Пятнадцать байтов на стек от конца

Так ведь задача давно решаема любым средненьким FPGA Development Kit и гораздо экономичнее, проще и быстрее любой дизайн выйдет. Тот же MicroBlaze вшить, на него и линукс есть. Открытых дизайнов и интерфейсов так же пруд пруди. И проблема переносимости дизайна отлично решается если скажем мы задумали поменять железку (всё ведь описано в HDL).

From:

vak

Microblaze - закрытая патентованная непереносимая архитектура. И с компилятором для него не все хорошо. Gcc-4 так до сих пор и нет, только 3.4.1. В этом смысле OpenRISC лучше.

Вторая проблема - скорость. На простых FPGA типа Spartan софт-процессоры получаются нешустрые, 10-20 МГц, да без кэша. На дорогих, типа Virtex или Stratix, можно разогнаться аж до 50 МГц, с кэшом. Но это FPGA, не для любителей. Причём float point в любом случае не светит.

Мой проект (этап 2) и есть по сути development kit для софт-процессора на FPGA. Но с возможностью установки hard-процессора (этап 5), если надоест тормознутость.

From:

Плата (http://www.nuhorizons.com/xilinx/boards/virtex-4/FX12kit/index.asp) с Virtex-4 FX12, 64M DDR SDRAM, гигабитным эзернетом и 24-битным VGA стоит 300 баксов. Да и встроенного туда PowerPC ядра на 350МГц, подозреваю, за глаза хватит любому радиолюбителю :)

From:

vak

Да, конечно. Только это уже совсем не homebrew, и тем более не open source. :(

From:

Homebrew, к сожалению, закончилось с появлением BGA и многослойных плат :(

From:

А, кстати, почему не open source ? Ядро powerpc там железное, в смысле - встроенное в чип. Лицензионно чистое, насколько я понимаю.

From:

vak

Многослойные платы нынче не проблема. В домашних условиях их делать нет смысла, проще заказать. Резонит, например, при заказе четырехслойных прототипов просит 10000 за 12 дм2. При размере платы, скажем, 3 дм2, получается 4 штуки по $100 каждая. Не халява, конечно, но вполне посильная сумма, тем более если в складчину. А если таких плат 100 штук заказать, цена падает до $20.

Virtex это BGA, так что по любому не годится. Да и float point у них нету.

Не open source - в том смысле, что процессор имеется как данность. А в моём проекте (этап 2) можно грузить любое софт-процессорное ядро на выбор. Если кому хочется расширить систему команд какой-то расчудесной инструкцией - флаг в руки, берешь и делаешь. Или свой процессор строй, тоже прикольно.

From:

$400 за тоненькую стопку пустых плат - это уж точно не homebrew :)
А уж запаивать туда руками TQFP с шагом ножек в 0.5мм - брр...

Не очень понял, каким боком даровое ядро нестыкуется с open source. Его можно попросту не использовать, а грузить свой софт-процессор. А когда захочется побыстрее/потрадиционнее - включить встроенное и запустить linux.
Я-то к тому вёл, что можно использовать довольно дешёвую уже готовую плату с очень хорошей скоростью и приятной периферией для игр с собственноручно разработанным процессором и своей же OS.

From:

vak

Никто не обещал, что это хобби будет дешевым. :)
А корпуса QFP, в том числе и с шагом 0.5, прекрасно паяются вручную. И, как утверждают монтажники у меня на работе, легче и быстрее чем многоногие DIPы. Главная хитрость - специальное жало.

Я в качестве "дешевой" юзаю плату Spartan-3E Starter Kit. Обошлась в 4842 рубля. Микроселлов почти столько же: 10476 против 12,312 у 4VFX12.

From:

Конструирование нетрадиционных компьютеров и их процессоров к дешёвым хобби уж точно не относится :)
Я пока обхожусь Digilent Spartan-3 starter board в модификации с xc3s1000 вместо xc3s200. Мне обошлась с доставкой в россию в 4900 рублей :)

From:

vak

Те же деньги. :)
Мой проект на втором этапе должен, по идее, уложиться в эту сумму. С меньшей памятью и без Ethernet, но зато с CompactFlash, SD/MMC, клавиатурой и мышкой. А если основная плата окажется дешевле $100, то и на Ethernet хватит.

From:

Те же.
Только у меня ячеек 17 тысяч и блочной памяти больше. Брал с запасом :)

From:

> для игр с собственноручно разработанным процессором и своей же OS

зачем тебе такой велосипед изобретать?
ты хоть представляешь сколько времени это занимает?
увы, не всё пока предельно автоматизированно

меня больше всего угнетает отсутсвие открытых (GPL например) средств синтеза и примитивные VHDL/Verilog. SystemC в целом нравится, но кроме как создавать тестбенчи в hardware-in-the-loop мы его для синтеза не используем. хотелось бы иметь что нить типа PythonHDL :)

From:

Я же написал - "для игр". Т.е. делаешь процессор, собираешь для него окружение, пишешь софт.
Занимает это очень много времени, да. Но я же не всё свободное время этому отдаю. Это так, хобби.
Да и ОС у меня очень своеобразные - это форт :) У которого несколько десятков слов всего работают с аппаратурой, остальные более высокого уровня. Он очень шустрый, маленький и расширяемый. Вполне можно за несколько дней набросать что-то вида супермикро-x11. И эта наработка останется и будет работать уже на другом процессоре совсем другой архитектуры. В итоге перенос ядра на новое железо - работа одного дня.

From:

не подскажешь ка линком, где такое за 300$ есть?

From:

vak

Да, интересно бы посмотреть. В Терраэлектронике по $530.

From:

Терраэлектроника умудряется и JTAG-USB дигилентовский за $60 толкать. Хотя ему красная цена - $40.

From:

Первое слово того коммента было ссылкой :)
Повторю:
http://www.nuhorizons.com/xilinx/boards/virtex-4/FX12kit/index.asp
При заказе в россию добавиться стоимость доставки (~ $20) и таможня может захотеть свои $60 (а может, кстати, и не захотеть - при определённых условиях).

From:

спасибо,
кстати digilent делает очень хорошие киты, у меня есть их спартан3-плата.
доставка в EU примерно неделю, таможня иногда берёт где то 25 евро, иногда нет. заказывать можно любой кредиткой.

да, вот прямой линк:
http://digilent.us/Products/Detail.cfm?Prod=FX12&Nav1=Products&Nav2=Programmable

мне 299$ кажется не много за virtex4. нужно посмотреть спецификацию точную, что за виртекс и что за периферия на плате :)

а вот побольше их продуктов:
www.digilent.us

From:

Не за что :)
Я у них осенью вот это (http://webushka.livejournal.com/50370.html) покупал. С набортной xc3s1000, чтоб все мои тогдашние идеи влезли. Включая fpu :)

From:

узнаю
ну и как? многое уже до конца довёл :) ?

From:

Ну, что-то типа спектрума я в него утоптал в качестве развлечения. И форт-процессор масштабируемый вроде сделал с обвязкой и вполне полным форт-словарём в пзу. Чем форт хорош - сам себе операционка :)
Следующим этапом хочу попробовать многоядерность.

From:

Хорошо, раз микроблаз не GPL, тогда в топку.
Но на FPGA можно и кэш и точку реализовать. Я делал когда то АПУ с плавающей точкой на обычном спартане за 25$. Сейчас работаю с виртексами новыми 65nm, гоняем на них многоядерные решения, с очень даже неплохим кэшем. Я к чему это всё:
можно взять третий спартан помощнее (S1500 например, 75$) и реализовать на нём простое ядро и кэш. пусть будет не быстрый, но ведь можно добавить интересные DSP функции. в качестве экономии поверхности существует ещё и битстрим подход.
В общем, подход должен быть такой - меньше железа - максимум реконфигурируемости.

From:

vak

Конечно, FPU интересно сделать. И даже уже есть такой opensource, совместимый с OpenRISC: http://opencores.gds.tuwien.ac.at/projects.cgi/web/fpu/
Но это удовольствие ресурсы FPGA кушает. А спартанов в корпусе QFP выше чем S500E не бывает... Всё-таки хочется, чтобы спаять плату мог любой умелец с руками и хорошим паяльником.

С подходом - абсолютно согласен!

From:

SMD печка делается из подручной печи для пиццы за 30-50$

From:

maria-tuzhilina.livejournal.com

Сереж, сделай доброе дело - загрузи куда-нибудь воскресенье! Очень хочется себя послушать!

From:

vak

Ч-черт, я диктофон в машине забыл... Вечером сделаю.

From:

По-моему, минимальный любительский компьютер должен иметь фон-Неймановскую, а не Гарвардскую архитектуру. Из современных 8-битных микроконтроллеров в таком режиме могут работать x51-е с 40 и больше ногами (внешние адресные пространства можно объединить).

А для полного компьютера, опять-таки по моему, главное - VGA внутри микроконтроллера, что оставляет небольшой выбор:
Cirrus ARM9 EP93xx
Atmel AVR32
Blackfin (используется параллельный порт)

Поскольку все это BGA, надо заказывать многослойки и рассылать под заказ полуфабрикаты: плата с пастой и маской и запеченными BGA-корпусами. А остальное, включая VGA R-2R (ибо микросхема слишком дорогая), пусть достает и паяет заказчик.

P.S. Ноги с шагом 0,5 мм часто можно развести в 2 слоя, может, раздвинув компоненты.

From:

Вспомнил, BGA в домашних условиях можно ставить брюхом вверх и разводить обмоточными проводами... ;)

From:

Перебирал Blackfin-ы, нашел QFP.
ADSP-BF531SBST400

Я думаю, для однопользовательского 32-битного компьютера полноценный MMU (диспетчер памяти) вещь необязательная ;-)

Кстати, у Cirrus Logic есть FPU. И чипы без VGA в корпусах QFP. А Blackfin с 64K цветов в QFP. Правда, GPIO не остается, надо регистры ставить...

From:

vak

Восьмибитные по нынешним временам уже неспортивно как-то, при том что по деньгам оно и не дешевле. А конкретно 51-й плох невозможностью реализации вытесняющей многозадачности. Насчет Неймановской архитектуры полностью согласен.

Согласен, VGA - главный камень преткновения. Или хотя бы TFT-LCD. Схему на MCT-01 я почти закончил, но без VGA она стала совсем неинтересной.

На двухслойку рассчитывать не стоит, при таких частотах без земляной подложки сигналы начинают звенеть со страшной силой. Четыре слоя самое оно.

Blackfin в LQFP - это ценная информация, спасибо. MMU там без педжинга, ну и ладно. А как там выход видео сделан? Не могу примеров найти.

From:

Как сделан выход? Часть программной конфигурации - Application note EE-256
http://www.analog.com/processors/blackfin/technicalLibrary/applicationNotes/index.html
http://www.analog.com/UploadedFiles/Application_Notes/74670263ee256Rev2March706.pdf
http://www.analog.com/UploadedFiles/Associated_Docs/377016527EE256v02_March06.zip
Смотреть в последнем архиве, кажется, код для второго ядра.
Аппаратно - думаю, можно взять за основу схему от Cirrus EP9315
http://www.cirrus.com/en/pubs/manual/EDB9315A_Tech_Ref_Manual.pdf
http://arm.cirrus.com/files/schematics/edb9307/8_SCHEMATICS/pdf/9307_schematics_v_2.pdf

Кстати, рылся у себя в свалке, еще одного QFP с VGA нашел:
Winbond W90P710
http://www.winbond.com.tw/NR/rdonlyres/B8339DC2-3563-48A2-A048-66F57FE87CFB/0/W90N710CD_W90P710CDG.pdf

И, повторяю, если плату заказывать, можно заказать и монтаж BGA.
А распространять через Мастер-Кит, например.

From:

vak

Спасибо, поизучаю. EE-256 я уже и сам нарыл. :) Попробую прикинуть схему на BF531.
Winbond W90P710 трудно купить, efind.ru даже цену не дает. И потом, приходилось работать с их чипами... Не верю я им больше.
BGA неспортивно, хочется всё же удержаться в рамках более доступной технологии.

From:

А по-моему - самое неспортивное вылазить за $100 на микросхемы+плату.

Использование FPGA и российского (военного) CPU - прямая туда дорога.
К тому же для рабочего компьютера они не нужны, максимум GAL или дешевый CPLD.

Я бы даже VGA DAC попробовал сделать на R-2R (учитывая импеданс выходов, возможно, поставив защелки) - у нас ведь скорее всего 5-6 бит, а не 8.

А для расширения надо оставить ISA в формате PC/104.
Забуферировать 245-ми, отгородив от CPU+SDRAM.
Кстати, IDE (параллельный ATA) тоже надо предусмотреть, шагом 2,54.
Может, поставить стандартный ISA MIO (FDC + 2COM + LPT + IDE ~CS).

Основные применения ящика:
- терминал RDP, возможно, X11;
(по опыту, 24-битному RDP хватает 10Мбит на 5 человек)
- "однорукий бандит";
- FreePascal.

Ящик должен допускать пересборку ядра и компиляторов (самые тяжелые вещи) на нем самом и запуск минимального менеджера окон без свопа. Кстати, может поставить слабенький FPGA ради внешнего TLB и сделать, как в MIPS (TLB miss -> exception)?

From:

Прочел упоминание о полевой шине и подумал - а, может, ящик и вправду должен быть индустриального или военного исполнения??

И винчестер ему ни к чему, и ЦАП в VGA...

Тогда все слова забираю обратно.

From:

vak

Тут некий компромисс. Я не настаиваю на обязательно российском процессоре, хотя в этом имеется определенный шарм. FPGA интересен лично мне, для разработок на Verilog и всяческих экспериментов. А с другой стороны хочется получить аналог привычного компьютера: подключаешь монитор, клавиатуру, что-то компилируешь, переписываешь, отправляешь по интернету и т.д.

R-2R - хорошая идея. Я думал про это, но не решился. Но еще не поздно. :)
Не вижу большого смысла в ISA, IDE, FDC. В качестве жесткого и/или сменного диска сейчас удобнее flash-карточки. Самый простой интерфейс имеют карты SD.

Для пересборки ядра и компиляторов 64 мегабайт памяти должно хватить без всякого пейджинга. А для свопинга TLB, строго говоря, не нужен.

SpaceWire - и правда интересная шина. Например, можно было бы сварганить на FPGA видеоадаптер с таким интерфейсом.

From:

Наверно, все-таки надо определиться - мы делаем полевой (мобильный) компьютер или комнатный (домашний, учебный). Строго говоря, "однорукий бандит" - изделие полевое, работающее в жестких условиях. Да и "полевой день" - мероприятие интересное ;-)

Однако для комнатного применения, по-моему, лучше оставить IDE - ведь он ничего не стоит (дешифровать его ~CS-ы), заодно можно подключить CompactFlash, а винчестер все-таки имеет большую емкость и допускает большее число записей сектора.

ISA, с другой стороны, и особенно в формате PC/104 - стандарт для таких систем, и единственная шина, для которой привык вести разработку типичный радиолюбитель - без FPGA и специализированных микроконтроллеров с поддержкой синхронных последовательных шин.

Так что разводить эти разъемы, по-моему, надо, а вот запаивать ли их - личное дело сборщика.

По-моему, следует также сразу предусмотреть JAMMA, даже, может, сдублировав на него VGA. Хотя, может, его лучше сделать на дочерней PC/104 плате.

Место для запайки на ISA NAND flash надо предусмотреть - для несменного твердотельного носителя это стандарт.

Другие вопросы, на которые нужны ответы:

- необходимая тактовая частота:
высокая (около 1ГГц и выше) - XScale + дискретный VGA (у внутреннего недостаточное разрешение), например, бывший C&T,
средняя (175 - 400 МГц) - что и выбрано, надеюсь,
низкая;

- объем ОЗУ:
большой (512 МБ и выше),
средний (64 - 256 МБ), что и выбрано,
малый (4 - 16 МБ);

- тип полевой шины (по-моему, наиболее популярны CAN и RS-485);
- _необходимые_ шины расширения;
- USB ? (нехватка компенсируется прямой поддержкой всех флэш-карт?)
- Ethernet (нужен, хоть место под RTL8019 или CS8900), хотя, опять-таки, возможно на дополнительной плате.

Насчет свопинга без диспетчера памяти - это оверлеи, я собирал unarj под RT-11, об оверлеях должен заботится прикладной программист. (Даже когда системная поддержка самая прозрачная). Голый TLB, как в MIPS, по-моему, - самая простая аппаратная реализация диспетчера памяти, полная аппаратная реализация таблицы страниц по спецификациям IBM S/370, сделанная в i386, намного дороже (т.е. с микрокодовой отработкой TLB miss). А в MIPS этого микрокода нет, все делается обычным кодом режима супервизора.

Кстати, по-моему, 1МГц ARM = 2МГц MIPS (= 0,5Мгц AVR32), поскольку у ARM набор команд намного хитрее - как в микроЭВМ 60-х годов ;-) , а все они полный конвеер без суперскаляра, т.е. почти всегда 1 команда за такт. Т.е. при одной и той же частоте ARM намного быстрее MIPS. Для примера почитайте Вашу хэш-функцию (правда, не знаю, может у российского процессора есть все расширения набора команд, сам ничего не читал, прикидывал когда-то по S-boxes, кто из $50 роутеров быстрее в этом деле...)?
Заодно огромное Вам спасибо за оригиналы стандартов! :-)

From:

vak

Идея сравнить ARM и MIPS мне понравилась. Вот что получилось: http://dubolom.livejournal.com/44265.html
Ваша гипотеза о значительном превосходстве ARM не подтвердилась.
А также выяснилось, что Blackfin не сильно хуже чем Thumb.

From:

У SDRAM есть одно приятнейшее свойство - в отличие от по крайней мере DDR входы DQM влияют не только на запись, но и на чтение, следовательно, данные одного модуля можно запараллелить (DQ0 - DQ16 - DQ32 - DQ48, DQ1 - DQ17 - DQ33 - DQ49, ..., DQ15 - DQ31 - DQ47 - DQ63), защелкнуть 2 дополнительных бита адреса, и сформировать DQMB с помощью '155 (если микроконтроллер не поддерживает банки). Приведен вариант с 16-битной шиной, какая остается у Blackfin и некоторых других при использовании 16 линий PPI для VGA. Если есть 32 бит - аналогично (DQ0 - DQ32, DQ1 - DQ33, ..., DQ31 - DQ63; защелкиваем только 1 бит адреса).

Таким образом, установив слот SDRAM DIMM вместо планарных корпусов, мы можем обеспечить значительную экономию средств и легкость приобретения комплектующих.

На плате, по-моему, нужно все же развести оба варианта - запаянная память на материнской плате нужна при:
- запайке ее в Китае вместе с процессором,
- изготовлении компьютера повышенной надежности,
- установке малого объема ОЗУ в целевые изделия.

From:

vak

Компьютер скорее домашний. Ресурсов достаточно ровно столько, чтобы можно было перекомпилировать всю систему. IDE и CompactFlash не имеют никаких преимуществ перед SD, но требуют кучу проводов. По цене карты SD дешевле чем CF и диски IDE. Слот расширения, все ж таки, практичнее иметь с интерфейсом SPI. Цеплять к нему самодельную периферию проще, чем к ISA. А для простых поделок - достаточное число контактов GPIO. А что такое JAMMA?

Частота определяется выбранным микроконтроллером. Ethernet с моей точки зрения, нужен обязательно, а без USB можно и обойтись. DIMM, все-таки, слишком громоздко.

Своппинг в Юниксе изначально был реализован в ядре, пользователю про это думать не надо. А вот пейджинг появился только в 1984-м году, с выходом System V Release 2. Так что справимся.

Стандарты - пользуйтесь на здоровье. :) Оно ж всехнее, общественное.

From: