Category: техника

Category was added automatically. Read all entries about "техника".

2017

Космической корабль Blue Origin: Как начать путь к работе по проектированию электроники FPGA на нем



Вы хотите узнать, как получить работу по проектированию электроники космического корабля? Мне надавно пришло предложение поинтервьироваться на позицию FPGA designer для Blue Origin (см. выше). Лично мне такая позиция не нужна (у меня уже есть позиция ASIC designer-а в другой компании), но я отметил, что технические требования к претендентам в Blue Origin точно совпадают с содержанием семинара для школьников и младших студентов, который пройдет 15-17 сентября на выставке ChipEXPO в Сколково, с поддержкой от РОСНАНО. Хотя разумеется на семинаре мы коснемся технологий Verilog и FPGA только на самом начальном уровне: базовые концепции и простые, но уже интересные, примеры. Чтобы устроится после этого в Blue Origin, вам все-же потребуется несколько лет учебы и работы.

Из-за короновируса семинар будет удаленный, поэтому принять участие смогут не только школьники и студенты Москвы, но и всей России, Украины, Казахстана, Калифорнии и других стран и регионов. Физически проводить лекции и удаленно помогать участникам будут преподаватели и инженеры МИЭТ, ВШЭ МИЭМ, МФТИ, Черниговского Политеха, Самарского университета, IVA Technologies и fpga-systems.ru.

Для участия сначала, еще до семинара, нужно пройти три части теоретического курса от РОСНАНО, под общим названием "Как работают создатели умных наночипов": «От транзистора до микросхемы», «Логическая сторона цифровой схемотехники», «Физическая сторона цифровой схемотехники». Этот курс необходим, чтобы вы понимали, что вы делаете, по время практического семинара. По получению сертификата окончания теоретического онлайн-курса, вы можете зайти в офис РОСНАНО в Москве и получить бесплатную плату для практического семинара (если они останутся, преимущество имеют школьники). С этой платой вы можете работать дома, до, во время и после семинара в Сколково.

Collapse )
2017

Уничтожить монополию Америки в EDA. Иннополис делает первый шаг



Еще с 1990-х годов меня поражало, что проектирование всей мировой цифровой микроэлектроники контролируется двумя конторами в Калифорнии, которые находятся в 10 минутах езды друг от друга - Synopsys и Cadence. В те времена четверть мирового проектирования делалось в Японии (континентальный Китай тогда находился в примитивном состоянии), и все эти Sony, Hitachi, Fujitsu и другие гиганты ездили на поклон в Америку и платили несчетные миллионы долларов за программы, которые потом использовали японские проектировщики. Сейчас это продолжается с Samsung, Huawei и даже с российскими конторами, которые проектируют микросхемы для космоса.

Русская земля умудрилась вырастить Yandex супротив Гугла, так почему бы и не попробовать создать какие-нибудь программы для проектирования микросхем? Начать можно с малого: популяризовать конкурсы и хакатоны по разработке алгоритмов автоматизации проектирования (Electronic Design Automation - EDA). Эти алгоритмы удобны тем, что у них много уровней сложности: простейшую программу Place & Route может написать студент за выходные, но вот на продвинутую потребуются десятилетия работы сотен людей и миллиарды долларов на R&D.

Сейчас в Иннополисе возле Казани делают мероприятие для студентов в формате "две недели подготовки + хакатон". Одной из тем стала традиционная задача EDA - размещение и трассировка графа электронной схемы на ряды стандартных ячеек. Будет интересно увидеть, что за это короткое время сможет осуществить небольшая команда студентов-программистов с базовым пониманием C++/Java/Python, методов парсирования текста, алгоритмов работы с графами и навыками визуализации структур данных с помощью GUI.

Collapse )

Выражаю надежду, что почин Иннополиса по алгоритмическим соревнованиям расширится. Область EDA математически интересна и хорошо оплачивается. Synopsys открыл отделение в Армении и превратился там в одного из ведущих работодателей: "Today, Synopsys is one of the largest IT employers in Armenia with more than 650 employees (including more than 600 engineers)." Замечу, что Россия крупнее Армении и наверное может создать свой Synopsys. В конце-концов, программистов в России много, математиков тоже, а текущая рыночная капитализация Synopsys + Cadence примерно равна затратам на сочинскую олимпиаду.

Добавляйтесь в группы на ВКонтакте и на Фейсбуке:

https://vk.com/algorithmeda
https://www.facebook.com/groups/algorithmeda/

И в е-мейл рассылку https://groups.google.com/forum/#!forum/silicon-russia
2017

Как я не готовился и провел роснановский семинар по ПЛИС-ам в Москве. Планы сделать это в Лас-Вегасе

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.


Collapse )
2017

Как появились Verilog и VHDL, тройка EDA компаний и Айфоны

Лекция на семинаре для продвинутых школьников олимпиадного типа, которые прошли трехмодульный онлайн-курс от РОСНАНО ( см. https://habr.com/ru/post/446798/ ) и готовятся к упражнениям на ПЛИС / FPGA. На 8.45 история, как в мировом океане выловили советский буй-шпион, который следил за движением американских кораблей, и к чему это привело.

2017

Уход инженера-электронщика из Apple вызвал волнение среди биржевых спекулянтов. Как стать как он?

29 марта инженер по имени Жерард Вильямс Третий ушел из компании Apple. Это известие сразу опубликовал CNET и еще три десятка изданий во всем мире, не только технических, но и финансовых. Что же такого делал этот инженер, что его уход вызвал волнение среди биржевых спекулянтов? Он 9 лет проектировал процессоры в Apple iPhone, до этого 12 лет работал в ARM, до этого проектировал DSP в Texas Instruments, а до этого разрабатывал в Интеле схемы на ПЛИС. Во всех местах он использовал технологию проектирования на уровне регистровых передач, с использованием языков описания аппаратуры Verilog и VHDL.

Примеры поближе к России? На фото справа: 25-летний москвич Илья Неганов взял в 2011 году книжку Харрис & Харрис (последнюю версию которой можно скачать здесь или здесь), спроектировал простой процессор, сейчас работает в Apple, проектирует на верилоге GPU, по выходным летает на самолетике. Ниже пара молодоженов из Санкт-Петербурга, которые проектировали на верилоге и ПЛИС обработку изображений из камеры и получили приз на конкурсе Innovate FPGA. Они провели медовый месяц в штаб-квартире Интела в Санта-Кларе. Далее товарищи из Киева, двое из которые выиграли бронзу на европейском финале Innovate FPGA. И наконец два школьника, из 5 и 9 классов, которые делают свои первые упражнения с микросхемами малой степени интеграции на макетной плате, после чего приступают к упражнениям на верилоге и ПЛИС.

Это пять точек на траектории от школьника к Жерарду Вильямсу Третьему. Траектория довольно тяжелая, так как начальный барьер для входа в проектирование цифровых микросхем выше, чем для входа в программирование. В этом посте мы поговорим о том, как облегчить начальный участок траектории для российских и других школьников.



Collapse )
2017

Приглашение к российским школьникам победить летающую тарелку Apple изучением микроэлектроники

Мероприятие от РОСНАНО для продвинутых школьников: сначала школьники проходят онлайн-курс с профориентацией по разработке современных микросхем (части 1, 2, 3), а потом могут прийти на практический семинар по цифровой схемотехнике и языку описания аппаратуры Verilog, с синтезом на ПЛИС/FPGA. Те, кто отличатся, получат в качестве призов платы. Заодно собираемся показать интересующимся преподавателям, как работать с ПЛИС.

На видео приглашение на семинар перед тарелкой штаб-квартиры Apple, которое начинается со слов "что знают проектировщики айфонов того чего не знаете вы?" Помогаем школьникам, чтобы они победили эту тарелку своими бизнесами, когда вырастут.

Подробности семинара на сайте STEMford

Подробности семинара на Вконтакте

2017

Под эгидой РОСНАНО вышел курс для школьников по маршруту RTL2GDSII, я написал для курса сценарий

Под эгидой РОСНАНО вышел онлайн-курс «Как работают создатели умных наночипов». Я написал для этого курса сценарий. Курс состоит из трех модулей - «От транзистора до микросхемы», «Логическая сторона цифровой схемотехники» и «Физическая сторона цифровой схемотехники». Курс 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).



Кратко о том, что входит в каждый из трех модулей - "От транзистора до микросхемы", "Логическая сторона цифровой схемотехники" и "Физическая сторона цифровой схемотехники".

Курс "Как работают создатели умных наночипов" начинается с абсолютного нуля, поэтому его первая часть, "От транзистора до микросхемы", во многом повторяет другие материалы по электронике для школьников, которые создавались в последние 50 лет - что такое транзистор, логические элементы, двоичные числа и триггеры. Концепция D-триггера внутри современного айфона осталась той же, что в журнале "Квант" 1986 года. Транзисторы уменьшились в тысячу раз, но суть их не изменилась.

Единственный блок информации, которого не было в предыдущих курсах - это про так называемые стандартные ячейки (standard cells), на технологии которых строится подавляющее количество современных специализированных микросхем. Они выглядят вот так:



Попробуйте ответить на вопрос из тестирования ниже, и если вы знаете ответ, то вы можете первый модуль курса пропустить:

Почему стандартные ячейки современных микросхем (ASIC standard cells) называются стандартными?

О, я знаю! Это потому что они реализуют стандартные логические функции И, ИЛИ, НЕ
10(50.0%)
Элементы транзистора в стандартных ячейках имеют стандартный химический состав
0(0.0%)
Стандартные ячейки работают на стандартной тактовой частоте
0(0.0%)
Они имеют стандартную высоту (размерность на площади), что упрощает подвод к ним питания и автоматическое соединение
10(50.0%)
Структура стандартных ячеек была когда-то стандартизована каким-то Европейским комитетом по стандартам
0(0.0%)


Collapse )

Что же делать школьникам после освоения концепций проектирования цифровых схем на Verilog? Упражнения в симуляторе или с мигающими огоньками на плате ПЛИС хотя и необходимы, но довольно быстро надоедают, а проектирование простых процессоров и нейровычислителей интересно только небольшому проценту учеников, которые решили освоить компьютерную архитектуру. К счастью, этими двумя областями возможные для школьников упражнения не исчерпываются.

Всего два месяца назад вышла книжка Designing Video Game Hardware in Verilog by Steven Hugg, в которой описывается проектирование схем игр на Verilog, с реализацией в ПЛИС, подключенной к дисплею VGA. Речь идет о видеоиграх 1970-х и 1980-х, с генерацией развертки, фрейм-буфером, спрайтами. Atari пинг-понг, space wars, танчики. Игровые автоматы для этих игр сначала, еще в 1970-х, собирали на микросхемах малой степени интеграции, потом на PAL и микроконтроллерах, в том числе MOS Technology 6502, которую использовали в первых Apple. В книжке Стивена Хагга также разбирается аппаратная реализация спрайтов, знакомых советским программистам и игроманам второй половины 1980-х по видеопроцессору Texas Instruments TMS9918, который стоял в японских компьютерах Yamaha MSX, импортированных в то время в советские школы.

Книжка Хагга полезна отнюдь не только и даже не столько ностальгирующим чудакам. Это отличный набор задач для современных студентов и школьников, которые начинают изучать электронику. Так как задачи старые, но вот технологии - Verilog, logic synthesis, FPGA prototyping - новые, те же самые, которые изучают сейчас в 2018-2019 учебном году в MIT в курсе 6.111. Без простых упражнений с Verilog и ПЛИС не выросли бы инженеры, которые сейчас сидят в Санта-Кларе в Интеле, NVidia и AMD, в Купертино в Apple и в других электронных компаниях.



Collapse )
2017

Японские феи показывают работу master-slave триггера в новой манге по цифровой электронике

Сейчас в издательстве ДМК-Пресс выходит русский перевод японской манги 2013 года про цифровые схемы, созданной Амано Хидэхару и Мэгуро Кодзи. Несмотря на несерьезную форму изложения, суть этой книжки очень здравая. Например, она начинает от древних микросхем малой степени интеграции и быстро привязывает их к современному языку описания аппаратуры Verilog и программируемым логическим интегральным схемам (ПЛИС). Также манга четко определяет зачем нужны комбинационные и последовательностные схемы, и дает представление о методах оптимизации.

Манга избегает ошибок многих своих предшественников. Одну из таких ошибок совершил Чарльз Петцольд в книге "Код", которая вводила последовательностную логику не на D-триггерах, управляемых фронтом тактового сигнала (edge-triggered D-flip-flop), а на D-триггерах с работой по уровню (защелках, level-sensitive D-latch), хотя потом переключалась на правильные триггеры. Вероятно, ошибка была связана с тем, что Чарльз Петзольд, который прославился как автор учебников по программированию GUI в Microsoft Windows, не был практикующим разработчиком электроники, и для него защелки были "проще", чем триггеры с фронтом. Проблема в том, что защелки плохо совместимы со статическим анализом задержек при логическом синтезе, главной технологии проектирования цифровых схем последних 30 лет. Системы на кристалле внутри гаджетов типа айфона в качестве элементов состояния в 99% случаях используют D-триггеры переключаемые по фронту, а защелки используют только в очень специальных случаях. Давать новичкам строить схемы на защелках - это значит вводить их в заблуждение.

В этом смысле манга лучше чем Петзольд. Вот как элегантно манга объясняет работу двухступенчатого master slave D-триггера, управляемого фронтом тактового сигнала. Это делается с помощью феи "Хи-хи-хи" и феи "Ха-ха-ха":


Collapse )
2017

Российские и украинские команды взяли верх над европейцами на европейском конкурсе Интела по FPGA

Золото досталось России, серебро разделила Россия и Италия, бронза досталась Украине. Таковы результаты европейского финала престижного соревнования InnovateFPGA под эгидой Интела. Победители поедут в Калифорнию, где встретятся с финалистами из Америки и Азии. Надеюсь, теперь не нужно будет объяснять на Хабре, почему Verilog и ПЛИС/FPGA стратегически важны, несмотря на то, что "вакансий на джаву больше".

Студенты, которые сейчас делают проекты на ПЛИСах, через несколько лет будут делать массовые микросхемы для самоуправляемых автомобилей, ускорителей нейронных сетей, дополненной реальности и других приложений, в который обычный процессор не справляется. Именно поэтому Intel потратил 16.7 миллиардов долларов на покупку Altera и вход в рынок ПЛИС. А на днях Интел купил еще и компанию eASIC для дешевой конверсии дизайнов из ПЛИС в ASIC (в eASIC есть достаточно многочисленная российская команда).

Победа российских и украинских команд в интеловском конкурсе InnovateFPGA возникла не на пустом месте, а в результате работы конкретных людей в ЛЭТИ, ИТМО, КПИ и других местах, о которых уже были статьи на Хабре. Если продолжить эти начинания и расширить преподавание ПЛИС и языков описания аппаратуры во все технические вузы от Калининграда до Якутии, от Львова до Тбилиси и Астаны - то через пару десятилетий это может изменить расстановку сил в мировой электронной промышленности примерно так же, как работы Курчатова и Королева изменили расстановку сил в мировой атомной промышленности и освоении космоса.



Collapse )
2017

Заметка на портале SFLike с моим интервью



http://www.sflike.com/2018/03/21/mips-technologies

Развитие микроэлектроники: технологии важнее политики

Процессор ELISE для систем компьютерного зрения – это обычная на вид микросхема. Однако старший инженер американской компании MIPS Technologies Юрий Панчул уверяет: это новый шаг в развитии искусственного интеллекта, позволяющий создавать «умную» технику.

«Их можно использовать, к примеру, в видеокамерах, способных распознавать лица, в контроллерах, других видеоустройствах. Одна такая плата стоит около тысячи долларов. Самый простейший пример ее применения – это поставить ее в шопинг-центре. Если она будет просто наблюдать проходящих мимо людей, она автоматически будет при этом распознавать их пол, возраст, возможно, даже некоторые их интересы, вкусы в одежде и т.д., и тут же выдавать специальную, ориентированную именно на них рекламу. Это – реальный пример использования искусственного интеллекта. Также эта камера способна отсеять из изображения все лишнее, например, фон, природные объекты и т.д. Залы в аэропорту Шереметьево тоже оборудованы такими камерами», – рассказывает Юрий.

Помимо этого, уникальность ELISE в том, что в ней сошлись разработки одновременно американских и российских компаний. Юрий Панчул уверяет: вопреки популистским трендам, российские компании способны производить технику не только военного, но и коммерческого использования, притом на довольно высоком уровне.

«Истоки этого производства берут начало в индустриальном кластере, образовавшемся в Зеленограде еще в 60-е годы. Тогда это был, в основном, оборонный комплекс, и сам Зеленоград представлял собой полузакрытый город. Однако вскоре они стали использоваться для самых разных проектов, включая изготовление компьютеров для космических станций. В СССР создавались свои микросхемы, микроконтроллеры и т.д. Хотя из-за закрытости страны они несколько отставали от западных аналогов, тем не менее, на этих предприятиях была создана среда, где самые разные специалисты и ученые могли взаимодействовать между собой», – поясняет Юрий.

Затем, после краха Советского Союза, часть оборонных и космических предприятий перепрофилировались в гражданские. Так, известное советское объединение «ЭЛАС» трансформировалось в современную группу компаний «Элвис» – одного из участников разработки «умной» электроники. При этом Юрий Панчул признается: во многих сегодняшних зеленоградских компаниях порой работают те самые, советские инженеры.

Выход новых российских компаний на глобальный рынок обнажил, с одной стороны, существенное техническое отставание, но с другой – определенные преимущества, которые выработались в советское время.

«Например, наши инженеры владели специальными ноу-хау, связанными с радиационно стойкими микросхемами для космоса. Пятнадцать лет назад инженеры компании «Элвис» делали различные микросхемы для использования в космосе. Они создали свое собственное процессорное ядро, а также специализированный процессор обработки сигналов, в том числе изображений. Затем они поняли, что им выгоднее сотрудничать с американскими компаниями, чтобы не тратить деньги и труд инженеров на обычное процессорное ядро вместо инвестирования в свое уникальное ноу-хау – блоки обработки изображений», – рассказывает Панчул.

Тогда наследники зеленоградского комплекса начали закупать процессорные ядра у MIPS Technologies.

«Я начал работать в MIPS с 2009 года, и в тот же период начал общаться со своим знакомым в Москве, который рассказал мне об этих предприятиях. С 2011 года мы совместно со специалистами по продажам MIPS стали ездить в Москву и развивать сотрудничество. В то же время российские компании начали сотрудничать с другими предприятиями Силиконовой долины, к примеру, Synopsys, Cadence Design Systems, ARM Holdings, TSMC и так далее», – рассказывает Юрий.

Резкое возрастание масштабов такого сотрудничества американский инженер объясняет «тихой технологической революцией», произошедшей в России в последние 5-10 лет.

«В России сохранился созданный еще в советское время круг специалистов, но теперь к нему добавилось финансирование от «Роснано», а также налаживание связей с компаниями в Силиконовой долине и с азиатскими фабриками. Практически, им удалось преодолеть все прежние недостатки. Вначале СССР был закрыт, затем, после его краха, у компаний просто не было денег и связей с мировым рынком. Но затем возникло «Роснано», и его деньги наложились на прежние ресурсы: старых специалистов и новые связи с западными компаниями. Одновременно с этим в России появилось новое поколение молодых инженеров.

Теперь зеленоградские компании – такие, как «Элвис», «Миландр», Байкал Электроникс, КМ211 и другие представляют собой смесь старых инженеров, начинавших еще в СССР, с новыми специалистами, имеющими опыт совместной работы с компаниями Силиконовой долины. Словом, открытие страны совпало с притоком финансирования, а такие компании, как Наутех и КМ211 стали, к тому же, посредниками при взаимодействии с ведущими азиатскими фабриками. Это действительно стало технологическим прорывом», – подытожил Юрий.

Ксения Кириллова, SF Like

Какие по вашему главные факторы успеха российско-американских проектов в области микроэлектроники?

Инвестиции
4(13.8%)
Образование
7(24.1%)
Бизнес-связи со странами СНГ
1(3.4%)
Бизнес-связи с США
6(20.7%)
Бизнес-связи с Европой
2(6.9%)
Бизнес-связи с Азией
5(17.2%)
Поддержка российского правительства
2(6.9%)
Емкость российского рынка
2(6.9%)
Другие (указать в комментариях)
0(0.0%)