Installfest 2021

Vývoj architektur procesoru lze sledovat jako dobrodružný příběh překonávání překážek způsobených ze začátku především velmi omezeným počtem tranzistorů, které bylo možné implementovat na jednom čipu, později rychlostí zpracování instrukcí, poté rychlostí pamětí, které se povedlo překonat pozorováním, že se často přístupy po určitý časový interval opakují k omezenému množství položek, případně se přistupuje k položkám následujícím. Velmi pozoruhodné pak je, že velké renomované firmy se nechaly opakovaně svést na zcestní, systém pro automatickou správu paměti přenesený do hardware a taková komplexita, že se nikdy nepodařilo předpokládaný výkon získat. Naopak učitelé bez s minimem prostředků opakovaně se svými žáky při zvážení jejich omezených technologických možností často nalezli řešení, která se zpětně ukázala jako cesta vřed, kterou i ti velcí v tichosti převzali.

Zkusíme si odpovědět na otázku, proč i nejnovější a nejvýkonnější procesory s architekturou x86 dokáží dekódovat jen čtyři nové instrukce naráz, jak zvyšují propustnost na až šest za hodinový takt ve smyčkách, proč Apple M1 dokáže dekódovat až 8 instrukcí za takt . V krátkosti vysvětlím, co znamená pojem dataflow window, podle testů na M1 > 600 instrukcí.

V závěru zkusíme analyzovat jak na tom s propustností bude při načítání 16 byte naráz architektura RISC-V při kombinování instrukcí 32 a 16 bity.

Příležitost chci využít i jako náhradu za neodpřednášenou poslední přednášku předmětu Architektury počítačů, která se do běhu poznamenaného nedobrovolným přechodem na distanční formu nevešla, přesto, že jsem si materiály k preznetaci pro studenty se zájmem připravil.

Pro ty, kdo jsou v oboru nováčky pak pro hlubší zážitek z popisovaného dobrodružství nabízím seznámení se s pojmy ve formě odkazů do Wikipedie, které propojili naši studenti v rámci přípravy na zkoušku nebo přímo kompletní narychlo vzniklé nahrávky všech proběhlých přednášek na YouTube.

Koho pak problematika procesorové techniky zaujme, tak může za zdroj dalších informací přistoupit k přednáškám z předmětu Pokročilé architektury počítačů.

Video: https://youtu.be/v2vHgf83E-0

The last year has been challenging for the subjects which goal is to share, pass knowledge and practice in area of computer hardware to the students. We have used YouTube to provide students feedback what their programs do with real hardware. All iteration has to be solved remotely. We have tried even to equip systems with RC model servos to simulate hands on experience to manipulate with inputs etc... We provided 7 systems to for our students through remote access and 20 to lent them home. We plan to prepare more systems to be online accessible during the workshop. If there is expressed interested in advance we can setup 20 or even more boards and some bunch of cameras. The similar meeting at OpenAlt where we have put single board for hacking from wild Internet has great success. You can prepare for your turn on the MZ_APO board by listening the lecture on YouTube https://youtu.be/U3Ksx2bTrtY.

The workshop will use our Debian diskless lab used for Computer Architectures courses. ARM based diskless booted education kits with Xilinx Zynq SoC are used for education. The kits combine MicroZed single-board computer (SBC) with PiKRON designed MZ_APO boards. Board design files are available at https://gitlab.com/pikron/projects/mz_apo.

The DC motor control kits would be available to attendee who could build a complete control loop. See the article Linux pro řízení: minimalistické řešení řízení stejnosměrného mo­toru and presentations:
* Linux, RPi and other HW for DC and Brushless/PMSM Motor Control - video
* GNU/Linux and FPGA in Real-time Control Applications - video
* GNU/Linux, CAN and CANopen in Real-time Control Applications - video

The open-source CTU CAN FD IP core would be shown as well as some other hardware as time allows all with option to test it by attendees.

The extension of the PXMC https://pxmc.org/ motion control library to allow coordinated control of education DC motor kits is shown in the video summary of the workshop. The mentioned demo on the real robotic hardware (Rose Garden) is located on motion control related PiKRON.com page.

Language Czech if there is no request to switch to English from attendees.

Video https://youtu.be/W6DrS8H5YJg

Interactive session with QtMIPS simulator to demonstrate and discuss teaching of the B3B35APO Computer Architectures course at FEE CTU.
* The video of the LinuxDays 2019 public introduction of the project https://youtu.be/fhcdYtpFsyw
* LinuxDays 2019 talk abstract https://pretalx.linuxdays.cz/2019/talk/EAYAGG/ Presentation (PDF ), (ODP)
* GitHub project page https://github.com/cvut/QtMips/
* Installation files https://github.com/cvut/QtMips/releases
* Online version http://cmp.felk.cvut.cz/~pisa/apo/qtmips/qtmips_gui.html

Language Czech if there is no request to switch to English from attendees.