класс - бұл кремнийде жұмыс жиілігі 200 МГц-тен төмен, 3 сатылы құбыр. Ол қарсы қойылған ҚОЛ M-сыныбы (CorTex-M серия) ядролар. Ол нақты уақыт режиміндегі операциялық жүйелерді басқара алады FreeRTOS, Зефир және eChronos. E-класс процессорының нарық сегменттері Smart-карталарды, IoT құрылғыларын, қозғалтқыш басқару элементтерін және роботтандырылған платформаларды қолдайды.[3][4]

E-arty35T - бұл E-классқа негізделген SoC. E-arty35T SoC - бұл 128кб жедел жады бар 32-разрядты электронды класты бір чипті микроконтроллер. Онда 32 жалпы мақсаттағы кіріс (GPIO) түйреуіштері бар (оның ішіндегі жоғарғы 16 GPIO түйреуіштері светодиодтар мен ажыратқыштарға арналған), платформа деңгейінің үзіліс контроллері (PLIC), есептегіш, 2 сериялық перифериялық (SPI), 2 әмбебап асинхронды Қабылдағыш таратқышы (UART), 1 интегралды схема (I2C), 6 импульстік ен модуляторы (PWM) және кіріктірілген Xilinx аналогты-сандық түрлендіргіш (X-ADC).[5]

С класы

C-класс дегеніміз - бұл 64-биттік контроллер класы, орта деңгейге енгізілген бағдарламаға бағытталған. Өзегі MMU қолдауымен және Linux және Sel4 сияқты операциялық жүйелерді басқара алатын, жоғары деңгейге оңтайландырылған, тапсырыс бойынша 6 кезеңнен тұратын дизайн. Бұл стандартты RV64GC ISA кеңейтімдерінің көмегімен өте конфигурацияланған. Ол 200-800 МГц-ден асатын орта деңгейлі есептеу жүйелеріне бағытталған. Оны 2 ГГц-ге дейін теңшеуге болады. Ол ARM's Cortex A35 / A55 қарсы орналасқан. Осы кластың қолданбалы домені ендірілген жүйелерден, моторды басқару, IoT, сақтау, өндірістік қосымшалардан бастап арзан, өнімділігі жоғары Linux негізіндегі қосымшалар, шлюздер және т.б.[3][4]

C-arty100T - бұл C классының айналасында орналасқан SoC. C-arty100T SoC - бұл 128 МБ DDR3 оперативті жады, 16 жалпы мақсатты енгізу (GPIO) түйреуіштері, платформа деңгейіндегі үзіліс контроллері (ПЛИК), санауыш, 1 әмбебап асинхронды қабылдағыш таратқышы бар 64-разрядты С класындағы микроконтроллер. UART) және 1 интегралды схема (I2C). Ол қуатты өте аз тұтынатын орташа ауқымды қолданбалы жүктемелерге бағытталған және қосымша жадты қорғауды қолдайды.[6]

I-сынып

I-класс - бұл есептеуіш, мобильді, сақтау және желілік платформаларға бағытталған 64 биттік процессор. Оның ерекшеліктеріне кіреді тапсырыстан тыс орындау, көп жұмыс, агрессивті салалық болжам, блокталмайтын кэштер және терең құбыр кезеңдері. Бұл процессордың тактілік жиілігі 1,5-2,5 ГГц құрайды. Қазіргі уақытта команда атомиканы, жадыға тәуелділікті болжауды, нұсқаулық терезесін / жоспарлаушыны оңтайландыруды, кейбір функционалды блоктарды енгізу, өнімділігін талдау / проекциялау, 22 нм процессордағы 1 ГГц жиіліктегі бірінші кесілген мақсатты жиілікті қанағаттандыру үшін оңтайландыру жұмыстарын жүргізуде.[4][7][8]

Көп ядролы процессорлар

М-класс

Максимум сегіз ядролы мобильді класс процессоры, ядролар C және I класты ядролардың тіркесімі болып табылады. M-класс процессорлары жалпы мақсаттағы есептеу, төменгі деңгейлі сервер мен мобильді қосымшаларға бағытталған. Жұмыс жиілігі 2,5 ГГц-ге дейін жетеді. Ол үлкен көлемді, төрт бұрандалы және қосымша NoC матасын қолдайды. M-класс процессорлары қуат пен өнімділіктің әртүрлі мақсаттары үшін оңтайландырылған.[7]

S-сынып

S-класы 64 биттік суперскалар, көп бұрандалы Desktop және Enterprise сервер қосымшаларына бағытталған нұсқа. Оның жылдамдығы шамамен 1,2-3 ГГц болатын 2-16 ядроны қолдайды.[7]

Н класы

H-класс - бұл жоғары параллельді кәсіпорынға, HPC және аналитикалық қосымшаларға бағытталған 64 биттік процессор. Өзектер C немесе I класының тіркесімі болуы мүмкін, негізгі таңдауды басқаратын бір ағынды өнімділік. H-сыныбында 128 ядроға дейін, бір ядрода бірнеше үдеткіш бар.[7]

Тәжірибелік процессорлар

Бұл жоғары қауіпсіздік пен ақаулыққа төзімді процессорды дамытуға бағытталған эксперименталды / ғылыми жобалар.

Т-класс

T-класс жадыға негізделген шабуылдардан ақпаратты қорғауға арналған қосымша аппараттық қолдауды қамтамасыз етуге бағытталған. Оның дизайны кеңістіктік және уақытша жады шабуылдарын азайтуға арналған бірыңғай аппараттық негізге бағытталған.[9]

F-сынып

F-класс - бұл базалық класс процессорының ақауларға төзімді нұсқасы. Ерекшеліктеріне артық есептеу блоктары (мысалы, DMR және TMR), тұрақты ақауларды анықтауға арналған уақытша резервтеу модульдері, блоктық сатылы негізгі конфигурациялар, ақауларды оқшаулау тізбектері, маңызды жад блоктары үшін ECC және артық шиналар маталары жатады.[10]

Тапсырмалар

С класындағы процессорлардың екі тыңдауы орындалды. Олар RIMO және Rise-Creek деп кодталған.

РИМО

RIMO - бұл SHAKTI C класындағы SoC-тің кодталған аты, ол бекітілген Жартылай өткізгіш зертханасы (SCL) Үндістанның ғарышты зерттеу ұйымдары (ISRO) 180 нм технологиялық технологияны қолданып Чандигархта. 144 ш.м. чип 70 МГц дейінгі жиілікте жұмыс істеуге сыналды. Чип 208 істікшелі керамикалық төрт қабатты жалпақ бумаға (CQFP) оралған.[3]

Risecreek

CREEK - бұл SHAKTI C класындағы SoC-тің кодталған атауы INTEL, Орегон, АҚШ 22 нм FinFET технологиялық технологиясын қолданады. 16 шаршы мм чип 350 МГц дейінгі жиілікте жұмыс істеуге сыналды. Чип 208 істікшелі шар торлы массивке (BGA) оралған.[3]

Мушик

Moushik - бұл SHAKTI E-сыныбына негізделген SoC-тің код атауы, ол бекітілген Жартылай өткізгіш зертханасы (SCL) Үндістанның ғарышты зерттеу ұйымдары (ISRO) 180 нм технологиялық технологияны қолданып Чандигархта. Ол 100 МГц жиілікте жұмыс істейді және Ardonyx 1.0 деп аталатын аналық платамен дамыған.[11]

RIMO және Risecreek ерекшеліктері

RIMO және Risecreek кейбір ерекшеліктері:

  • 5 сатылы 64 биттік тәртіпте микроконтроллер барлық тұрақты RISC-V ISA (RV64IMAFD) қолдайды.
  • RISC-V ISA артықшылық спецификациясымен (v1.10) сәйкес келеді және sv39 виртуализация схемасын қолдайды.
  • Қайтару-адрес-стегі бар салалық болжамды қамтиды.
  • Құбырлы IEEE-754 үйлесімді бір және екі дәлдіктегі өзгермелі нүктелік қондырғылар және көп арналы Тікелей жадқа қол жеткізу (DMA) қолдау.
  • 2 x сияқты сыртқы құрылғылар I2C, 2 x UART, 2 x ҚМПИ, а Жөндеуші, 256KB тығыз байланысқан жады, 32-биттік GPIO және кеңейту шинасы, оны қосуға болады FPGA.[3]

Даму тақталары

Е және С класындағы процессорлар үшін даму тақталары бар. Әр түрлі сыныптағы процессорларға арналған тақтайшадағы мәліметтер төменде келтірілген.

E-arty35T

  • E-arty35Бұл SoC SHAKTI E класы негізінде жасалған [14].
  • Бұл Artix 7 35T тақтасына қолдау көрсетеді.
  • Оның 32 биттік E сыныбының қысқартылған нұсқасы бар. Оған I, M, A және C кіреді.[5]

C-arty100T

  • C-arty100Бұл SHAKTI C класына негізделген SoC.
  • C-arty100Tis Artix 7 100T тақтасына қолдау көрсетеді.
  • Оның 64 биттік С класының қысқартылған нұсқасы бар. Оған I, M, A, F, D және C кіреді.[6]

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ «IIT-Madras» Үндістандағы алғашқы микропроцессорды шығарады, Shakti «. NDTV гаджеттері 360. Алынған 2020-04-10.
  2. ^ Гала, Нил; Менон, Арджун; Боддуна, Рахул; Мадхусудан, Г.С .; Камакоти, В. (қаңтар 2016). «SHAKTI процессорлары: жабдықтың бастапқы көзі». 2016 VLSI дизайны бойынша 29-шы халықаралық конференция және ендірілген жүйелер бойынша 2016 жылғы 15-ші халықаралық конференция (VLSID): 7–8. дои:10.1109 / VLSID.2016.130. ISBN  978-1-4673-8700-2. S2CID  14815714.
  3. ^ а б c г. e «SHAKTI ДАМЫТУ ТАРАПЫН ПАЙДАЛАНУШЫНЫҢ НҰСҚАУЛЫҒЫ» (PDF). ШАКТИ. Алынған 10 сәуір 2010.
  4. ^ а б c «Shakti - ашық көзді үнділік микропроцессор және микроконтроллер». Инженерлік баспана. 2020-04-07. Алынған 2020-04-10.
  5. ^ а б «ARTY-A7-35t тақтасындағы электронды сынып». GitLab. Алынған 2020-04-10.
  6. ^ а б «ARTY-A7-100t тақтасындағы C-класс». GitLab. Алынған 2020-04-10.
  7. ^ а б c г. «Процессорлар». ШАКТИ. Алынған 10 сәуір 2020.
  8. ^ Ранганатхан, Нитя. «Шакти I класы: кіріспе» (PDF). ШАКТИ. Алынған 10 сәуір 2020.
  9. ^ «Shakti-T | Қауіпсіздік пен құпиялылықты аппараттық-архитектуралық қолдау туралы материалдар». dl.acm.org. дои:10.1145/3092627.3092629. S2CID  207646970. Алынған 2020-04-10.
  10. ^ Гупта, Сукрат; Гала, Нил; Мадхусудан, Г.С .; Камакоти, В. (қараша 2015). «SHAKTI-F: ақауларға төзімді микропроцессорлық сәулет». 2015 IEEE 24-ші Азия Симпозиумы (ATS): 163–168. дои:10.1109 / ATS.2015.35. ISBN  978-1-4673-9739-1. S2CID  7705965.
  11. ^ «IoT құрылғыларына арналған Үндістанның Atmanirbhar микропроцессорлық чипі» Moushik «-пен танысыңыз». WION. Алынған 2020-09-25.