え、高級言語しか触ったことないのにCPUを自作するんですか!?
今回は、高専5年次から趣味で学習していたRISC-Vを実装した、簡単なCPU作成をしていこうと思います。 完全に知識ゼロの状態から学び始めたので、間違った解釈をしている部分があるかもしれませんが、その時は優しく指摘していただけると嬉しいです 🙏 また、本ブログはディジタル回路設計とコンピュータアーキテクチャ[RISC-V版]を基に書かれています。初心者でも理解しやすいように丁寧に解説されているので、興味があれば是非買ってみてください！ RISC-Vってなんぞ RISC-V公式サイトには以下のように書かれています。 RISC-V is an open standard Instruction Set Architecture (ISA) enabling a new era of processor innovation through open collaboration. （RISC-
自作SSDについてキオクシアの方に伺いました - Cybozu Inside Out | サイボウズエンジニアのブログ
こんにちは。サイボウズ・ラボの内田（ @uchan_nos ）です。 SSD の自作という活動について、キオクシア株式会社の社員（元キオクシアを含む）にお話を伺う機会がありましたので、ご紹介します。 インタビューの様子は、電子の森ラジオ（電子工作とプログラミング系ポッドキャスト）にて配信しています。 エピソード 019 自作SSD 打ち合わせの様子 普段の収録と異なり、今回は企業からオフィシャルな立場で収録に来てくださるということで、事前に打ち合わせを行いました。 収録に向けた打ち合わせの様子 弊社の東京オフィスにある会議室での打ち合わせの様子です。 写真の左から順に、内田（サイボウズ・ラボ）、日下様（キオクシア）、米澤様（キオクシア）です。 事前の打ち合わせでは、主にどのような話をするかと、出してはいけない話題について確認しました。 企業の看板を背負って出演することの責任をひしひしと感じ
三たび、RISC-Vシミュレータの作り方〜紅玉と錆と霊薬と〜 - ESM アジャイル事業部 開発者ブログ
こんにちは。 Ruby x Agile というグループに所属しながらRubyにまつわる記事を一つも書いていない気がするe.mattsanです。 今回もRuby以外のお話です。 RISC-Vシミュレータ作り、おさらい プログラミング言語Elixir RV32Simを実行する RV32Sim.Register 初期化 読み出し 書き込み RV32Sim.Memory 初期化 読み出し 書き込み Memory-mapped I/O RV32Sim.Instruction add beq RV32Sim.CPU RV32Sim プログラミング言語には意外な側面がある RISC-Vシミュレータ作り、おさらい 今、なにやらRISC-Vシミュレータ作りが流行っているようです。 局所的かもしれませんけれども、流行っていることにします。 Rubyでできる！RISC-Vシミュレータの作りかた 〜 From 4
NICからの割り込みを適切なCPUに振り分けるための、IPヘッダオプション - ASnoKaze blog
NICからの割り込みを適切なCPUに振り分けられるようなHintをIPヘッダオプションとして定義する「Multiple Core Performance Hint Option」という提案が提出されています。（特許としても申請中とのこと） ざっくり眺めて見ようかと思います。ここらへん詳しいわけではないので、間違いがあればご指摘ください。 背景 10Gbpsなどのトラフィックを処理する場合、NICからの割り込みを一つのCPUコアで処理しきれないことがあります。 NICからの割り込みを複数のCPUコアで分散する仕組みとして、Linuxでは「Receive Side Scaling (RSS)」、「Receive Packet Steering (RPS)」、「Receive Flow Steering (RFS)」などの仕組みがあります。 このとき、同じ通信フローの処理は同じコアで処理するのが
[Docker] コンテナで動かすプロセスのCPU使用率を--cpusで、メモリ使用量を--memoryで制限する - zaki work log
あくまで一例です。 開発環境とかで一時的に使うのでなく、サービスとして永続的に使う場合は、ホストのリソースを食い尽くさないように制限をかけると良い。 CPU 制限無し 制限あり メモリ 制限無し 追記: 2GB仕様について 制限あり その他のオプション 参考 環境 追記: docker statsを使ったコンテナ毎のリソース使用状況 追記: inspectで確認 ※ ログサイズについてはこちら zaki-hmkc.hatenablog.com CPU 制限無し [zaki@cloud-dev ~]$ docker run --rm -it centos:7 bash [root@fb3e8ba23a4d /]# top - 20:00:32 up 6 days, 11:09, 4 users, load average: 0.02, 0.05, 0.05 Tasks: 334 total,
![[Docker] コンテナで動かすプロセスのCPU使用率を--cpusで、メモリ使用量を--memoryで制限する - zaki work log](https://cdn-ak-scissors.b.st-hatena.com/image/square/ae7cdb10c16e74052f1fce9c0ad6d08f7357ff55/height=288;version=1;width=512/https%3A%2F%2Fcdn-ak.f.st-hatena.com%2Fimages%2Ffotolife%2Fz%2Fzaki-hmkc%2F20200908%2F20200908215651.png)
ptrace より 100 倍速いシステムコールフック作った - かーねるさんとか
新しい高性能で汎用的なシステムコールフックの仕組みを作ってみました。 モチベーションとして、システムコールをフックしてユーザー空間でエミュレートしたくなったのですが、現状、性能と汎用性を両立する仕組みがなさそうだったので、新しい方法を考えました。 今回のシステムコールフックの仕組みは以下のような特徴があります。 ptrace より 100 倍以上高速 LD_PRELOAD や既存のバイナリ書き換えツールより確実 カーネルへの変更なし、かつカーネルモジュールを使わない プログラムのソースコード、プログラムの再コンパイル不要 eBPF でトレーシングをしているけれど、できれば制約が少ないユーザー空間でトレーシングツールを作りたい。もしくは、gVisor のようなサンドボックスを作りたいけれど、ptrace による性能劣化が大きいので、他の高速なシステムコールフックの仕組みが使いたい、というよう
RISC-V OSを作ろう (1) ～ブート処理 - VA Linux エンジニアブログ
はじめに 環境の用意 ブートプログラムを作る 動かしてみる コンパイル QEMU上で起動 GDBで制御 最後に おまけ 執筆者 : 高橋 浩和 はじめに RISC-VはMIPSアーキテクチャの流れを汲む正統派？のRISC CPUです。命令セットはシンプルですが、既存のメジャーなCPUのアーキテクチャと大きな違いがあるわけではありません。 Linux上で利用できるRISC-Vツール群も揃ってきたので、それらを使ってRISC-V用の小さなOSを実装してみようと思います。 最初は欲張らずに単純な実装を目指すことにします。 シングルコアのみサポート 64bitモードを使用 マルチタスキングを実現 タイムシェアリングスケジューリングを実装 割り込みネストは無し 保護機能は使わない 既存のBIOSやbootプログラムは利用せず、リセットエントリから全て作成する qemuの仮想マシン上で動作させる。ター
CPUとGPUのマルチスレッディングの違いについて - arutema47's blog
"Locality is efficiency, Efficiency is power, Power is performance, Performance is King", Bill Dally マルチスレッディングとは？ CPUとGPUのマルチスレッディングの違いをブログにまとめていたけど例によって誰も興味なさそう— arutema47 (@arutema47) 2021年8月16日 つぶやいたら読みたい方が多そうだったので完成させました。 マルチスレッディングとはメモリ遅延を隠蔽しスループットを上げるハードウェアのテクニックです。 ただCPUとGPUで使われ方がかなり異なるため、その違いについて考えてみる記事です。 （SIMDについて並列プログラミングの観点から触れるべきでしたが、時間無いマルチスレッディングに注目するため初版では省きました。） 本記事について 本記事はCPUとG
富士通のパソコン「FM TOWNS」用にDOOMを移植した話 - 人生に疲れた男のblog
令和3年に登場した新たなFM TOWNS用移植ゲーム「DOOM」です。まだまだ現役のTOWNSユーザーでDOOMを遊ぶためにTOWNS用LinuxやWindows 95を導入したという皆様、心行くまでTownsOSネイティブ版DOOMを堪能してください。 Google ドライブ - FM TOWNS用ソフト「DOOM」(2021年11月4日更新 V1.1 L30) CPU 486以上 高速モード設定推奨(機種でいうとFM TOWNS II MX以上)、メモリ8MB(空きメモリ6MB以上・空きがあれば+4MBをキャッシュ用に使用)必要・ハードディスク必須・TownsOS V2.1 L40(WAVEサウンドライブラリ使用)以上推奨・MS-DOS 6.2を組み込んでいる環境だと10MB以上メモリが無いと空き不足で起動しないかも。 必要動作環境のためFM TOWNS マーティーでのプレイは不可能で
perfを用いたシステムのボトルネック解析方法
背景システムの処理速度を改善するために、ボトルネック解析を行う必要があった。 ボトルネック解析の方法と、プロファイリングに使用したperfの使用方法に関して調査を行った。 記事の目的perfを使用し、ボトルネック解析を行う ここでは、perfの導入方法及び使用方法について記載する。 perfとはperf(Performance analysis tools for Linux)とはLinuxカーネル2.6.31以降で使用可能なLinuxの性能解析ツールである。 実行されているプロセス毎のCPU使用率やプロセス内で呼ばれている関数の割合などを調査できる。 利点gprofのように、プログラム作成時に専用のライブラリを入れたり、コンパイル時にオプションをつける必要がない フレームグラフにして、ビジュアライズできる 導入方法(Ubuntu編)Ubuntu16.04へperfを導入する手順について記
オール・トランジスタ4ビットCPUの製作とFPGA開発[Vol.1 ノイマン型CPUの設計]
オール・トランジスタ4ビットCPUの製作とFPGA開発 [Vol.1 ノイマン型CPUの設計] ALU，レジスタ，I/Oなどをトランジスタ・レベルで手作りし，さらにFPGAにも実装 著者・講師：別府 伸耕/Nobuyasu Beppu (リニア・テック) 企画編集・主催： ZEPエンジニアリング株式会社 関連製品：［VOD/KIT］実習キットでできる！ラズパイPicoでマイコン入門 関連製品：［VOD/KIT］実習キットでできる！ラズパイPico×Wi-FiモジュールでIoT超入門 関連製品：［VOD/KIT］一緒に動かそう！Lチカから始めるFPGA開発【基礎編】 関連製品：［VOD/KIT］STM32マイコン＆Wi-Fiモジュールで学ぶ C/C++プログラミング入門 関連製品：［VOD/KIT］実習キットで一緒に作る！オープンソースCPU RISC-V入門 関連製品：［VOD/KIT］P
トランジスタ1738個使用のフルディスクリートCPUでロボットが自律走行するムービーが大人気
ICを一切使わず、MOSFET(金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ)とLEDを含むダイオードだけで構成されたフルディスクリートの「CPU1738」が、ロボットのシャーシと合体し、自動で方向転換して走り回るムービーがTwitterで評判となっています。 トランジスタを1738個はんだ付けしてCPUをまるごと作る地獄のキットを買われた方がいるようです．ありがとうございます！ 自分が試作したときは7日間かかりました（他の仕事を何もしない場合）． ぜひロボット部分のシャーシも組み立てて「走り回るCPU」を作ってください．https://t.co/wKYtabGXHO pic.twitter.com/2X6WYbc1mp— リニア・テック 別府 伸耕 (@linear_tec) このツイートはリニア・テック代表の別府伸耕さんによるもの。ツイートにもあるように、「CPU1738」を自作するキットを購
Luke Stackwalker home page
Introduction A screenshot of Luke Stackwalker displaying profiling results. Luke Stackwalker is a C/C++ code profiler that runs on Windows. It uses call stack sampling to collect profile data, so no code instrumentation is required. Luke Stackwalker can sample the call stack at an user-specified depth to not only provide a display of which functions in the program under test consume most CPU time,
VM環境のCPU仮想化はどうやって実現しているのか ハードウェア仮想化支援機構の仕組み
Arm入門勉強会とは、macOSがArmに移行したこの機にArmアーキテクチャでのプログラミングについて入門するソフトウェアエンジニアのための会です。今回主催の@nullpo_head 氏が、Armの仮想化支援機構について、その仕組みから深く説明します。前半は「現代のハードウェア仮想化支援機構」について。全２回。 ハードウェア仮想化支援とは何か 佐伯 学哉氏：入門セッション3つ目は『Armの仮想化支援機構』についての入門セッションです。どうぞよろしくお願いします。 本発表のスタートとゴールです。VMwareとかQemuとか使ったことあるけど仮想マシンの仕組みなんも知らんというところがまずスタートになっています。 1個目のゴールは、最近のVMのざっくりした仕組みとハードウェア仮想化支援とは何かということがわかること。そしてその話のあとに実際にArmの仮想化支援機構の概要を説明し、Armの仮想
Apple M1の参照カウントは本当に速いのか - yamasaのネタ帳
Apple M1に関して以下のようなツイートが話題になった。 18/ Another "magic" trick is how their "Swift" programming language uses "reference counting" instead of the "garbage collection" in Android. They did something in their CPU to double the speed of reference counting.— Robᵉʳᵗ Graham😷, provocateur (@ErrataRob) 2020年11月26日 fun fact: retaining and releasing an NSObject takes ~30 nanoseconds on current gen Intel, and ~6.
CPUエミュレータをRustで自作する - Don't Repeat Yourself
この記事は Rust Advent Calendar 2020 ならびに CyberAgent Developers Advent Calendar 25日目の記事です。 今年のはじめの頃になりますが、『CPUの創り方』という本に載っている TD4 という CPU を実装してみました。TD4 は「とりあえず動作するだけの4bit CPU」の略です。この本に載っている CPU エミュレータを実際に実装してみました。ただし、本書には GUI が載っていましたが、それは省略しました。 CPUの創りかた 作者:渡波 郁発売日: 2003/10/01メディア: 単行本（ソフトカバー） 「最近話題の RISC-V などの CPU エミュレータを作ってみたいものの、いきなり作るにはハードルが高い。何か簡単なもので素振りをして CPU の動作の仕組みをまずは知りたい」という方にはかなりオススメできる教材だ
CPUの珍命令 - Qiita
EDIT: はてなブックマークのエントリ だと ABCD (BCD加算) や DJNZ (ループ命令) が人気なようだ(Wikipediaしばりなもんで...) 。6502によくある JSR / RET が対応しないコーディングや、Z80で PUSH を目的外利用するような例は入れても良かったのかも。 DOOMの例を追加。 Wikipediaに個別ページができちゃうくらい有名な命令のメモ。 きっかけ このソースコードは現在の倫理上一般的でない表現が使われている箇所については当時の内容を尊重して掲載しています — ほうめい マイコンで遊んでばっかりで (@houmei) July 14, 2020 を受けて、 6809の命令のことですね。わかります >RT — Miura Hideki (@miura1729) July 14, 2020 １つのCPU命令が独立したWikipediaのページ
実践的低レイヤプログラミング
はじめに 学校で習わないが(習う学校もある)、現実に必要になるプログラミング技術に、低レイヤプログラミングなどと呼ばれるものがある 厳密な定義は聞いたことがないし、おそらく存在しないとは思うが、大体のみんなの共通認識として、 「高級プログラミング言語を使わないプログラムを書き、OSで抽象化されないデバイスの機能を使う」といったような認識があると思う。 筆者の経験から言わせてもらうならば、低レイヤプログラミングに関する知識は、プログラミングにおいてあらゆる場面で、常に、少しずつ役立てられる知識だと言えると思う。 普段はRubyやPHPなどを書いてる人であったとしても、メモリが足りなくなった場合や、デバッガを使っている場合、性能が足りなくなった場合など、 厳しい環境におかれた時に低レイヤプログラミングに関する知識が必ず役に立つ場面が来ると信じている。 また、役に立つかどうかは置いておいても、「
FPGA で 8088 (D8088-2) を動かして自作PCをやる - w_o’s diary
これまでのあらすじ : https://twitter.com/tanakmura/status/1280152564898557952 FPGAでHello World以上のものが書きたいという気持ちは前からあったので、この機会に少し実用的はHDLを書くことにした。 なにをやっているかの解説を書いておこう。 ソースは、 https://github.com/tanakamura/jisaku_pc_8088 ここにある(上のツイートでは、タイミング問題があってLED点灯しないことがあると書いてるが、これは多分改善してあるはず。) こういう昔のCPUは、CPU側の命令実行とバスが直結していて、ポインタ0x80 を読むと、CPUの足に、そのまま0x80が出てくる。それを正しくハンドリングして、有効な命令バイト列を返せば、8088を動かすことが可能だ。 この実装では、この足から出てくる信号をデ
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FOSDEM 2020 - The HammerBlade RISC-V Manycore