Linux загружается на новом чипе RISC-V "Shakti"

[Обновлено: 2 августа]. Проект Shakti, основанный в IIT Madras, загрузил Linux на свой первый процессор RISC-V.
Изготовленный 22-нм FinFET, 400-МГц чип Shakti может работать на частоте 1,67 DMIPS / МГц и будет коммерциализирован стартапом InCore.

Шакти, индуистская богиня, олицетворяющая творческую силу, была зачислена на различные творческие предприятия, в том числе в неправительственную организацию Unilever Project Shakti для расширения прав и возможностей сельских женщин Индии.
Теперь Shakti, что означает «власть на санскрите», является также названием индийского проекта по разработке микросхемы RISC-V в Ченнае, организованного Индийским технологическим институтом в Мадрасе (IIT Madras) при частичном финансировании со стороны индийского правительства.
Как сообщает Fossbytes , Shakti Processor Project объявил, что успешно загрузил Linux на свой первый записанный на пленку процессор RISC-V.

Проект Shakti был основан в 2014 году как научно-исследовательский проект, направленный на создание микросхем Power ISA.
Затем проект перешел на RISC-V, как подробно описано в этом академическом документе 2016 года .
Похоже, что эта инициатива стала второй по успешной загрузке Linux на процессоре RISC-V, вслед за SiFive, которая теперь поставляет свой дружественный к Linux процессор Freedom U540 на плате разработки HiFive Unleashed .
Как и SiFive, в большинстве других проектов RISC-V основное внимание уделяется микросхеме RISC-V уровня микроконтроллера (MCU) для IoT, которые не работают под управлением Linux.


Дочерняя плата HCL, содержащая чип Shakti (слева) и диаграмму, показывающую набор тестов с платой Xilinx Artix-7, соединяющейся с дочерней платой

(нажмите на картинку, чтобы увеличить)

Intel сотрудничает с проектом Shakti по изготовлению чипов с использованием 22-нм технологии FinFET для создания матрицы 4 x 4 мм.
Тем временем HCL предоставила дочернюю плату с процессором, которая связана с платой Xilinx Artix 7 в тестовой системе.

В более ранней версии этой статьи неправильно указывалось, что Western Digital выступил спонсором.
Основными спонсорами являются правительство Индии и новый стартап InCore Semiconductor, который будет коммерциализировать чипы.
AI / ML, IoT и приложения безопасности.
Видеопрезентация InCore и документ, на который есть ссылка в конце статьи, рассказывают о том, как InCore планирует разработать варианты процессоров Shakti Axon (интеллект / AI / ML), Aegis (безопасность) и Aeon (надежность / IoT).
Главный дизайнер Shakti GS Madhusudhan - генеральный директор, а Neel Gala, ведущая видео, - технический директор.

В эксперименте Linux используется микросхема Shakti C-класса, которая описывается как 6-ступенчатый 64/32-битный микроконтроллер в порядке, поддерживающем весь стабильный RISC-V ISA.
Тестовый чип медленнее, чем четырехъядерный процессор SiFive, 1,5 ГГц Freedom U540, с тактовой частотой 1.67 DMIPS / МГц Drhystone и 2.2 CoreMark.
Однако, согласно сообщению от Madhusudhan, дизайн C-класса рассчитан на работу в диапазоне от 250 МГц до 2,5 ГГц.
Однако для теста Linux проект начался с маломощного варианта 0,75 В для IoT, работающего на частоте 300–400 МГц.

Процессор имеет 16-64 КБ неблокируемых конвейерных кешей с инструкциями и данными, а также дополнительный L2.
Также есть MMU и дополнительный VPU.
Первоначальный чип позиционируется против процессоров Arm Cortex-A35 и Cortex-A55 , а также чипов Intel Atom.


Shakti die (слева) и экран, показывающий загрузку Linux на нем

(нажмите на картинку, чтобы увеличить)

В дополнение к C-Class, другой чип, который появится первым в дорожной карте Shakti, - это E-Class (PDF), 3-этапный, 32/64-битный микроконтроллер, который поддерживает подмножество RISC-V ISA и работает под управлением FreeRTOS.
Чип с малой мощностью менее 200 МГц будет конкурировать с микроконтроллерами Cortex-M.

Другие запланированные чипы Shakti, все из которых, по-видимому, будут работать под управлением Linux, включают в себя 1-4-ядерный процессор I-Class от 200 МГц до 1 ГГц и промышленный управляющий процессор.
По словам Мадхусудхана, I-Class - это многопоточное OO-ядро с двумя / четырьмя выпусками, которое можно сравнить с процессорами Cortex-A76 или Intel Core i.


Архитектура процессора Shakti, используемого в тестовом наборе (вверху) с компонентами SoC, показанными внизу

(щелкните изображение, чтобы увеличить)

Shakti также планирует создать 8-ядерный четырехпоточный чип M-Class для низкоуровневых серверных и мобильных приложений, а также 2-16-ядерный 1,2-3,0 ГГц S-Class для настольных / серверных приложений.
Процессоры S-класса являются суперскалярными и многопоточными с перекрестным соединением / кольцевым соединением на основе RapidIO и сегментированным кешем L3.
На верхнем уровне находится 32-100-ядерный процессор H-класса с целью производительности 3-5 Tflops, а также экспериментальный, ориентированный на безопасность процессор T-класса.

Согласно комментарию Madhusudhan, опубликованному в дискуссии Ycombinator Hacker News о тестировании Linux, проект уже запущен в производство, чтобы использовать свой первый чип для питания системы управления экспериментальным гражданским ядерным реактором.
В рамках проекта атомной станции Shakti «также предоставит целый ряд IP-адресов, включая мелкие тривиальные, а также, при необходимости, более крупные блоки, такие как SRIO, PCIe и DDR4», - пишет Мадхусудхан.

Длинный поток Ycombinator был запущен «rwmj», который критиковал дизайн за отсутствие расширения набора команд с переменной скоростью RISC-V Compressed (RVC), что «сделает его несовместимым со всеми существующими дистрибутивами Linux.
Продолжение rwmj: «Их либо придется перекомпилировать без каких-либо сжатых инструкций (что увеличивает нагрузку на I-кэш на других процессорах, которые его поддерживают), либо нам нужно будет отправить две версии всего».

Другие отметили, что RVC был необязательным, когда первый чип Shakti был записан на пленку, и что организация RISC-V сделала RVC обязательной без надлежащего предупреждения более широкого сообщества.
Это вызвало более широкую дискуссию, в которой RISC-V подвергся критике за то, как он обрабатывает требования RVC.
Некоторые утверждали, что это было предвестником той же фрагментации, которая поражала экосистему Арм, в то время как другие утверждали, что существуют обходные пути, которые были достаточны для этой ранней стадии развития Шакти.

Сторонники защиты утверждают, что архитектура RISC-V с открытым исходным кодом обречена на провал из-за фрагментации.
В начале июля Arm опубликовал веб-сайт, критикующий RISC-V за фрагментацию и другие вопросы, включая стоимость, безопасность и вопросы обеспечения качества проектирования.
После скандала как внутри, так и снаружи Arm, когда многие критики отмечали собственные проблемы фрагментации Arm, сайт был удален в течение нескольких дней.

Neel Gala InCore раскрывает план для процессоров на базе Shakti

Дальнейшая информация

Дополнительную информацию об успешной загрузке Linux в проекте Shakti можно найти в этой слайд-палубе .
Более общую информацию о Shakti можно найти на веб-сайте Shakti и на этой странице продукта Shakti C-Class .
Информация о сборке Linux может быть найдена здесь .

Более подробную информацию о предложениях InCore Semiconductor и E-Class и C-Class можно найти в этой слайд-платформе InCore (PDF).