Студентам

Логическое проектирование аппаратуры: разработка архитектуры графических процессоров

1. Базовые принципы проектирования на Verilog HDL (1 неделя).
2. Изучение архитектуры микропроцессорных ядер (1 неделя).
3. Разработка архитектуры микро-GPU (1 неделя).
4. Реализация компонентов архитектуры микро-GPU на RTL (1 неделя).
5. Инженерная верификация компонентов архитектуры микро-GPU (1 неделя).
6. Отладка микро-GPU в сборе (2 недели).
7. Запуск микро-GPU на ПЛИС-прототипе с выводом изображения на монитор (1 неделя).

Логическое проектирование аппаратуры: микроархитектура вычислительных устройств

1. Базовые принципы проектирования на Verilog HDL (1 неделя).
2. Проектирование и отладка целочисленных устройств (2 недели).
3. Стандарт вещественной арифметики IEEE 754 (1 неделя).
4. Проектирование и отладка устройства умножения чисел формата FP32 (2 недели).
5. Проектирование и отладка устройства сложения чисел формата FP32 (2 недели).

Функциональная верификация: анализ тестового покрытия

1. Метрики функционального тестового покрытия. Лексический разбор текстовых файлов, регулярные выражения (4 недели):
   • Изучение документации верифицируемого устройства.
   • Разработка программы-анализатора журнала исполнения на языке Python, извлекающей информацию об определённых событиях при моделировании из текстового файла журнала исполнения и формирующей отчёт о достигнутом тестом функциональном покрытии в заданной метрике.
2. Объединение отчётов о покрытии (2 недели):
   • Разработка программы, объединяющей отчёты о покрытии, полученные на основе анализа нескольких журналов исполнения.
3. Визуализация отчёта с выводом диаграмм/таблиц (2 недели):
   • Изучение какого-либо графического фреймворка на Python, например, PyQt5.

Функциональная верификация: автоматизация генерации направленных тестов

1. Формирование псевдослучайных конечных автоматов (КА) Мили (1–2 недели):
   • Разработка программы, формирующей псевдослучайные КА Мили.
2. Формирование последовательностей входных символов для перебора всех состояний, переходов и путей в КА Мили (2 недели):
   • Разработка программы, формирующей последовательности входных символов для перебора всех состояний, переходов и путей в КА Мили.
3. Проверка полноты покрытия состояний, переходов и путей в КА Мили (1–2 недели):
   • Разработка программы, проверяющей полноту покрытия КА Мили последовательностями входных символов по состояниям, переходам и путям.
   • Разработка программы для автоматизированной проверки полноты покрытия случайных конечных автоматов, формируемых программой из п. 1, последовательностями входных символов, формируемых программой из п. 2.
   • Выполнение проверки полноты покрытия, обеспечение полного покрытия.
4. Разработка программной модели наборно-ассоциативной кэш-памяти (2 недели):
   • Построение конечного автомата, описывающего поведение набора наборно-ассоциативной кэш-памяти.
   • Разработка программной модели наборно-ассоциативной кэш-памяти.
5. Генерация наборов адресов памяти для псевдослучайного формирования последовательностей обращений к памяти с повышенной вероятностью вытеснений из кэш-памяти (2 недели):
   • Разработка программы, генерирующей псевдослучайные наборы адресов памяти на основании описания адресации в кэш-памяти.

Испытание микросхем: разработка ПО для работы с энергонезависимой памятью

1. Введение в язык программирования Python:
   • Изучение основ языка программирования Python.
   • Написание простейших ознакомительных программ.
2. Введение в стандарт IEEE 1149.1 (JTAG):
   • Назначение сигналов интерфейса.
   • Конечный автомат внутренних состояний интерфейса.
   • Основные инструкции.
   • Ознакомление с библиотекой взаимодействия с IEEE1149.1 на языке Python.
   • Написание программы по считыванию ID процессора по JTAG.
3. Изучение работы контроллера энергонезависимой памяти (ПЗУ), в которой хранятся базовые команды для процессора:
   • Изучение порядка доступа к контроллеру ПЗУ по JTAG.
   • Изучение принципа работы контроллера, доступных команд и устройства блока памяти ПЗУ.
   • Определение порядка команд для записи и чтения блока памяти ПЗУ.
4. Разработка программы для записи и чтения произвольной строки в блоке памяти ПЗУ:
   • Разработка программы с возможностью писать и считывать строки из массива ПЗУ, а также дублирующей памяти SDRAM.
   • Разработка графического интерфейса программы (опционально).

Испытание микросхем: Разработка ПО для тестирования разъёма DDR4 на материнской плате

1. Введение в язык программирования Python:
   • Изучение основ языка программирования Python.
   • Написание простейших ознакомительных программ.
2. Введение в стандарт IEEE 1149.1 (JTAG):
   • Назначение сигналов интерфейса.
   • Конечный автомат внутренних состояний интерфейса.
   • Основные инструкции.
   • Ознакомление с библиотекой взаимодействия с IEEE1149.1 на языке Python.
   • Написание программы по считыванию ID процессора по JTAG.
3. Составление описания отладочного интерфейса процессора для DDR4:
   • Изучение понятия «граничной цепочки» в стандарте IEEE 1149.1.
   • Составление описания граничной цепочки процессора на основе данных из специальной САПР.
4. Разработка программы для тестирования разъёма DDR4 на материнской плате:
   • Изучение принципа работы специального отладочного модуля DDR4.
   • Определение типа возможных неисправностей, возникающих при монтаже разъёма DDR4 и процессора.
   • Составление набора манипуляций с граничной цепочкой для диагностики этих неисправностей.
   • Написание программы для взаимодействия с отладочным модулем на основе описания из предыдущего этапа.
5. Проверка разработанной программы на реальной материнской плате:
   • Сборка отладочного стенда.
   • Проверка программы на исправном разъёме.
   • Внесение неисправностей различного вида и проверка обнаружения этих неисправностей программой.

Испытание микросхем: Тестирование интерфейса HDMI

1. Введение в язык программирования Python:
   • Изучение основ языка программирования Python.
   • Написание простейших ознакомительных программ.
2. Введение в стандарт IEEE 1149.1 (JTAG):
   • Назначение сигналов интерфейса.
   • Конечный автомат внутренних состояний интерфейса.
   • Основные инструкции.
   • Ознакомление с библиотекой взаимодействия с IEEE1149.1 на языке Python.
   • Написание программы по считыванию ID процессора по JTAG.
3. Изучение устройства блока HDMI:
   • Определение (на основе документации) тестовых режимов, в которых может работать блок HDMI в процессоре.
   • Определение необходимых для этих режимов условий и тестовых воздействий.
   • Изучение последовательности доступа к физуровню по JTAG.
   • Изучение принципов работы PLL.
   • Определение необходимого набора настроек для релизации тестовых режимов HDMI.
   • Изучение способа доступа к PLL по JTAG.
4. Разработка ПО для тестирования физуровня HDMI в различных режимах:
   • Составление (на основе анализа из предыдущего пункта) тестовых сценариев для различных тестовых режимов блока HDMI.
   • Написание программы для реализации этих сценариев.
5. Проверка программы на отладочном стенде:
   • Сборка отладочного стенда.
   • Отладка программы во всех режимах работы (с помощью осциллографа).
   • Снятие осциллограмм всех тестовых сценариев.

Микропроцессорные модули и проектирование печатных плат

1. Основы целостности питаний (3 недели):
   • Освоение методов тестирования качества вторичного электропитания,
   • Обретение понимания причинно-следственных связей с схемотехническими и топологическими решениями.
2. Основы целостности сигналов (3 недели):
   • Освоение методов тестирования целостности сигналов высокочастотных интерфейсов,
   • Обретение понимания причинно-следственных связей с схемотехническими и топологическими решениями.
3. Освоение маршрута проектирования высокочастотных микропроцессорных модулей (3 недели):
   • Освоение маршрута проектирования микропроцессорных модулей.

Разработка САПР проектирования электронных устройств

1. Основы разработки ПО:
   • Системы контроля версий.
   • Работа с внутренним репозиторием GitLab.
   • Системы постановки задач и отчётности; тикет-трекерная система MantisBT.
2. Разработка стандартного графического интерфейса приложения (меню, панель инструментов, строка состояния, виджеты, компоновка виджетов) на Qt.
3. Изучение основ OpenGL: обработка 2D-графики по обсчёту массовых задач.
4. Изучение основ OpenCL: разработка численного решение мат. модели на GPU.
5. Многопоточное программирование в Qt: организация многопоточного модуля для обеспечения приемлемой скорости взаимодействия и передачи данных между модулями.

Системы программирования: компилятор LLVM

1. Теория графов и алгоритмы на графах (1 неделя):
   • Повторение основ теории графов.
   • Изучение алгоритмов на графах, необходимых в разработке компилятора.
   • Решение предложенных задач.
2. Введение в компиляторные технологии (2 недели).
3. Знакомство с компилятором LLVM и его промежуточным представлением (1 неделя).
4. Углублённое знакомство с LLVM (2 недели):
   • Написание простейших pass’ов для llvm с целью практического знакомства с компилятором и его представлением.
5. Реализация своего pass’а (3 недели):
   • Написание оптимизации в виде pass’а по изученной теории со второй и третьей недель.

Системы программирования: профилировщик

1. Введение в системное программирование — процессы и межпроцессное взаимодействие (2 недели):
   • Освежение знаний о некоторых системных вызовах.
   • Выполнение учебных задач.
2. Введение в компиляторные технологии и в профилировщики (1 неделя):
   • Архитектура компиляторов, промежуточное представление.
   • Время исполнения программы.
   • Методы работы профилировщиков: сэмплирование и инструментирование.
   • Ответы на вопросы по изученным материалам.
3. Знакомство с сэмплирующим профилированием (5–6 недель):
   • Подсчёт событий.
   • Трасса исполнения программы.
   • Дизассемблер с счётчиками инструкций (дополнительно).
   • Написание маленького сэмплирующего профилировщика.

Операционные системы: Разработка и тестирование ядра Linux

1. Введение в ядро Linux (2 недели):
   • Изучение документации ядра Linux и его структуры.
   • Обучение сборке и установке ядра на виртуальной машине x86-64.
2. Профилирование ядра Linux (2 недели):
   • Изучение методологии профилирования ядра Linux.
   • Получение профиля исполнения тестовых задач.
   • Выявление наиболее требовательных функций из статистики профиля.
3. Отладка ядра Linux (2 недели):
   • Работа с oops / panic.
   • Отладка ошибок памяти и блокировок.
   • Изучение набора тестов syzkaller и Linux Test Project.
4. Разработка модуля ядра Linux (4 недели):
   • Разработка модуля ядра Linux, реализующего заданный алгоритм работы; оформление его исходных текстов в соответствии с правилами ядра.

Операционные системы (ОС): Режим Безопасных Вычислений

1. Введение в режим безопасных вычислений архитектуры Эльбрус (2 недели):
   • Изучение документации по РБВ.
   • Разбор простых падений программ на языке C.
   • Изучение отладчика gdb.
2. Получение исходного текста программы для портирования в РБВ, формирование списка зависимых библиотек (1 неделя):
   • Фрмирование списка исходных текстов и зависимых библиотек, необходимых для портирования искомой программы в РБВ.
3. Портирование исходного текста программы в РБВ (4 недели):
   • Портирование в РБВ выбранной программы по заданию практики.
   • Исправление ошибок компиляции и ошибок, возникающих при запуске программы.
4. Тестирование портированной программы в РБВ, оформление патчей для её исходного текста (3 недели):
   • Тестирование ветвей работы портированной программы.
   • Подготовка патчей для исходного текста, хранящихся в системе контроля версий git.

Дистрибутив ОС: Сборка программного обеспечения из исходных текстов

1. Знакомство с программными средствами автоматизации сборки программного обеспечения из исходного текста (cmake, autotools, meson) (2 недели):
   • Написание тестовых примеров автоматизации сборки при помощи cmake / meson.
2. Разбор построения зависимостей пакета, зависимости для этапа сборки на примере сборки пакетов в Debian, Ubuntu, Gentoo (2 недели):
   • Изучение сборки пакета из исходного текста.
   • Постороение бинарных пакетов.
   • Выполнение сборки пакетов из выбранных исходных текстов.
3. Знакомство с кросс-сборкой пакетов: зависимости, сценарии, хостовое окружение, базовые команды сборочного движка rcr-any (2–3 недели):
   • Сборка демонстрационно-отладочных примеров в кросс-окружении.
4. Анализ зависимостей / связности бинарных пакетов, входящих в образ дистрибутива (2–3 недели).