Linux Foundation се зае с разработването на open source чипове

0
989

Linux Foundation разкри новото направление CHIPS Alliance. В рамките на този проект организацията ще развива свободната система процесорни команди RISC-V и технологии за разработването на процесори, базирани на нея.

Защо се появява CHIPS Alliance

Пачовете за защита от хардуерните уязвимости Meltdown и Spectre в повечето случаи намаляват производителността на сървърите с над 50%. Meltdown получи индекс CVE-2017-5754 и засяга всички процесори на Intel от последните 10 и дори 15 години. На втората уязвимост Spectre, открита не само в процесорите на Intel, но и в ARM чиповете, бяха присвоени два идентификатора: CVE-2017-5753 (секретен байт) и CVE-2017-5715 (еднакви последователни инструкции), като последният важи и за някои процесори на AMD. Spectre не може да прониква в паметта на ядрото, но дава достъп до паметта на другите приложения.

Тази технология може да застави всеки процес самостоятелно да покаже съдържимото на своята памет. Използва се поредица повтарящи се инструкции, с които се тренира блока за предсказване на преходите, а след това му се подава съвсем различна, специално подбрана инструкция. По този начин границите между изолираните приложения в тези критични случаи се размиват и става възможно прочитането на защитените данни на друго приложение, но не и от ядрото

Още по-лошото, че се откриват все повече уязвимости от този тип, свързани със спекулативното изпълнение на процесорните инструкции. Една от тях бе разкрита в началото на месец март, а специалистите по информационна безопасност и дадоха името Spoiler. Тази ситуация доведе до преразглеждане на съществуващите хардуерни решения и на самия подход към проектирането на процесори. Разработените за Spectre мерки за защита не блокират атаката SPOILER. Атаките от клас Spectre манипулират спекулативното изпълнение на отделните процесорни инструкции, резултатът от които се нулира от процесора след даване на неправилна прогноза, но следите от това остават в общия кеш. Техниката SPOILER засяга самия механизъм за предварително зареждане на на информацията от паметта в регистрите на процесора.

Разкритите хардуерни уязвимости принудиха Intel да подготви нова архитектура за своите процесори.

Linux Foundation не остана настрана от тези събития. Организацията представи собствената инициатива CHIPS Alliance, в рамките на която ще се създават open source процесори на базата на RISC-V.

Кои са новите проекти

В CHIPS Alliance участват Google, Western Digital (WD) и SiFive. Всяка една от тези компании представи собствени разработки. Да разгледаме някои от тях.

RISCV-DV

Интернет гигантът добави в open source проекта своята платформа за тестването на RISC-V процесори. Системата генерира по случаен начин команди, чрез които се проверява работоспособността на чипа. Тестват се процесите при условните и безусловните преходи, стека, CRS регистрите и т.н.

Ето как изглежда класът, който осъществява опростеният тест на аритметичните инструкции:

Разработчиците на Google подчертават, че платформата се различава от подобните аналози по това, че може последователно да проверява всички блокове на процесора, включително и модула на паметта.

Протоколът OmniXtend

Това е мрежови протокол на Western Digital, осигуряващ кохерентността на кеша при обмена на данни чрез Ethernet. OmniXtend дава възможност за обмен на съобщения директно с кеша на процесора и се използва за включването на различни ускорители: GPU и FPGA. Протоколът е подходящ и за създаването на компютърни системи с няколко RISC-V процесора.

Протоколът вече се поддържа от SweRV чиповете, използвани в дата центровете. SweRV е 32-битов суперскаларен процесор с два конвейера, произвеждан чрез 28 нанометров технологичен процес. Всеки конвейер има девет нива, което дава възможност за зареждането и изпълнението на няколко инструкции едновременно. Устройството работи с тактова честота 1,8 GHz.

Конфигураторът Rocket Chip

Това е решение на компанията SiFive, основана от разработчиците на RISC-V технологията. Rocket Chip е конфигуратор на ядрата на RISC-V процесора на езика Chisel. Това е комплект от специализирани библиотеки, които се използват за създаването на SoC.

Що се отнася до Chisel, то това е език за описание на хардуера и е базиран на Scala. Той генерира Verilog код от ниско ниво и се използва в създаването на ASIC и FPGA.

Перспективите пред алианса

Експертите в тази област са на мнение, че инициативата на Linux Foundation ще демократизира процесорния пазар и ще го направи по-отворен за нови играчи. IDC отбеляза, че ръстът на популярността на този и на подобните проекти ще окаже силно положително влияние върху развитието на технологиите за машинно обучение и системите с изкуствен интелект.

И още, развитието на open source процесорите ще намали цената на проектирането на персонализирани чипове.

Аналогичните проекти

С разработването на проекти с отворен хардуер се занимават и други организации. Пример за това е консорциумът CXL, представил в средата на месец март стандарта Compute Express Link. Технологията е аналог на OmniXtend и също свързва CPU, GPU и FPGA. При този стандарт за обмена на данни се използва PCIe 5.0 шината.

Друг проект за развитието на процесорни технологии с отворен хардуер е MIPS Open, който бе създаден през месец декември миналата година. Инициативата е на стартъпа Wave Computing. Разработчиците заявиха, че ще отворят достъпа до своите комплекти 32 и 64-битови MIPS команди, на които се базират техните процесори.

 


Като цяло отвореният подход вече става общоприет не само за кода, но и за хардуера. Тези проекти вече получават поддръжката на големите компании. Можем да очакваме, че съвсем скоро ще започнe да се появява нов клас устройства, в които се използва както отворен софтуер, така и отворен хардуер.

ДОБАВИ КОМЕНТАР

avatar
  Абонирай се  
Извести ме за