Доброго вечора! Слава Україні!
Хочете якісних картинок з топологією мікросхем? Ось тут їх дууууууже багато: http://zeptobars.com

Ось для прикладу RCA 4044BF - Quad NAND RS Latch. Картинку я зменшив.

#picture

Слава Україні!
Вітаю вас усіх.
Вже закінчується літо, тому починаємо вчитися і для того, щоб процес не був дуже важкий зразу – сьогодні стаття про реверс-інжинірінг першої ПЛІС в світі.
https://www.righto.com/2020/09/reverse-engineering-first-fpga-chip.html
Як відомо, перша ПЛІС була випущена компанією Xilinx e 1984 році. Патент Роса Фрімена (Ross Freeman) на цю мікросхему можна знайти тут: https://patents.google.com/patent/US4870302A/en
Перша ПЛІС XC2064 містила 64 логічних елементи, на яких можна було реалізовувати логічні функції та тригери. Розробка велась на програмному забезпеченні для MS-DOS вартістю 12 тис. доларів.

Слава Україні!
Сьогодні хочу згадати про правила кодування або Coding Rules.
Фактично – це набір правил щодо написання коду певною мовою програмування. Вони допомагають переконатися, що код є послідовним, читабельним і придатним для обслуговування.
Використання Coding Rules має багато переваг:
Покращена читабельність: код, який відповідає правилам програмування, легше читати та розуміти, що може допомогти зменшити кількість помилок і покращити налагодження.
Підвищення зручності обслуговування: код, який відповідає правилам кодування, легше підтримувати та оновлювати, що може допомогти зменшити вартість розробки програмного забезпечення.
Покращена співпраця: різним розробникам легше співпрацювати над кодом, який відповідає правилам кодування, що може допомогти покращити якість програмного забезпечення.
Є багато ресурсів, доступних в Інтернеті та в бібліотеках, які можуть допомогти вам почати роботу над правилами написання коду. Найбільш відомим прикладом того, як правильно писати код є книга Роберта Мартіна «Чистий код», але вона не зовсім підходить для HDL коду. Тому сьогодні буде приклад найбільш структурованих Coding Rules, які мені подобаються найбільше.
Власне це правила для проекту lowRISC: https://github.com/lowRISC/style-guides/blob/master/VerilogCodingStyle.md
Не обов’язково використовувати все і відразу, але наявність у вас власних правил написання коду значно спростить вашу роботу над кодом.
#CodingRules

Слава Україні!
За це літо я встиг пройти декілька курсів, тому буду розповідати про них по черзі.

Перший курс спеціалізації по FPGA на  Coursera: Introduction to FPGA Design for Embedded Systems. Це перший з чотирьох курсів спеціалізації FPGA Design for Embedded Systems від університету Colorado Boulder (https://www.coursera.org/specializations/fpga-design)
Курс не новий - йому вже років три. Але фундаментально нічого не змінилося.
Курс вимагає десь годин 6-8 на тиждень для перегляду відео, тестів та невеличких завдань у Quartus. По ходу курсу знайомлять з різноманітними сімействами ПЛІС як від двох лідерів, так і від менших компаній. Основи роботи в Quartus та часовий аналіз в TimeQuest.
Загалом, оцінка моя суб’єктивна оцінка така:
якщо ви нічого не знаєте про ПЛІС - то це гарний курс про те, що всередині ПЛІС, зробити перше знайомство з пакетом Quartus, подивитись на різних виробників. Після цього для отримання знань про сучасний стан на ринку ПЛІС, якщо буде таке бажання,  можна просто подивитись оглядові відео про сучасні ПЛІС від основних виробників.
Загальна оцінка - 9 з 10. -1 бал за трохи застарілі дані.
#MOOC

Слава Україні!
Сьогодні хочу розповісти про японські книги, що навчають у цікавий спосіб. Ви знаєте про широку популярність в Японії манги – різновиду коміксів з характерним стилем малювання. Так от в Японії існує ціла серія навчальної манги, яка в коміксах пояснює різні теми з інформаційних технологій та техніки.
По схемотехніці теж є декілька книжок, на які ми подивимся на нашому каналі. Перша з них – Амано Хидехару Мэгуро Кодзи - Занимательная электроника. Цифровые схемы (Образовательная манга).
Зміст доволі типовий для базової книги по цифровій схемотехніці: алгебра логіки, логічні елементи, тригери, ПЛІС і навіть мови опису апаратури.
Зрозуміло, що чекати від неї чогось супер сучасного та проривного не слід, але як варіант для заохочення вивчення основ з цифрової схемотехніки – це прямо дуже гарна спроба.
Власне сама книга тут: https://drive.google.com/file/d/1QH3aCq3iZufqnjEBOxjrldGSoGnbmil9/view?usp=sharing
P.S. Доречі, назабаром на екрани виходить нова робота «інженера людських душ» Хаяо Міядзакі. Як завжди чекаємо її з нетерпінням!
#book

Слава Україні!
Минулого тижня я наводив приклад Coding Rules для мови Verilog. Для мови опису апаратури VHDL є не менш докладний та гарний приклад Coding Rules: ALSE's VHDL Design Rules & Coding Style.
Доволі старий, але дуже корисний документ. Якщо ви використовуєте мову VHDL – цей документ є дуже класним для першого старту у правилах написання коду.
https://www.alse-fr.com/sites/alse-fr.com/IMG/pdf/vhdl_coding_v4_eng.pdf
#CodingRules

Слава Україні!
Сьогодні 1 вересня і тому буде пост про курс, який багато хто вважає одним з найкращих курсів по схемотехніці і рекомендує його для натхнення при виборі тем проектів на ПЛІС. Це курс 6.111 Introductory Digital Systems Laboratory Масачусетського інституту технологій.
Цей курс являє собою практично орієнтований курс схемотехніки з паралельним вивченням мови опису апаратури.
Він пережив декілька трансформацій. На початку 2000-х курс викладався з використанням мови VHDL. У 2006 – вже використовувався Verilog. Майже кожного року в курсі щось змінювалось та додавалось.
Курс досить важкий і має відповідну репутацію у студентів МІТ. Але результат того вартий.
Всі ці варіації курсу з слайдами, лабораторними, прикладами студентських проектів можна знайти на сайті МІТ. Саме на сайті, а не на платформі edX. Для полегшення раджу подивитись у мій агрегатор ресурсів – там є всі варіації курсу.
Гарного навчального року!
https://www.notion.so/73a0aaacf8ce469db270471a9a659cdd?v=32ba7393a7f04f81bc6936519e0953e7

#MOOC #UniversityCourse

Слава Україні!
Минулого понеділка я згадав про японські книжки про початківців. І, якщо рухатись далі, то неможливо не згадати книги Клайва Макс Максфілда.
Найбільш відомою у нас є його книга «Курс молодого бійця» в оригіналі - The design warrior's guide to FPGAs. Доволі стара книга, оригінал якої вийшов у 2004 році, алезавдяки правильному написанню вона і досі може читатися як вступ до ПЛІС. У книзі нема, ну майже нема, технічних деталей і тому вона старіла повільно. Загальна оцінка 5 з 10, бо вже застаріла.
Для бажаючих почитати – книга тут: https://drive.google.com/drive/folders/1_CDLOiLMl1rBz7IHNh_wFcXXeeAJk42c?usp=sharing

Загалом, Клайв Максфілд – це блогер, який пише для багатьох он-лайн видань на навколо ПЛІС-овську тему:
Electronic Engineering Journal - https://www.eejournal.com/?s=max+maxfield
Insight Tech - https://www.insight.tech/authors/max-maxfield
DigiKey (саме так – магазин електронних компонентів має свій ресурс зі статтями) - https://www.digikey.com/en/articles/techzone/?t=maxfield
Altium (той самий, який Altium Designer) - https://resources.altium.com/experts/clive-maxfield
Тому, раджу дивитись його статті. Написані легко і гарно. Читайте і будьте в курсі всіх новин.
#book

Слава Україні!
Я вже згадував пару Coding Rules від різних організацій, тому тут варто також згадати, що у виробників ПЛІС та софту для них є свої Coding Rules. Так у компанії Altera у величезному мануалі Quartus Handbook є спеціальний розділ Recommended HDL Coding Styles, в якому наведені шаблони коду для різного типу пристроїв.
На відміну від типових Coding Rules в Quartus Handbook наведені не тільки правила написання коду, але й пояснення чому саме так треба писати. Загалом, використання порад, які наводяться у керівництві по конкретному програмному забезпеченню є дуже бажаним. Оскільки саме такий стиль опису різних блоків використовувала компанія при розробці свого ПЗ. І саме такий опис тригерів, лічильників або пам’яті буде правильно трактуватися Quartus і синтезуватися у правильні елементи та блоки.
Якщо ви дивились сайт Intel щодо Quartus Handbook, то бачили, що до кожної версії Quartus існує свій Quartus Handbook. Цей документ в різних версіях мав різний об’єм. І розташування його в різних документах було різним. Наприклад, у мануалі для версії 7 об’ємом більше 2600 сторінок – це розділ 6, а у 13 версії – 13 розділ. До версії 21.3 вам потрібно буде скачувати PDF файл або всього Quartus Handbook або окремо розділ Recommended HDL Coding Styles. Вже з версії 21.3 це розділ сайту Intel, який можна знайти тут: https://www.intel.com/content/www/us/en/docs/programmable/683082/21-3/recommended-hdl-coding-styles.html.
Загалом, це розділ слабо змінюється від версії до версії, тому можна використовувати будь-який варіант цього розділу кервництва. Обирайте свою версію Quartus і читайте документацію.
Але слід відмітити, що не завжди все, що наведене у КХ компілюється самим Quartus. Так, коли років 10 тому я писав на VHDL деякі описи у цьому Quartus Handbook не компілювались, бо використовували застарілі бібліотеки, яких не було у самому Quartus. Так що будьмо уважними і не забувайте перевіряти все у компіляторі та симуляторі.
#CodingRules

Слава Україні!
У світі є три великі компанії по виробництву програмного забезпечення для розробки мікросхем – так звана велика трійка – Cadence, Synopsys (близько 70% ринку у 2022 році) та Mentor Graphics або зараз Siemens EDA (близько 20 відсотків ринку).
І є така дослідницька група - Wilson Research Group, яка проводить вже більше 10 років дослідження того, які мови використовуються при верифікації, який час займає верифікація в загальному проектуванні і так далі. Загалом – дуже цікавий звіт, частини з якого публікуються у блозі на сайті компанії Siemens. Для участі у блозі опитують розробників та верифікаторів з північної Америки, східної Азії, Індії (окрема категорія, бо індуси дуже потужно виступають у верифікації) та західної Європи (в тому числі і Україна, рф на карті учасників не показана).
Швидкі висновки з цього великого дослідження.
1. VHDL та Verilog – дві основні мови опису апаратури з приблизно однаковою кількістю відсотків, але
Але 1 – у розробці FPGA проектів. У розробці ASIC – Verilog явний лідер.
Але 2 – якщо до Verilog додати ще й SystemVerilog – то V/SV набагато випереджають VHDL
2. У верифікації проектів на ПЛІС VHDL займає перше місце, а у порівнянні з минулим дослідження 2020 року ще й додав близко 10% від загальної кількості проектів. На другом місці – Verilog, на третьому – SystemVerilog. І знову – якщо дивитись V/SV - вони будуть мати близько 75% проектів.
У ASIC верифікації – явний лідер – SystemVerilog. Причому настільки, що можна казати про те, що іншого немає.
З цікавого – з’явився Pyton серед мов верифікації. І одразу дуже потужно – 17% у FPGA і більше 20% у ASIC. Через пару років він буде серед лідерів у верифікації.
Загалом, читайте та дивіться цей звіт – мало тексту, багато картинок і показує куди рухається індустрія: https://blogs.sw.siemens.com/verificationhorizons/2022/10/10/prologue-the-2022-wilson-research-group-functional-verification-study/

Слава Україні!
Продовжуємо розмови про книжки для початківців. Сьогодні згадаємо про серію книжок «для чайників» або ж англійською For Dummies. ПЛІС також не обійшли стороною і існує така книга у серії - FPGAs For Dummies. Вона була зроблена лише у електронному вигляді і в папері ніколи не видавалась. Повна назва книги - FPGAs For Dummies Intel Special Edition. Тобто книга зроблена для компанії Intel, а раніше це була Altera Edition. Зразу кажу - версії для Xilinx немає.
Загалом FPGAs For Dummies є більше якоюсь статтею в блог, ніж книгою. Її обсяг дуже невеликий, бо як відкинути від 53 сторінок електронного видання обкладинки, зміст і таке інше вийде всього десь 40 сторінок. Та й зміст дещо нагадує розповіді про все навколо.
Наприклад, розділ 1 – навіщо воно все треба, ASIC, зображення вентиля І та прямокутника з написом регістр. І все з дозволу компанії Intel.
І така профанація іде далі. Картинки з якихось даташитів і купа фраз типу – а тут керування двигуном на ПЛІС, а тут – купа квадратиків про design flow (з дозволу компанії Intel).
Ця книга є безкоштовною, що само по собі є зрозумілим, бо таке все одно ніхто купувати не буде. Її можна скачати з сайту Intel після реєстрації. Я зробив це сьогодні – і виявилось, що лінк вже не працює і реєстрація не допомагає. Тому книга лежить тут: https://drive.google.com/file/d/1RqD5aAVm1C6k6emMeWs2h-9Z_h9h9z2S/view?usp=sharing
Загальний висновок – 1 з 10. 1 за те, що є обкладинка. Автори книги – молодці, бо на гроші великої корпорації написати таку фігню – це треба вміти.
#book

До попереднього посту.
Ось вам картинка, з дозволу компанії Intel.

Слава Україні!
Минулого тижня я розповідав про Coding Rules від Altera Intel. Тепер слід згадати і Xilinx AMD. У AMD так само є документ, що описує рекомендуємий стиль написання коду. Він не настільки докладний, як у Intel, хоча прикладів там більш ніж достаньо. Тобто більше коду, менше слів. Інколи це працює, інколи треба пояснювальну бригаду. І тоді лише до індусів. Але про них згодом.
Так от у цьому документі, який називається UG901 - Vivado Design Suite User Guide. Synthesis прикладів різних модулів багато і вони заходять далі, ніж Intel – є нерекурсивні цифрові фільтри, динамічні регістри зсуву. Тому в цей документ також раджу заглядати.
Він доступний або за посиланням на сайті AMD у двох варіантах:
Як документ – https://docs.xilinx.com/r/en-US/ug901-vivado-synthesis/HDL-Coding-Techniques
Як PDF - https://docs.xilinx.com/v/u/2019.2-English/ug901-vivado-synthesis
Також поклав його у теку з книгами тут: https://drive.google.com/file/d/1KLMH07I3fqHs6HpYVNI96_uUprCnpwq_/view?usp=drive_link
Також існує ZIP архив з прикладами, але скачати його я не зміг. Для скачування потрібна реєстрація і потім підтвердження інформації для скачування і на цьому етапі далі не пішло. Як буде ваша ласка – скажіть де можна.
#CodingRules

Слава Україні!
Новий навчальний рік почався і вже є декілька відео для обробки та завантаження на канал .
Сьогодні буде анонс найближчого відео – про часові параметри для статичного часового аналізу (statis timing analysis – STA). Відео на каналі буде вже на вихідних, а поки ось презентація, яку використовували: https://docs.google.com/presentation/d/1a1hsgjbJHstpmCU1g3tSs89vlxWQzTgR/edit?usp=drive_link&ouid=111792405508001907736&rtpof=true&sd=true
Загалом статичний часовий аналіз призначений для перевірки шляхів проходження сигналу і головна його ідея – розрахувати затримки сигналу при проходження через комбінаційну схему, регістри, лінії передачі даних. Якщо робити все це руками, то це задача, яку вирішити майже неможливо навіть для невеликого проекту. Раніше в радянській школі розробки цифрових систем цю задачу вирішували шляхом малювання часових діаграм з врахуванням затримок. Дуже кропітка та нудна робота. Особливо, коли це робиться на міліметровці і для великої схеми.
В сучасних системах проектування для statis timing analysis використовують спеціальне програмне забезпечення. У нашому випадку – вивчення цифрової схемотехніки на балі ПЛІС Intel FPGA ми використовуюємо інструмент, вбудований у пакет Quatrus – TimeQuest. TimeQuest використовує констрейни у вигляді Synopsys Design Constraint формат. Але про все це буде вже далі у наступній розповіді.

Доброго ранку!
Слава Україні!
Обіцяне відео про основні терміни при статичному часовому аналізі: https://youtu.be/AHtpI0960cE

З ним вийшла халепа, бо я переплутав і зробив інше відео, яке залив на канал, а потім згадав про обіцянку. Тому зараз основне відео з лекції, а потім воно буде порізано на частини і викладено в основний плейлист. А це переїде до студентського використання.

#ddLab_YouTube

Слава Україні!
Навчанням технічних спеціалістів займаються не тільки університети – компанії-виробники та дистриб’ютори займаються навчанням на семінарах, присвячених окремим темам. Є також різноманітні школи, які навчають якійсь професії. І якщо у нас в країні школі рідко піднімаються вище навчання початковим речам, то у світі є компанії, які навчають інженерів для переходу їх вище по кар’єрній драбині або опанування новим технологіям. Зазвичай такі компанії або працюють з групами інженерів на замовлення або проводять декілька денні тренінги за великі гроші. Тому дуже цікаво дивитись на їх активність та їх методи роботи.
Серед визнаних лідерів компаній, що навчають FPПФ FPGA дизайну та мовам опису апаратури – компанія Doulos: https://www.doulos.com/
Компанія вже більше 30 років навчає електроніці і її матеріали завжди корисно подивитись.
По-перше, це розділи сайту, присвячені різним тематикам цифрового дизайну:
ПЛІС - https://www.doulos.com/knowhow/fpga/
Verilog - https://www.doulos.com/knowhow/verilog/
SystemVerilog (тут більше про фреймворки для верифікації) - https://www.doulos.com/knowhow/systemverilog/
VHDL - https://www.doulos.com/knowhow/vhdl/
Формальна верифікація - https://www.doulos.com/knowhow/formal-verification/
Різні відео, оскільки їх не так багато - https://www.doulos.com/knowhow/video-gallery/ або так - https://www.youtube.com/@DoulosTraining

Слава Україні!
Сьогодні буде розповідь про використання ПЛІС у космосі.
Спочатку про дещо важливе щодо космічних застосувань. Не всі мікросхеми можуть літати в космос і виконувати там роботу. Для того, щоб мікросхема полетіла в космос вона повинна бути розроблена та виготовлена для польотів у космос – тобто бути space-grade FPGA. Перш за все це означає, що мікросхема повинна бути радіаційно стійкою (Radiation tolerant, Rad-tolerant) та радіаційно захищеною (Radiation hardened, Rad-hard).
Радіаційостійка електроніка (Rad-tolerant) менш чутлива до пошкодження внаслідок впливу радіації (наприклад, в аерокосмічній галузі та деяких промислових і медичних застосуваннях). Такі мікросхеми будуть стійкими до одноразових порущень (single-event upsets, SEUs) та інших проблем, викликаних іонізуючим випромінюванням.
Радіаційно-захищені пристрої (Rad-hard) розроблені та виготовлені таким чином, щоб витримувати навіть більшу кількість радіації.
Загалом про Rad-Hard та Rad-Tolerant мікросхеми можна почитати в статті Rad-Hard vs. Rad-Tolerant: A Guide to the Differences and Applications in Military Electronics https://militaryembedded.com/comms/satellites/rad-hard-vs-rad-tolerant-a-guide-to-the-differences-and-applications-in-military-electronics
Але повернемось до ПЛІС у космосі. І перш за все треба згадати про марсоходи – Spirit, Opportunity та Curiousity. Чомусь навіяло про Мета Деймона на Марсі.
Соьгодні буде про Spirit та його близнбка Opportunity. Spirit працював з 2004 до 2010, а Opportunity – з 2004 до 2018 року. В них використовувались ПЛІС двох виробників – Actel та Xilinx.
Загалом було виготовлено 4 ровери – 2 відправились на Марс, а 2 залишились на Землі у Пасадені.
В роверах використовувалось 38 мікросхем сімейства RTSX-A компанії Actel [https://semiwiki.com/john-east/275696-crashing-the-mars-rovers-actel-and-aerospace-corp/] Інше джерело каже про 28 мікросхем Actel, які використовувались у самому ровері та модулі для спуску [https://www.militaryaerospace.com/computers/article/16712733/fpga-processors-keep-mars-rovers-moving]
Окрім Actel у Spirit та Opportunity використовувались ПЛІС Xilinx - XQVR4000XL для контролю піротехніки при маневруванні модуля посадки та XQVR1000 на ровері для систем керування двигунами у колесах, маніпуляторах та камерах.

Далі буде.

Слава Україні!
Сьогодні хочу розповісти про дуже гарний курс архітектури комп’ютера, який викладає Onur Mutlu в університеті ETH Zurich.
Цей курс викладається на ЮТуб в реальному часі і станом на зараз ми маємо вже декілька ітерацій цього курсу. Фактично там є два курси та купа семінарів по різних архітектурах. Базовий курс - First Course in Computer Architecture & Digital Design. Наступний - Advanced Computer Architecture Courses. Далі вже йдуть варіації різних архітектур та систем пам’яті.
Базовий підручник – це Харріс і Харріс. І курс охоплює всі теми, які є в цій книзі: від логіки та простих цифрових пристроїв до побудови мікропроцесора. Курс викладається як записи трансляцій лекцій, плюс поруч іде стрічка коментарів, на які лектор реагує і щось коментує.
Сам лектор дуже енергійний і видно, що йому подобається курс. Розповідь цікава, прикладів дуже багато. Тому загальний висновок – 10 з 10. Курс класний та сучасний. Наполегливо рекомендую.
First Course in Computer Architecture & Digital Design у версії 2022-2023 років – https://www.youtube.com/playlist?list=PL5Q2soXY2Zi97Ya5DEUpMpO2bbAoaG7c6
First Course in Computer Architecture & Digital Design у версії 2021-2022 років - https://www.youtube.com/playlist?list=PL5Q2soXY2Zi-Mnk1PxjEIG32HAGILkTOF
#UniversityCourse

Слава Україні!
На минулому тижні я розповідав про компанію Doulos і ресурси, які вона пропонує на своєму сайті (https://t.me/ddlab_ua/38).
Сьогодні у нас книга, яку Doulos пропонує для вивчення SystemVerilog - SystemVerilog Golden reference guide.
Це скоріш довідник, яким зручно користуватись саме як довідником, але аж ніяк не книга для читання. Інформація структурована по ключовим словам по алфавіту, тому лише довідник. Але як довідник книга дуже гарна – окрім синтаксису та прикладів тут можна знайти правила використання елементів мови, поради по застосуванню та трюки при використанні (Gotcha).
Загалом книга утилітарна – довідник з простим форматуванням та оформленням. Води нема – лише потрібна інформація. Дуже раджу для використання.
Оцінка – 10 з 10.
Сама книга лежить тут: https://drive.google.com/file/d/1mCvvcfYJYGFEhrNnckR0EUyqeBzVKpsz/view?usp=sharing
#book

Слава Україні!
Сьогодні буде про Analog Devices.
Я думаю, що ви чули про компанію Analog Devices. Гарно, якісно і капець як дорого. Компанія випускає аналогові та аналого-цифрові мікросхеми різного типу. Ці мікросхеми використовуються у багатьох застосунках і для того, щоб полегшити страждання розробників Analog Devices зробила велику бібліотеку модулів та проектів на мовах опису апаратури Verilog та VHDL, а також Tcl скрипти для проектів на ПЛІС.
Сама бібліотека лежить тут: https://github.com/analogdevicesinc/hdl
Бібліотека організована по принципу каталога по роботі з окремими мікросхемами Analog Devices. Якщо ви використовували фірмові відлагоджувальні плати, наприклад, від Terasic, то там скоріш за все були мікросхеми Analog Devices. І саме для таких випадків бібліотека буде вкрай корисною. Окрім того ніхто не заважає подивитись на реалізації AXI інтерфейсу та те, як пишуть у великих компаніях.
А ось тут (ADI Reference Designs HDL User Guide) лежить відсортована бібліотека по відлагоджувальних платах та мікросхемах з лінками на гітхаб та документацію: https://wiki.analog.com/resources/fpga/docs/hdl
Загалом – дуже раджу витратити пару годин на читання та вивчення цього ресурсу.
#GitHub