該計(jì)劃把實(shí)際經(jīng)驗(yàn)納入 CPU 教學(xué)之中

Imagination Technologies 宣布推出 MIPSfpga 2.0，這是其非常成功的 CPU 教育基礎(chǔ)架構(gòu)的新版本。MIPSfpga 2.0 可為計(jì)算機(jī)架構(gòu)教學(xué)提供一套完善的教材 —— 包括完整、開(kāi)放地存取 MIPS CPU，讓學(xué)生能看到實(shí)際的 RTL 程序代碼并研究處理器的內(nèi)部運(yùn)行。MIPSfpga 2.0 是 Imagination 大學(xué)計(jì)劃 (IUP) 的一部分，此計(jì)劃旨在提供給學(xué)生使用商用 CPU 架構(gòu)進(jìn)行學(xué)習(xí)的獨(dú)特機(jī)會(huì)。

MIPSfpga 2.0 包含兩項(xiàng)擴(kuò)展的套件：入門指引手冊(cè) (Getting Started Guide) 和 MIPSfpga Labs，可為學(xué)生提供實(shí)際的練習(xí)，讓他們能夠深入了解 CPU 設(shè)計(jì)。Getting Started Guide 可幫助學(xué)生與教授在 FPGA 平臺(tái)上構(gòu)建 MIPS 內(nèi)核，再進(jìn)行編程與調(diào)試。此套件包含 MIPS microAptiv CPU 的非混亂 (unobfuscated) RTL程序代碼、參考指南、Open OCD 和 Codescape Essentials 的安裝程序，以及其它的重要教材。MIPSfpga Labs 套件總共有25個(gè)實(shí)際操作練習(xí) —— 比原有的MIPSfpga教材多了16個(gè) —— 包括流水線運(yùn)作概要、高速緩存的探索、以及如何建立用戶定義指令(UDI)。第三個(gè)套件 MIPSfpga SoC則專注于 Linux的載入和配置。

拉斯維加斯內(nèi)華達(dá)大學(xué)(UNLV)電機(jī)與電腦工程學(xué)系副教授，同時(shí)也是 MIPSfpga 2.0 教學(xué)基礎(chǔ)架構(gòu)的共同作者Sarah Harris博士表示：“MIPSfpga 2.0大幅增加了實(shí)際練習(xí)的內(nèi)容。原來(lái)的MIPSfpga練習(xí)專注于從系統(tǒng)層級(jí)來(lái)操作內(nèi)核。利用新的 MIPSfpga Labs，學(xué)生能開(kāi)始修改內(nèi)核本身，并探索與修改內(nèi)存系統(tǒng)。對(duì)于想要了解緩存、流水線如何運(yùn)行、流水線阻塞(stalling)如何影響性能以及其他問(wèn)題的學(xué)生來(lái)說(shuō)，他們現(xiàn)在可以深入了解內(nèi)核并自己找到答案。他們可以測(cè)試不同的方法，真正親自動(dòng)手來(lái)學(xué)習(xí)。這一教材首次把理論、實(shí)際、以及專業(yè)操作結(jié)合在一起，將改變CPU架構(gòu)教育的游戲規(guī)則。”

MIPSfpga于2015年首度推出，迄今為止被全球600多所大專院校所采用，包括哈維穆德學(xué)院(Harvey Mudd College)、倫敦帝國(guó)學(xué)院( Imperial College London)、倫敦大學(xué)學(xué)院(UCL)、拉斯維加斯內(nèi)華達(dá)大學(xué)(UNLV)等。

Imagination公司全球大學(xué)計(jì)劃經(jīng)理Robert Owen表示：“當(dāng) MIPSfpga 首次發(fā)布時(shí)，我們推動(dòng)了CPU架構(gòu)教學(xué)的全新變革。過(guò)去，從未有商用CPU會(huì)以非加密程序代碼的形式提供給學(xué)術(shù)界。在兩年之后的今天，通過(guò)更加強(qiáng)調(diào)深度的實(shí)際學(xué)習(xí)，我們又進(jìn)一步擴(kuò)展了此計(jì)劃。未來(lái)的工程師需要透徹了解CPU的架構(gòu)與運(yùn)行方式。他們可以通過(guò) MIPSfpga 2.0 獲得必要的知識(shí)與技能。”

如何取得MIPSfpga 2.0

MIPSfpga 2.0 CPU與相關(guān)教材即日起可從 Imagination大學(xué)計(jì)劃(IUP)網(wǎng)站免費(fèi)下載。學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)請(qǐng)?jiān)L問(wèn)http://community.imgtec.com/university，注冊(cè)成為 IUP會(huì)員并開(kāi)始使用。

MIPSfpga研討會(huì)

第一場(chǎng)MIPSfpga 2.0研討會(huì)將于2017年9月7日星期四，在比利時(shí)根特舉辦的2017年現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯與應(yīng)用(FPL)國(guó)際研討會(huì)期間舉行。此課程將開(kāi)放給學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)成員參加，內(nèi)容包含簡(jiǎn)介、展示以及實(shí)際操作練習(xí)。更多有關(guān)研討會(huì)以及注冊(cè)參加研討會(huì)的信息，請(qǐng)點(diǎn)擊：https://www.fpl2017.org。

支持性引述

“MIPSfpga可幫助學(xué)生提升其工程能力，而不只是教導(dǎo)他們CPU理論。我能向我的學(xué)生展示什么是真正的商用CPU，除了理論教學(xué)之外，還能幫助他們提升工程能力。MIPSfpga 2.0 將會(huì)用在我們的研究所課程中，我相信，它的實(shí)際練習(xí)將使學(xué)生受益匪淺。學(xué)生通過(guò)探索并修改Verilog程序代碼，并開(kāi)啟MIPSfpga 程序代碼，以快速測(cè)試新的架構(gòu)特性，能增加對(duì)CPU的認(rèn)識(shí)。”

• 戴志濤教授，中國(guó)北京郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院

“浙江大學(xué)是中國(guó)第一所在課堂中采用MIPS架構(gòu)的大學(xué)。我們非常期望運(yùn)用 MIPSfpga 2.0來(lái)教導(dǎo)學(xué)生，特別是在操作系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)整合方面，讓他們能真正地修改并體驗(yàn)計(jì)算機(jī)架構(gòu)的每一個(gè)層面。”

• 施青松教授，中國(guó)浙江大學(xué)

“在我教授的整合系統(tǒng)架構(gòu)與計(jì)算機(jī)組織課程中，MIPSfpga 2.0 能完美地與我闡述的概念互補(bǔ)。它還能用在馬德里大學(xué)的許多有關(guān)計(jì)算機(jī)架構(gòu)、SoC設(shè)計(jì)與軟件或硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的其他課程中。我真正喜歡 MIPSfpga 2.0的原因在于，它提供了一款工業(yè)級(jí)的軟核(microAptiv)，可與現(xiàn)有基于簡(jiǎn)化MIPS處理器的課程充份銜接，并能以業(yè)界實(shí)際采用的MIPS內(nèi)核作為研究對(duì)象。這能真正為大學(xué)高年級(jí)以及碩士班學(xué)生的研究計(jì)劃帶來(lái)幫助，與日后他們?cè)诼殬I(yè)生涯中面對(duì)的問(wèn)題非常接近。”

• Daniel Angel Chaver Martinez副教授，西班牙馬德里大學(xué)

“在新加坡南洋理工大學(xué)，我們利用 MIPSfpga作為研究生課程計(jì)劃的一部分。學(xué)生采用 MIPS RTL并著手進(jìn)行變更，以支持內(nèi)核集群之間的信息傳遞。我們選用 MIPS 來(lái)支持我們的課程，因?yàn)槲覀兿Ｍ幚砥髂芤? VHDL/Verilog形式提供，這是學(xué)生已經(jīng)熟悉的程序語(yǔ)言。它的程序代碼是模塊化、易于了解、而且說(shuō)明完善的，學(xué)生們的反饋都非常正面。我們將把課程計(jì)劃的成果在FPGA 2017研討會(huì)上以短篇論文發(fā)表，這是學(xué)生在完成課程要求之外獲得的豐碩成果。”

• Nachiket Kapre助理教授，新加坡南洋理工大學(xué)

“我從一開(kāi)始就參與MIPSfpga和Imagination公司的大學(xué)計(jì)劃 —— 我參加了第一場(chǎng)在美國(guó)舉行的研討會(huì)，因此，非常高興看到 MIPSfpga 2.0的持續(xù)推動(dòng)力量。就我個(gè)人來(lái)說(shuō)，我真的很喜歡這項(xiàng)計(jì)劃的教材以及它的開(kāi)放源特性。我也很高興，MIPSfpga已被整合到 Vivado IP流程之中。”

• Westside計(jì)劃總監(jiān)Roy Kravitz ，美國(guó)波特蘭州立大學(xué)

“在德國(guó)波鴻魯爾大學(xué)(Ruhr University Bochum)，我們將利用MIPSfpga和 MIPSfpga 2.0來(lái)幫助學(xué)生在FPGA上實(shí)現(xiàn)SoC設(shè)計(jì)，并將周邊元件連接至處理器。不管從我作為老師的觀點(diǎn)還是從學(xué)生的反饋來(lái)看，此課程的教材確實(shí)非常出色。我們將從2017年10月起使用 MIPSfpga 2.0，我相信我的學(xué)生將能從如此完善的學(xué)習(xí)教材中獲益良多。”

• Michael Huebner教授，德國(guó)波鴻魯爾大學(xué)