17-ysyx-“一生一芯”计划和开源芯片人才培养.pdf

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1、“一生一芯”计划和开源芯片人才培养余子濠“一生一芯”项目组2023.08计算机系统与处理器芯片课程虚拟教研室微信公众号Email:官方网站 ysyx.org一、“一生一芯”计划初衷我国优秀处理器芯片人才储备严重不足l85%v.s.4%：2008-2017十年体系结构国际顶级会议ISCA论文的第一作者85%在美国，仅有4%在中国，不足美国的1/20，差距巨大l中国加快处理器芯片人才培养规模与速度，迫在眉睫一作国籍毕业去向ISCA十年论文第一作者统计情况(2008-2017)处理器芯片设计人才培养面临的挑战Image Source:https:/ Olofsson,Intelligent Desi

2、gn of Electronic Assets(IDEA),2017应用程序运行时环境操作系统指令集微结构电路综合物理设计物理验证版图写RTL学生预期实际是个系统工程“一生一芯”计划总体介绍应用程序运行时环境(简易)操作系统指令集(RISC-V)微结构电路综合物理设计物理验证版图CSEE985高校211高校普通高校吸引提升培养熟悉深入了解软件芯片EDA香山乱序超标量缓存指令扩展分支预测IP预取一致性U-bootUEFIOpenSBILinuxGCCLLVMQEMU布线布局时钟树打破教育资源不平衡的壁垒突破传统课程的边界,融合EE和CS的全栈人才培养培养后进入开源社区/企业,攻关卡脖子领域布图标

3、准单元时序分析等价性验证工艺映射软硬件协同前后端全链条基于开源新赛道的一种贯通课程的实践型开放式大规模人才培养计划“一生一芯”计划执行情况l自2019年起已历六期，循序渐进，逐步放大规模，保持教学质量l数据统计时间:2023年8月19日期数启动时间报名结束时间报名人数覆盖高校持续学习人数达成流片指标人数一2019年8月-5155二2020年8月-1151111三2021年7月2021年9月76016821551四2022年2月2022年8月1753 32821518(学习指标提升)五2022年8月2023年7月1881 37915510(持续增加中)六2023年7月未结束82119037未进行

4、至流片阶段七预计2024年1月启动感兴趣投入学习二、本科生带着自己的芯片毕业首期“一生一芯”计划（2019年8月12月）首期“一生一芯”计划让学生带着自己设计的处理器芯片毕业l2019年8月底，在国内首次以流片为目标，由5位2016级计算机学院本科生主导完成一款64位RISC-V处理器SoC芯片设计，于12月19日流片l芯片成功运行Linux操作系统与国科大教学操作系统UCAS-Core金越王华强王凯帆张林隽张紫飞4个月高强度开发历程RV64IM压缩指令(RVC)FreeRTOS/RT-ThreadL1 cache预取Sv32-PTW发现cache设计bugTLB支持RVC的分支预测Sv39-

5、PTW分析预取性能倒退原因M/S/U特权级原子操作(RVA)Sfence.vma分时多任务Nanos-lite添加burst读写支持作为L2TLB流水化xv6缺页异常L2预取分析解决性能倒退TLB资源/时序优化补充CSR/Linux联调LinuxDebian11/18 22:5711/18 10:3911/21 17:3112/10 16:26Debian联调12/13 14:2610/19 13:2110/21 18:289月10月11月12月应用OSCPUSoCRV64IM时钟中断BusyboxhelloGCC,QEMUloginRVC时钟FreeRTOS/RT-ThreadSv39-PT

6、WM/S/U缺页异常xv6RVA补充CSRLinuxBusyboxhello11/10 13:0711/13 21:29Dummy-SD卡LinuxDebianGCC,QEMU12/08 16:2710/19 19:0809/18 01:07王华强张紫飞张林隽金越王凯帆项目分工接入SPI Flash控制器开源IP核并进行访问和取指验证验证UART开源IP核验证SDRAM控制器开源IP核验证ETHMAC开源IP核发现SDRAM控制器64位数据读写bugxv6联调xv6联调Redis确定技术路线选择基础平台搭建开发环境前期准备模拟器成果：果壳（NutShell）l110nm工艺l10mm2l200