SHACTI(마이크로프로세서)

SHAKTI (microprocessor)
샤크티
일반 정보
설계자인도 공과대학, 마드라스
공통 제조원
아키텍처 및 분류
어플SoC, 개발 보드, 기반 소프트웨어 플랫폼, IOT
명령 집합흔들리다
지침들RISC-V
모델
  • E클래스
  • C클래스
  • I클래스
  • M클래스
  • S클래스
  • H클래스

SHACTI는 인도 Madras 소재 India Institute of Technology(India Institute of Technology)의 Reconfigurable Intelligent Systems Engineering(RISE) 그룹이 인도 최초의 산업용 프로세서를 개발하기 위한 오픈 소스 이니셔티브입니다.SHACTI 이니셔티브의 목적은 운영용 오픈소스 프로세서 구축, 완전한 System on Chips(SoC), 개발 보드 및 SHACTI 기반 소프트웨어 플랫폼 구축입니다.이 팀의 주요 초점은 영역, 전력 및 성능에 관한 시장에서 상용 제품과 경쟁 관계에 있는 SoC를 개발하기 위한 아키텍처 연구입니다.SHACTI의 모든 소스 코드는 Modified BSD License에 따라 오픈소싱됩니다.이 프로젝트에는 [1]인도 정부 전자정보기술부(MeITY)가 자금을 지원했습니다.

새로운 Shakti 마이크로 컨트롤러의 프로토타입 버전입니다.

프로세서

SHACKTI 프로세서는 RISC-V ISA를 기반으로 합니다.프로세서는 제조 주조 공장에 따라 22nm FinFET 또는 180nm CMOS 기술을 기반으로 합니다.SHACTI는 로드맵의 일부로서 시장의 다양한 세그먼트에 대응하는 프로세서 패밀리를 상정하고 있습니다.이러한 프로세서는, 「베이스 프로세서」, 「멀티 코어 프로세서」, 및 「실험용 프로세서」E클래스와 C클래스는 사물인터넷(IoT), 임베디드 및 데스크톱 시장을 겨냥한 최초의 네이티브 프로세서입니다.프로세서 설계는 로열티가 없으며 수정 BSD 라이선스에 [2]따라 오픈소싱됩니다.

SHACKTI 프로젝트는 RISC-V ISA를 기반으로 6가지 종류의 프로세서를 구축하는 것을 목표로 하고 있습니다.

프로세서의 기본 클래스

E클래스

E클래스는 저전력 및 저전력 컴퓨터 애플리케이션을 대상으로 하는 RISC-V ISA의 모든 확장을 지원할 수 있는 32/64비트 마이크로 컨트롤러입니다.E-class는 실리콘 상에서 동작 주파수가 200MHz 미만인 순차 3단계 파이프라인입니다.ARM의 M클래스(Cortex-M 시리즈) 코어에 대해 배치되어 있습니다.FreeRTOS, Zephyr 및 eChronos와 같은 실시간 운영 체제를 실행할 수 있습니다.E클래스 프로세서의 시장 세그먼트는 스마트 카드, IoT 장치, 모터 제어 및 로보틱 [3][4]플랫폼을 지원합니다.

E-arty35T는 E클래스를 중심으로 구축된 SoC입니다.E-arty35T SoC는 128kB RAM을 탑재한 싱글칩 32비트 E클래스 마이크로 컨트롤러입니다.32개의 General Purpose Input Output(GPIO; 범용 입력 출력) 핀(이 중 상위 16개의 GPI 핀은 온보드 LED 및 스위치 전용), Platform Level Interrupt Controller(PLIC; 플랫폼레벨 인터럽트 컨트롤러), 카운터, 시리얼 페리페럴(SPI), Universal Asal Asynchronous Receiver Transmiterve Transmiter Transmiter(URT; 시리얼 리시버 Transmiter(U) 2개념터), 집적 회로(U(URT)를 탑재하고 있습니다.Inx Analog-to-Digital Converter(X-ADC;[5] 아날로그-디지털컨버터)

C클래스

C클래스는 64비트 컨트롤러 클래스의 프로세서로 미드레인지 임베디드 어플리케이션을 대상으로 합니다.코어는 고도로 최적화된 6단계 순차 설계로 MMU를 지원하며 Linux 및 Sel4 등의 운영 체제를 실행할 수 있습니다.표준 RV64GC ISA 확장 기능을 지원하면 매우 쉽게 구성할 수 있습니다.200~800MHz 이상의 미드레인지 컴퓨팅 시스템을 대상으로 합니다.최대 2GHz까지 커스터마이즈할 수 있습니다.ARM의 Cortex A35/A55에 맞닿아 있습니다.이 클래스의 애플리케이션 도메인은 임베디드 시스템, 모터 제어, IoT, 스토리지, 산업용 애플리케이션부터 네트워킹, 게이트웨이 [3][4]등의 저비용 고성능 Linux 기반 애플리케이션까지 다양합니다.

C-arty100T는 C클래스를 중심으로 구축된 SoC입니다.C-arty100T SoC는 128MB DDR3 RAM, 16개의 GPIO 핀, Platform Level Interrupt Controller(PLIC; 플랫폼레벨 인터럽트 컨트롤러), 카운터, Universal Asynchronous Transmiter(UART; 유니버설 비동기식 송신기) 1개를 내장한 싱글칩64비트 C클래스 마이크로 컨트롤러입니다.소비전력이 매우 낮은 미드레인지 애플리케이션 워크로드를 대상으로 하며 옵션 메모리 [6]보호를 지원합니다.

I클래스

I클래스는 컴퓨팅, 모바일, 스토리지 및 네트워킹 플랫폼을 대상으로 하는 64비트 프로세서입니다.이 기능에는 순서가 다른 실행, 멀티스레딩, 공격적인 분기 예측, 논블로킹 캐시 및 딥 파이프라인 단계가 포함됩니다.이 프로세서의 동작 클럭 주파수는 1.5~2.5GHz입니다.팀은 현재 atomics, 메모리 의존성 예측, 명령 창/스케줄러 최적화, 일부 기능 장치의 구현, 성능 분석/예측, 최적화를 22nm [4][7][8]프로세서에서 1GHz의 첫 컷 목표 주파수에 맞추기 위해 노력하고 있습니다.

멀티코어 프로세서

M클래스

최대 8개의 코어를 가진 모바일 클래스 프로세서.코어는 C와 I클래스 코어의 조합입니다.M클래스 프로세서는 범용 컴퓨팅, 로우엔드 서버 및 모바일 애플리케이션을 대상으로 합니다.동작 주파수는 최대 2.5GHz입니다.대규모 발행 사이즈, 쿼드 스레드, 옵션의 NoC 패브릭을 지원합니다.M클래스 프로세서는 다양한 전력 [7]및 성능 목표에 맞게 최적화되어 있습니다.

S클래스

S-Class는 데스크톱 및 엔터프라이즈 서버 애플리케이션을 대상으로 하는 64비트 슈퍼스칼라 멀티스레드 베리안트입니다.클럭 주파수가 약 1.2~3GHz인 [7]2-16개의 코어를 지원합니다.

H클래스

H클래스는 고도로 병렬화된 엔터프라이즈, HPC 및 분석 애플리케이션을 위한 64비트 프로세서입니다.코어는 C클래스 또는 I클래스, 싱글스레드 퍼포먼스의 조합으로 선택할 수 있습니다.H클래스는 최대 128개의 코어와 [7]코어당 여러 개의 액셀러레이터를 갖추고 있습니다.

실험용 프로세서

이것들은, 고도의 시큐러티와 폴트 톨러런스 프로세서의 개발에 초점을 맞춘 실험/연구 프로젝트입니다.

T클래스

T클래스는 메모리 기반 공격으로부터 정보를 보호하기 위한 추가 하드웨어 지원을 제공하는 것을 목적으로 합니다.이 설계는 공간 및 시간 메모리 [9]공격을 완화하는 통합 하드웨어 프레임워크에 중점을 두고 있습니다.

F클래스

F-class는 기본 클래스 프로세서의 내장해 버전입니다.기능에는 다중 컴퓨팅 블록(DMR이나 TMR 등), 영구적인 장애를 검출하는 일시적 용장 모듈, 잠금 스텝 코어 구성, 장애 현지화 회로, 중요 메모리 블록용 ECC [10]및 다중 버스 패브릭 등이 있습니다.

테이프 아웃

지금까지 2개의 C클래스 프로세서(RIMO 및 Risecreek)와 1개의 E클래스 프로세서(Moushik)가 테이프로 표시되어 있었습니다.

리모트

RIMO는 180nm 프로세스 기술을 사용하여 Mohali의 Semi-Conductor Laboratory(SCL)에서 테이프로 녹화한 SHAKTI C-class 기반 SoC의 코드 이름입니다.144 sq.mm. 칩은 최대 70MHz의 주파수로 동작하는 것으로 테스트되고 있습니다.칩은 208핀 세라믹 쿼드 플랫 팩(CQFP)[3]에 포장되어 있습니다.

라이제크

CRICK는 인텔의 오리건 공장에서 22nm FinFET 프로세스를 사용하여 테이프로 녹화한 SHACKTI C-class 기반의 SoC 코드명입니다.16mm² 칩은 최대 350MHz의 주파수에서 작동하도록 테스트되었습니다.칩은 208핀 BGA([3]Ball Grid Array)로 패키지화되어 있습니다.

무사히크

Moushik은 180nm 프로세스 기술을 사용하여 SCL에서 테이프로 녹화한 SHAKTI E-class 기반 SoC의 코드 이름입니다.100MHz의 주파수로 작동하며 마더보드인 Ardonyx 1.0과 [11]함께 개발되었습니다.

RIMO 및 Risecreek의 특징

RIMO 및 Risecreek의 일부 기능은 다음과 같습니다.

  • 안정된 RISC-V ISA(RV64IMAFD) 전체를 지원하는 순서5 스테이지 64비트 마이크로 컨트롤러.
  • RISC-V ISA의 권한 사양(v1.10)과 호환되며 sv39 가상화 스킴을 지원합니다.
  • Return-Address-Stack에 분기 프레딕터를 포함합니다.
  • 파이프라인 IEEE-754 준거 싱글 정밀도 및 배 정밀도 부동소수점 유닛 및 Multi-Channel Direct Memory Access(DMA; 멀티채널 다이렉트메모리 액세스) 지원
  • I2C×2, UART×2, QSPI×2, 디버거×2, 256KB 긴밀하게 연결된 메모리, 32비트 GPIO 및 FPGA에 [3]연결할 수 있는 확장 버스 등의 주변기기.

개발 보드

E클래스와 C클래스 프로세서의 개발 보드가 있습니다.다양한 클래스의 프로세서를 지원하는 보드에 대한 자세한 내용은 다음과 같습니다.

E-arty35t

  • E-arty35SACKTI E 클래스에 근거한 SoC [14]
  • E-arty35Artix 7 35T 보드에서 지원됩니다.
  • 32비트 E클래스의 요약 버전이 있습니다.여기에는 I, M, A 및 [5]C가 포함됩니다.

C-arty100t

  • C-arty100 SHACKTI C 클래스에 기반한 SoC입니다.
  • C-arty100T는 Artix 7 100T 보드에서 지원됩니다.
  • 64비트 C 클래스의 요약 버전이 있습니다.여기에는 I, M, A, F, D [6]및 C가 포함됩니다.

커머셜

Altair Engineering은 2021년 7월부터 [12]전 세계 고객을 위한 임베디드 시스템 펌웨어 지원 포트폴리오에 E-Class 프로세서를 포함시켰습니다.

레퍼런스

  1. ^ "IIT-Madras Develops 'India's First Microprocessor', Shakti". NDTV Gadgets 360. Retrieved 2020-04-10.
  2. ^ Gala, Neel; Menon, Arjun; Bodduna, Rahul; Madhusudan, G. S.; Kamakoti, V. (January 2016). "SHAKTI Processors: An Open-Source Hardware Initiative". 2016 29th International Conference on VLSI Design and 2016 15th International Conference on Embedded Systems (VLSID): 7–8. doi:10.1109/VLSID.2016.130. ISBN 978-1-4673-8700-2. S2CID 14815714.
  3. ^ a b c d e "SHAKTI DEVELOPMENT BOARD USER MANUAL" (PDF). SHAKTI. Retrieved 10 April 2010.
  4. ^ a b c "Shakti - The Open Source Indian Microprocessor & Microcontroller". Engineer's Asylum. 2020-04-07. Retrieved 2020-04-10.
  5. ^ a b "E-Class on ARTY-A7-35t Board". GitLab. Retrieved 2020-04-10.
  6. ^ a b "C-Class on ARTY-A7-100t Board". GitLab. Retrieved 2020-04-10.
  7. ^ a b c d "Processors". SHAKTI. Retrieved 10 April 2020.
  8. ^ Ranganathan, Nitya. "Shakti I Class: Introduction" (PDF). SHAKTI. Retrieved 10 April 2020.
  9. ^ "Shakti-T Proceedings of the Hardware and Architectural Support for Security and Privacy". dl.acm.org. doi:10.1145/3092627.3092629. S2CID 207646970. Retrieved 2020-04-10.
  10. ^ Gupta, Sukrat; Gala, Neel; Madhusudan, G. S.; Kamakoti, V. (November 2015). "SHAKTI-F: A Fault Tolerant Microprocessor Architecture". 2015 IEEE 24th Asian Test Symposium (ATS): 163–168. doi:10.1109/ATS.2015.35. ISBN 978-1-4673-9739-1. S2CID 7705965.
  11. ^ "Meet India's Atmanirbhar Microprocessor chip 'Moushik', meant for IoT devices". WION. Retrieved 2020-09-25.
  12. ^ MP, Sidharth (6 July 2021). "India's home-grown microprocessor Shakti is now part of tech-giant Altair's offerings". WION. Retrieved 2021-07-09.{{cite web}}: CS1 maint :url-status (링크)

외부 링크