پردازنده phoeniX با معماری RISC-V
آروین دلاوری، سید فراز قریشی، هادی شهریار شاه حسینی، ستار میرزاکوچکی
پروژه طراحی پردازنده phoeniX با معماری نوظهور RISC-V در تابستان سال ۱۴۰۲ با همکاری آزمایشگاه ابررایانش و شبکه و آزمایشگاه تحقیقاتی طراحی مدار، واقع در پژوهشکده الکترونیک دانشگاه علم و صنعت ایران آغاز گردید. هدف این پروژه طراحی یک پلتفرم جدید و مناسب برای انجام تحقیقات در زمینه معماری کامپیوتر و به طور بخصوص در زمینه ی محاسبات تقریبی می‌باشد.
اولین نسخه این پردازنده (version ۰.۱) توانایی اجرای دستورالعمل های معماری RV۳۲I را دارد و پایه ی اولیه برای ساخت پلتفرم کامل آن برای کاربرد تخصصی محاسبات تقریبی می‌باشد. این پردازنده دارای ۵ مرحله پایپلاین می‌باشد و توسط FPGA های نسل جدید Xilinx دسته های Ultrascale و Ultrascale+ قابل سنتز و پیاده سازی می‌باشند.
شکل ۱. بلوک دیاگرام پردازنده phoeniX
محاسبات تقریبی، موضوع جدید و مورد بحثی در طراحی دیجیتال می‌باشد که هدف از بررسی و تحقیق در این زمینه، بهبود سرعت، مساحت و توان مصرفی طرح‌های دیجیتال مورد استفاده در واحد های پردازشگر می‌باشد. با جایگزینی واحدهای محاسباتی تقریبی با میزان خطای قابل قبول، به جای واحدهای محاسباتی دقیق میتوان به مزایای دیگری مانند سرعت و یا توان مصرفی کمتر دست پیدا کرد. بسیاری از عملیات‌های ریاضی مانند جمع، ضرب، تقسیم، رادیکال و ... توانایی پذیرش تقریب در مرحله پیاده‌سازی مداری را دارند. روش‌ها و استانداردهای مختلفی برای تقریبی کردن یک واحد عملیاتی در مدارهای مختلف وجود دارد. امروزه از محاسبات تقریبی در مباحث بسیاری مانند هوش مصنوعی، پردازش تصویر، یادگیری ماشین، شبکه‌های عصبی و ... استفاده می‌شود.
پلتفرم این پردازنده که توانایی برنامه‌نویسی به زبان Assembly و C با استفاده از کامپایلر استاندارد GCC در آن فراهم شده است، به نوعی طراحی شده است که برنامه‌نویسان توصیف سخت افزار و محققان در زمینه طراحی دیجیتال بتوانند از طراحی ماژولار آن استفاده کرده و واحدهای محسباتی دقیق یا تقریبی خود را داخل پردازنده قرار دهند و برنامه مد نظر خود را اجرا کنند.
طراحی فیزیکی تراشه phoeniX نیز توسط نرم افزارهای سنتز و طراحی مدار مجتمع متن باز انجام شده که با استفاده از تکنولوژی ۱۸۰ نانومتر شرکت TSMC انجام شده است. با استفاده از این تکنولوژی، پردازنده به فرکانس کاری حدود ۲۵۰ مگاهرتز دسترسی پیدا می‌کند که به نسبت پردازنده‌های هم رده‌ی خود در سیستم‌های نفهته، عدد بسیار مناسبی می‌باشد.
  شکل ۲. طرح فیزیکی تراشه پردازنده phoeniX
|
