Разработка массово-параллельной системы-на-кристалле со специализированной архитектурой
Руководитель от корпоративного партнера:
Николай Терновой (Syntacore)
Руководитель от Университета ИТМО: Антонов Александр Александрович
Открытых вакансий: 1
Краткая аннотация
Современные вычислительные нагрузки (искусственный интеллект, графика, компьютерное зрение, магистральные сети) предъявляют повышенные требования к процессорам в части производительности и вычислительной эффективности. Для удовлетворения данных требований востребованы микропроцессоры и системы-на-кристалле, включающих в себя сотни и тысячи легковесных специализированных процессорных ядер, интегрированных с помощью сложной коммуникационной инфраструктуры.
Данный проект включает в себя практическое изучение принципов проектирования архитектуры массово-параллельных систем на кристалле, высокоуровневому моделированию, специализации вычислительных ядер и коммуникационной инфраструктуры, а также разработку вспомогательных инструментальных средств, обеспечивающих эффективную использование вычислительных ресурсов массово-параллельной СнК.
Направления работы
- Разработка легковесного специализированного процессорного ядра для массово-параллельной системы-на-кристалле.
Примеры решаемых задач:- провести моделирование и/или профилирование выполнения целевой вычислительной нагрузки (по выбору студента) на ядре общего назначения, выявить “горячие” элементы данной нагрузки;
- разработать расширение открытой системы команд RISC-V, ускоряющей выявленные “горячие” элементы вычислительной нагрузки;
- реализовать аппаратное ускорение для процессорного ядра с архитектурой RISC-V Syntacore SCR1;
- модифицировать программное обеспечение, задействовав разработанное расширение;
- реализовать прототип массово-параллельной системы-на-кристалле на основе ПЛИС;
- произвести оценку производительности и энергоэффективности разработанного решения.
- Разработка коммуникационной инфраструктуры для массово-параллельной системы-на-кристалле.
Примеры решаемых задач:- реализовать и произвести оценку эффективности интеграции легковесных процессорных ядер с архитектурой RISC-V Syntacore SCR1 на основе общей памяти;
- реализовать и произвести оценку эффективности интеграции легковесных процессорных ядер на основе когерентных кэшей;
- реализовать и произвести оценку эффективности интеграции легковесных процессорных ядер на основе сети-на-кристалле с регулярной или нерегулярной топологией;
- реализовать и произвести оценку эффективности интеграции легковесных процессорных ядер на основе специализированных расширений системы команд;
- выявить оптимальную комбинацию коммуникационных механизмов для эффективной реализации целевой вычислительной нагрузки.
Стек технологий
1) User and Organizations
- Инструменты гибкой разработки Agile, Scrum, Kanban
- Тайм-менеджмент и планирование временем
2) System Architecture and Infrastructure
- Методы проектирования встроенных и кибер-физических систем
- Организация параллельных и распределенных вычислений
- Платформо-ориентированная разработка
3) Software Development
- Программирование на языках C, Python
4) Hardware
- Язык описания аппаратуры SystemVerilog HDLв
- Разработка системных моделей процессоров, моделей на уровне транзакций (TLM) и на уровне регистровых передач (RTL)
- Проектирование под ПЛИС/FPGA
Кем станет студент по завершению магистратуры
В зависимости от выполняемых задач внутри проекта выпускник может стать:
- архитектором систем на кристалле
- инженером-проектировщиком цифровой аппаратуры (Hardware Logic Designer)
- инженером-проектировщиком систем на ПЛИС/FPGA
Пререквизиты (входные требования)
Для участия в проекте необходимы базовые знания по следующим направлениям:
- цифровая схемотехника
- программирование на языках C/ASM, Python
- архитектура компьютера