Микроконтроллерное ядро с виртуализацией и плавающей точкой

[vak]

Наконец-то наша контора выпустила пресс-релиз, и теперь я могу поделиться, чем был так сурово занят последний год. С июля вообще сплошной аврал. Это было первое ядро, для верификации которого использовалась придуманная мной технология верификации, и поработать пришлось изрядно. Основная команда разработчиков микроконтроллерного ядра сидит в Шанхае - очень работящие и приятные в общении ребята.

"Imagination launches world’s first MCU-class CPU IP cores with hardware virtualization. MIPS Warrior M-class cores bring a new level of security and reliability to a wide range of entry-level smart embedded applications including IoT, wearables, automotive and more."

Ядро MIPS Warrior M-class - в просторечии микроконтроллер. Есть два основных варианта: M5100 и M5150. Во втором варианте присутствуют кэш и управление виртуальной памятью. Предыдущие варианты этого ядра хорошо известны как микроконтроллеры Microchip PIC32, а также стоят в многочисленных бытовых устройствах типа точек доступа WiFi, плееров, фотоаппаратов, телевизоров и т.п.

Главная фишка этого конкретного ядра - виртуализация. К примеру, на одном чипе можно запустить несколько независимых операционных систем. Скажем, Линукс обслуживает графический интерфейс с пользователем, одна RTOS гоняет данные в реальном времени, другая RTOS декодирует видео патентованным кодеком, и отдельное банковское приложение ведет доверенную защищенную транзакцию. Потери эффективности нет: аппаратная поддержка виртуализации продумана на самом глубоком архитектурном уровне. Гарантируется полная изоляция виртуальных машин по данным: на спионерить видео из кодека, ни украсть пароль к банковской карточке.

Целевой рынок: Internet-of-Things, автомобильные системы, носимые компьютеры.



Вторая фишка - встроенный сопроцессор с плавающей точкой. Двойная (64 бита) и одинарная (32 бита) точность, совместимость со стандартом IEEE-754-2008. По сути этот процессор взят из старших ядер MIPS и переразработан под специфику микроконтроллера.

Потроха выглядят так:



Есть и другие полезные плюшки, типа DSP и 16-битного набора команд microMIPS. Все это жутко компактное, низкопотребляющее и самое эффективное по вычислительной мощности среди микроконтроллеров. И соответствует заявленной архитектуре до каждого битика - это уже была моя задача. В целом есть чем гордиться.

Comments

[spamsink.livejournal.com]

Сколько процентов ЦП предполагается расходовать на ДВС?

[vak]

Я не знаю точных цифр: виртуальными диспетчерами другие команды занимаются, сторонние в основном. Но специально для микроконтроллера было разработано "облегченное" подмножество спецификации виртуальной машины, чтобы сам пользователь мог сваять простейший диспетчер на коленке.

[spamsink.livejournal.com]

Т.е. идея в том, чтобы максимально оптимизировать работу адаптированных под ДВС систем (другими словами, затащить туда Xen должно быть парой пустяков?), или (и) работу систем, которые можно запускать на голой машине?

Микроконтроллерное ядро с виртуализацией и плавающей

[livejournal.livejournal.com]

Пользователь is2006 сослался на вашу запись в записи «Микроконтроллерное ядро с виртуализацией и плавающей точкой (http://is2006.livejournal.com/1313688.html)» в контексте: [...] Оригинал взят у в Микроконтроллерное ядро с виртуализацией и плавающей точкой [...]

[dmarck.livejournal.com]

Wow. Есть с чем поздравить.

Upd: А на какой базе строилась система верификации (если это, конечно, не тяжёлый NDA ;P)?

Upd2: Вдогонку: а как без MMU управлять изоляцией виртуализации (если я правильно понял пассаж про младшую модель)?

[vak]

Спасибо.

Я не могу рассказывать про верификацию в открытом доступе, к сожалению. Но покупатель ядра получает весь пакет с исходниками и поддержкой.

Да, в варианте M5100 с памятью интересно получается. Никакого MMU нету: обычная плоская память, без трансляции адресов. Но каждой виртуальной машине доступна только часть физической памяти, а обращения в чужую память дают exception и переключают в гипервизор. Прерывания от внешних устройств тоже виртуализируются хитрым образом.

[pappadeux.livejournal.com]

> Вдогонку: а как без MMU управлять изоляцией виртуализации (если я правильно понял пассаж про младшую модель)?

как на 8086

виртуальные 808x каждый в своем 64К сегменте

[vak]

Не совсем так.
При отсутствии MMU каждый получает свой кусок (несколько) из общего 32-битного адресного пространства. Можно представить себе это как тот же TLB, в том числе с поддержкой страниц разного размера, доступа по чтению/записи/выполнению, но где трансляция адреса всегда один к одному. Физический адрес равен виртуальному.

[pappadeux.livejournal.com]

спасибо

[amarao-san.livejournal.com]

Круто. Гипервизор с скедулингом или делением по ядрам (а-ля jailhouse)? Если со скедулингом, как RT делается?

[vak]

Это я не в курсе. Сейчас несколько сторонних команд занимаются разработкой гипервизоров.

[dimorlus.livejournal.com]

Круто!

[fenikso.livejournal.com]

Супер, поздравляю :)

[vak]

Спасибо.
Но это не предел, у нас в работе еще кое-что интересное имеется. :)

Микроконтроллерное ядро с виртуализацией и плавающей

[livejournal.livejournal.com]

Пользователь panchul сослался на вашу запись в записи «Микроконтроллерное ядро с виртуализацией и плавающей точкой (http://panchul.livejournal.com/329359.html)» в контексте: [...] Линуксу): Originally posted by at Микроконтроллерное ядро с виртуализацией и плавающей точкой [...]

[alogic.livejournal.com]

Поздравляю! Надеюсь теперь ARMу придётся отступить:)

[vak]

Мы ме-е-едленно спустимся с холма... :)