Битовые маски: о системном программировании простыми словами

В юбилейном, 25 выпуске «Битовых масок» гостем стал Михаил Коробков — основатель сообщества FPGA-Systems и одноименной конференции, издатель FPGA-Systems Magazine. Михаил более 10 лет занимается FPGA и программируемой логикой, работает в отделе прототипирования YADRO.

Михаил провел для ведущих подкаста Елены Лепилкиной и Антона Афанасьева обзорную экскурсию в мир FPGA — от начала отрасли до актуальных проблем, включая особенности российского рынка. Помимо аппаратной части, в подкасте осветили и языки ПЛИС-разработки (спойлер: тема оказалась весьма острой). Наконец, Михаил поделился «теплыми ламповыми» воспоминаниями о том, как зарождалось сообщество FPGA-Systems, как появилась одноименная конференция и журнал.

Героем 24 выпуска «Битовых масок» стал Артём Кашканов из группы мониторинга производительности ПО YADRO, ранее — специалист по аппаратной трассировке в Intel.

Артём — создатель популярного YouTube-канала, где он показывает, как создает новые необычные вычислительные устройства и возвращает к жизни старые, основанные на устаревших элементных базах. Также Артём пишет о своем увлечении на Хабре и регулярно участвует с восстановленной техникой в тематических мероприятиях.

С Еленой Лепилкиной и Антоном Афанасьевым герой обсудил свое увлечение вычислительной техникой, рассказал о пути к нему и об интересных устройствах, над которыми работает сейчас. Кроме того, Артём подробно остановился на аппаратной и других видах трассировки — применительно как к современным, так и к ретрокомпьютерам.

YouTube-канал Артёма: https://youtube.com/c/ArtemKashkanov/

Телеграм-канал BrainfuckPC: https://t.me/brainfuckpc

Статьи Артёма на Хабре: https://habr.com/ru/users/radiolok/articles/

Мы готовим новый сезон «Битовых масок» и хотим учесть вашу обратную связь при планировании выпусков. Пожалуйста, пройдите опрос(https://surveys.yadro.com/s/cmfe1uvat04a6so01l9leghnv/?utm_source=surveys&utm_medium=referral&utm_campaign=bitmask_podcast&utm_content=opros), чтобы подкаст стал еще более интересным и полезным для вас.

В 23 выпуске «Битовых масок» к Антону Афанасьеву и Елене Лепилкиной присоединилась Алина Галичина из группы модульной верификации YADRO. Алина получила высшее образование на кафедре волоконно-оптических систем связи и перешла в разработку и верификацию цифровых схем. Кроме того, у героини есть несколько патентов, связанных с реализацией алгоритмов цифровой обработки сигнала.

С Алиной ведущие обсудили множество вопросов, связанных с разными типами верификации, погрузились в трассировку печатных плат и порассуждали об аппаратной разработке в принципе. Как обещали, прилагаем ссылки на публикации и патенты Алины.

Видео на YouTube: https://youtu.be/1Syc3UQ4BWg

Видео на Rutube: https://rutube.ru/video/457793032a3949795ad34d07204f41bc/

Статья https://habr.com/ru/articles/588703/

Тайм-коды:

00:05 - Тизер

01:05 - Представление Алины Галичиной

01:54 - Путь Алины в RTL-разработку. Источники знаний по RTL и верификации

07:43 - Связь цифровой обработки сигналов и FPGA

12:05 - В чем разница написания под FPGA и под ASIC

17:01 - Симуляторы для FPGA: зачем они нужны, какие ограничения имеют

22:54 - Трассировка печатных плат и цена ошибки на этом этапе

29:14 - Искусственный интеллект в САПР

33:23 - Какие существуют виды верификации

38:18 - Инструменты для функциональной и формальной верификации

42:01 - На каких этапах лучше использовать функциональную, а на каких — формальную верификацию

47:39 - Полное функциональной покрытие: насколько оно реализуемо

52:54 - UVM-методология и новые фреймворки для верификации

56:31 - Нужна ли функциональная верификация для маленьких блоков

1:00:36 - Влияние архитектуры процессора на его верификацию

1:05:25 - Случайные тесты в верификации

1:06:48 - Специфика верификации Wi-Fi-чипов

1:11:21 - Дополнительные задачи в процессе верификации

1:13:17 - Разница в верификации аналоговых и аналогово-цифровых схем

1:16:03 - Дороговизна верификации аналогово-цифровых схем

1:17:50 - Автоматизация для верификаторов

1:25:05 - Чем должна заканчиваться работа верификатора

1:29:27 - Методологии автоматизации в верификации

1:33:38 - Как упростить анализ верификационных тестов в RTL

1:36:58 - Консервативность и мотивация в разработке «железа» по сравнению с разработкой ПО

1:40:01 - Оптимизация рабочих процессов в верификации

1:47:25 - Создание тестового окружения с нуля

1:49:49 - Проблемы при автоматизации верификационных тестов

1:52:25 - Open-source в RTL и верификации

1:54:38 - Заключение

#RTL #FPGA #верификация

Гостем 22 выпуска подкаста «Битовые маски» стал Сергей Пушкарёв — руководитель отдела разработки BIOS в YADRO. Сергей начал работу с BIOS и UEFI ещё в университете и может очень много рассказать об этой области.

С Еленой Лепилкиной и Антоном Афанасьевым наш герой во всех подробностях разобрал, что происходит на самом низком уровне софта после того, как пользователь нажимает кнопку включения компьютера. Параллельно осветил разные подходы и типичные проблемы разработки в своей сфере, тонкости взаимодействия драйверов, а также разницу между BIOS и UEFI. А напоследок ответил, к чему приводят баги в BIOS и как стараются их избежать, если цена ошибки слишком высока.

Видео на YouTube: https://youtu.be/W2Ekb4cYyu4?si=5f48Q_I0EPNPR0oC

Видео на Rutube: https://rutube.ru/video/195cd63bef2d862bdbeb39daabc461cb/?r=wd&p=JPSKHjFN3o9HGlK5Ipi72A

0:00 - Тизер

1:12 - Представление Сергея Пушкарева

2:11 - Карьерный путь Сергея

4:50 - История развития BIOS и UEFI и разница между ними

11:28 - Достоинства UEFI

14:14 - Стадии работы UEFI

15:09 - Что работает до UEFI

18:25 - Стадия SEC и режим Cache-Is-RAM

22:58 - Стадия PEI

27:54 - Переход в 64-битный режим

28:42 - PE-файлы,Terse Executable и вопросы производительности

30:46 - DXE стадия и запуск драйверов

33:02 - Протоколы для взаимодействия драйверов

37:58 - Эволюция спецификации: новые архитектуры, Device path для нового железа

40:31 - Загрузка ноутбука через Wi-Fi, разница драйверов Linux и UEFI

42:58 - Работа разработчиков BIOS

44:06 - Баги в UEFI

46:45 - Разработка UEFI под новую платформу

50:38 - Взаимодействие BIOS с BMC, Redfish

53:22 - Разработка драйвера на EDK2

59:55 - Нужен ли ассемблер разработчику BIOS

1:04:13 - Как поменялся процесс загрузки с приходом UEFI

1:05:51 - Взаимодействие BIOS и операционной системы

1:07:20 - Как UEFI работает на ARM

1:11:29 - VFR - DSL-язык для описания меню

1:14:23 - Активное использование Open-Source

1:16:22 - Рынок компаний разработчиков UEFI

1:20:33 - Разработка UEFI для системы, которой нет в железе

1:21:37 - Баги в релизах и процесс тестирования

1:25:59 - Дальнейшее развитие BIOS: ускорение работы, драйверы на Rust

1:35:07 - Заключение

#UEFI #BIOS #драйвер #x86

В 21-м выпуске подкаста «Битовые маски» к Антону Афанасьеву присоединились сразу два гостя из YADRO. Валентин Петров — главный архитектор отдела исследований производительности и моделирования архитектур, ранее разрабатывал суперкомпьютеры в Mellanox и Nvidia. Евгений Бесчастнов — эксперт группы разработки симуляторов и моделей производительности, до этого занимался симуляторами ядер процессоров в Synopsys.

Главной темой выпуска стали симуляторы процессорных архитектур. Наши герои обсудили, что представляют собой и чем различаются симуляторы и эмуляторы, связанные с ними проблемы и их решения. Отдельно рассмотрели саму разработку симуляторов, сценарии их использования и, основываясь на своем опыте, вывели три компонента успеха в разработке симуляторов процессорных архитектур. В завершение выпуска Валентин и Евгений оценили, какие качества наиболее важны для специалистов в их сфере, а также где можно научиться разработке симуляторов процессорных архитектур.

Видео на YouTube: https://youtu.be/4rgJuQNpINI
Видео на Rutube: https://rutube.ru/video/dd89e58319604e6de760ef208304178f/

00:00:00 — Тизер

00:00:44 — Представление Валентина и Евгения

00:01:45 — Карьерный путь Валентина

00:03:24 — Карьерный путь Евгения

00:07:58 — В чем разница симулятора и эмулятора

00:11:13 — Классификация симуляторов

00:16:41 — Скорость работы симуляторов и способы ее увеличить

00:21:08 — Пользователи симуляторов

00:22:52 — Процесс разработки симулятора и связь с разработкой процессора

00:25:48 — Насколько быстрее разработать симулятор, чем железо

00:33:46 — Какой софт можно запустить на симуляторах и в каких режимах

00:36:54 — Необходимые знания и фреймворки для создания симуляторов

00:44:44 — Баги в симуляторах и их причины

00:54:50 — SystemC

01:00:02 — Самые сложные аспекты для симуляции

01:06:04 — Использование AI в разработке симуляторов

01:09:14 — Что нужно знать для разработки симуляторов

01:14:50 — Заключение

В юбилейном, 20-м выпуске подкаста «Битовые маски» мы решили затронуть новую для себя сферу высоких технологий. На этот раз к ведущим присоединился Василий Рамаданов, один из разработчиков базовой станции YADRO. Василий успел поработать во многих компаниях, в том числе «Океанприбор» и Pelengator, Luxoft и Nokia, а сейчас также выступает на конференциях по C++.

С Василием мы обсудили профессию инженера в телекоме, разобрали первые два уровня модели OSI, особенности DSP-процессоров, а также специфику тестирования и других рабочих процессов. Наш гость рассказал про использование стандартов индустрии, объяснил, почему код для радиоаппаратуры все еще пишут на C++, а не на других высокоуровневых языках. Не осталась без внимания и преподавательская работа: Василий рассказал о предмете, который преподаёт в СПбГЭТУ «ЛЭТИ», и о том, достаточна ли вообще вузовская программа для будущих телеком-специалистов.

Видеоверсия выпуска: https://youtu.be/9es958WfSOE 

0:00 - Тизер

0:49 - Представление Василия

2:13 - Работа в аналоговой схемотехнике

5:04 - Переход в цифровую обработку сигналов и работа с радиолокаторами

10:38 - DSP-процессоры и их отличие от CPU

14:22 - Зачем писать высокоэффективный код в телекоме

16:58 - Роль FPGA в программно-аппаратных комплексах

21:08 - Выбор конфигурации архитектором

23:30 - Устройство базовой станции

27:15 - Модель OSI и уровни L1-L3 в базовой станции

33:40 - Задачи радиомодуля

36:20 - Real-time в телекоме

42:03 - Дополнительное ПО для разработки базовой станции

47:09 - Оптимизации алгоритмов для базовых станций

57:35 - Тестирование и профилирование базовой станции

1:08:43 - Критерии качества базовой станции

1:13:21 - Отличия шумов и искажений

1:15:54 - Разработка новой базовой станции с использованием другой аппаратуры

1:21:24 - Высшее образование в сфере телеком

1:29:04 - Анонс конференции: https://sysconf.pro/

В 19 выпуске к ведущим подкаста «Битовые маски» присоединился Антон Бондарев, создатель и активный разработчик Embox — свободной кросс-платформенной RTOS для встроенных систем.

Руководствуясь богатым опытом разработки собственной операционной системы, Антон проанализировал использование Linux для встроенных систем и описал сферы, где другие операционные системы (в том числе Embox) выглядят предпочтительнее. Мы обсудили нюансы поддержку разных архитектур в ОС, проблемы портирования драйверов, порассуждали о том, насколько Linux и другие ОС могут быть настоящими real-time ОС и насколько каждая из них POSIX-совместимая. Наконец, обсудили развитие студентов в сфере системного программирования — в том числе на примере самого́ Антона, начинавшего проект Embox еще в аспирантуре матмеха СПбГУ.

Видеоверсия выпуска на YouTube: https://youtu.be/1LUFhkkKNnk
Видеоверсия выпуска на Rutube: https://rutube.ru/video/d65d6dfb18a095e59d17b0501beb8dbb/

Подписывайтесь на Telegram-канал подкаста: https://t.me/+bx50QfUlw4pkZDEy

Станьте частью команды YADRO! https://careers.yadro.com

0:00 - Тизер

0:50 - Представление Антона Бондарева

1:54 - Начало карьеры

4:17 - Причина создания Embox

4:55 - Развитие Linux для embedded и real-time систем

9:38 - Проблемы Linux, которые не позволяют его использовать в некоторых проектах

14:08 - Особенности Embox

22:52 - DSL язык для конфигурирования ОС

29:01 - Разработка драйверов и прикладных программ для Embox

38:55 - Поддержка Tcl в Embox и верификация на ПЛИС

42:24 - Внутреннее устройство Embox и тестирование ОС

49:08 - Конкуренты среди RTOS

51:24 - POSIX-совместимость

56:49 - Embox — ОС реального времени?

58:14 - Поддержка процессорных архитектур в Embox

1:01:55 - Портирование на RISC-V

1:14:22 - Активная работа со студентами

1:25:03 - Заключение

Гость 18 выпуска подкаста — Юрий Панчул, человек, знакомый большинству людей, занимающихся дизайном процессоров, один из основателей и создателей программы Школы синтеза цифровых схем. В портфолио Юрия — работа в MIPS Technologies, Juniper Networks, а также собственный стартап C Level Design. Сейчас он разрабатывает GPU в Samsung Advanced Computing Lab.

В беседе с ведущими Юрий рассказал о своем профессиональном пути начиная с физико-математической школы, об участии во многих интереснейших проектах отрасли. Параллельно мы узнали, как в принципе развивался дизайн процессоров и как он в действительности организован с точки зрения бизнеса. От самой индустрии мы перешли к обучению специалистов: Юрий сравнил подходы в разных странах и дал советы о том, как нужно развиваться студентам, чтобы сразу попасть в штат крупнейших мировых производителей. И наконец — как эти требования учитываются в программе Школы синтеза цифровых схем.

Видеоверсия на YouTube: https://youtu.be/ENLD3MnVYqk

Видеоверсия на Rutube: https://rutube.ru/video/911232a579f00664771e3df49ad9a16b/

0:00 - Тизер

0:57 - Представление Юрия Панчула

2:19 - Путь Юрия в отрасль: от разработчика компилятора до дизайнера процессоров

9:23 - Чем проектирование процессоров отличается от разработки ПО

15:22 - История развития подходов к проектированию аппаратуры

24:03 - High-level синтез: идеи, подходы и проблемы

36:01 - Какие подходы к проектированию могут повысить производительность труда дизайнеров в будущем

43:23 - Монополия 3-х компаний, создающих инструменты для проектирования процессоров

52:24 - Развитие open-source инструментов для проектирования

58:35 - Как происходит разработка чипов: процесс, роли и задачи

1:18:22 - Подходы для обеспечения качества процессоров

1:23:10 - Баги с арифметикой чисел с плавающей точкой

1:25:41 - Post-silicon debug

1:30:23 - Проблемы в образовании дизайнеров процессоров

1:35:22 - Перевод книги Д.Харриса и С.Харрис «Цифровая схемотехника и архитектура компьютера»

1:39:02 - Проблемы в вузовских программах по всему миру

1:41:44 - Какие практические задания нужно давать студентам

1:52:00 - Советы от Юрия начинающим дизайнерам

1:58:16 - Заключение

В этом выпуске мы побеседовали с Николаем Иготти — разработчиком с опытом сразу во многих сферах системного программирования. Николай разрабатывал виртуальные машины (Java HotSpot), компиляторы (Kotlin/Native), гипервизоры (VirtualBox). Также в портфолио нашего гостя — браузеры Firefox, Chrome и высокопроизводительные системы хранения.

Николай рассказал о преемственности виртуальных машин, различных моделях памяти, дизайне современных языков программирования и их subsetting'e. Порассуждал с ведущими о проблемах существующих компиляторов, о системном программировании и его развитии. Также Николай раскрыл уникальности виртуальной машины V8, преимущества TypeScript в ракурсе метапрограммирования и особенности WASM.

Эти и многие другие темы — в 17-м эпизоде подкаста. Бонус — разбор того, что не давало запустить VirtualBox c MacOS на архитектуре x86.

Упомянутая конференция по системному программированию: https://sysconf.pro/

Видеоверсия выпуска на YouTube: https://youtu.be/6eW6Jvs7lfU

Видеоверсия выпуска на Rutube: https://rutube.ru/video/487aa879a208d021081bc03513e6adf0/

Подписывайтесь на Telegram-канал подкаста: https://t.me/+-VUGCsSM9Do3MTQy

Станьте частью команды YADRO! https://careers.yadro.com

0:00 — Тизер

0:48 — Представление Николая Иготти

1:24 — Карьерный путь Николая

6:16 — HotSpot, V8, Dart VM: преемственность и отличия виртуальных машин

9:23 — Модели памяти и сложности управления памятью для конкурентного кода

12:24 — Связь VM и процессора

19:35 — Нативная компиляция

27:09 — Гипервизоры / работа в VirtualBox

37:21 — Особенности системного программирования и отличия от прикладного

44:15 — Чему нужно учить будущих системных программистов

47:34 — Система типов и спекулятивная типизация в V8

51:51 — Есть ли место R&D в современном системном программировании

1:10:02 — Интероперабельность разных языков

1:15:30 — Проблемы при создании нового языка

1:17:45 — Интересные компиляторные задачи

1:22:26 — Почему создание современных UI-фреймворков - это компиляторная задача

1:25:13 — Проблемы большинства современных компиляторов

1:34:01 — Subsetting языков программирования

1:39:49 — Разница западных и восточных IT-компаний

1:48:51 — Стоит ли преподавать системное ПО на курсах вне ВУЗа

1:53:50 — Заключение

1:55:42 — Анонс конференции sysconf 

В этом выпуске мы продолжим погружаться в тему системного программирования и познакомим вас с Дмитрием Точанским — инженером с опытом работы более 20 лет в сферах системного и embedded-программирования. Дмитрий пришел в системное программирование из системного администрирования, куда его привела любовь к Linux. А свой первый дистрибутив этой ОС Дмитрий получил еще в начале 2000-х чуть ли не из-под полы.

Как устроены системы цифровой обработки сигналов и какие аппаратные и программные решения там используются? Стоит ли использовать Linux в качестве real-time операционной системы? Какие проблемы есть при портировании Linux на RISC-V? Почему в ядре Linux еще не перешли на Rust и неизбежен ли уход с C? Какая архитектура ОС лучше: микроядерная или монолитная?

Эти и другие темы в 16-м выпуске обсудят с Дмитрием ведущие подкаста. Бонус для слушателей — рассказ о том, как охотились за пиратскими радиостанциями!

30 октября на YADRO x SPbLUG Linux Kernel Meetup Дмитрий Точанский выступит с докладом о создании собственного модуля Memory Extender. Открыта запись на онлайн- и очное участие, присоединяйтесь: https://engineer.yadro.com/kernel-meetup-1/?utm_source=audiostream&utm_medium=referral&utm_campaign=bitmask_01102024

Видеоверсия выпуска: https://youtu.be/xCIJvf0879A

Подписывайтесь на Telegram-канал подкаста: https://t.me/+bx50QfUlw4pkZDEy

Станьте частью команды YADRO! https://careers.yadro.com

0:00 — Тизер

0:40 — Представление Дмитрия Точанского

1:44 — Как Дмитрий пришел в системное программирование

4:00 — Работа в разработке встраиваемых систем и ЦОС

8:14 — DSP-процессора и работа с ними

14:32 — Работа с ПЛИС и "плисоводами"

16:20 — hal и операционные системы на DSP-процессорах

20:44 — Поддержка real-time в RTOS

24:49 — Использование Linux в real-time системах

30:45 — Contiguous Memory Allocator

32:54 — Гибкость Linux

35:11 — Монолитность и модульность ядра Linux

40:50 — Какая архитектура лучше: монолитная или микроядерная?

43:47 — DPDK как решение проблем с производительностью

47:13 — Портирование Linux на RISC-V SoC

48:54 — iommu

52:00 — Современные драйверы для Linux

55:48 — Проблема со стандартами

57:47 — Проблемы с iommu в RISC-V

59:26 — Множество fork-ов Linux

1:06:07 — Уровень поддержки микроархитектурных особенностей в Linux

1:09:15 — Патчи в upstream Linux

1:12:52 — Rust в ядре Linux

1:18:06 — Конкуренция других ОС с Linux

1:22:27 — Не умрет ли Linux

1:24:21 — Возможный сценарий распространения Rust в Linux

1:27:42 — Анонс Linux Kernel Meetup и доклада Дмитрия

1:29:20 — Заключение