Что Означает Информация В Статье Ъ Британия Заморозила Байкал?

Газета «Коммерсантъ» опубликовала важный материал «Британия замораживает Байкал» .

Российские процессоры лишают доступа к технологиям».

К сожалению, авторы заметки никогда не видели того, о чем писали, то есть полупроводникового ИП, и не понимают его природу.

Но я это видел.

Поэтому решил напишите к их записке своеобразное толкование:

Что именно британские компании ARM и Imagination продают российским лицензиатам, таким как Байкал? (Спойлер: не патенты, хотя патенты имеют место)
Чем Apple отличается от Байкала в лицензировании полупроводниковой интеллектуальной собственности?
Сколько стоят лицензии на ядро и сколько стоит лицензия на архитектуру?
Как может компания, занимающаяся разработкой IP-полупроводников, обнаружить, что чужой чип использует его ядро?
Есть ли прецеденты столь высоких отношений с китайскими компаниями?
Почему в статье упоминается МЦСТ (Эlbrus)? Вроде они сами спроектировали ЦП своей архитектуры? (Спойлер: а что насчет графического процессора?)
Могут ли британские патенты стать проблемой для разработчиков российских ядер с архитектурой RISC-V?
Чего логично ожидать от российских полупроводниковых стратегов?

Надо сказать, что для журналистов общественно-политических и деловых изданий непонимание полу-ИП является нормой.

10 лет назад я привел известную российскую журналистку Евгению Альбац (ведущую программы «Москва» и главного редактора «Нового времени») в офис процессорной компании MIPS Technologies в Саннивейле, штат Калифорния.

Тогда там было спроектировано процессорное ядро MIPS P5600, которое впоследствии было лицензировано в России как основа микропроцессора «Байкал-Т1».

Евгения, как и журналисты "Ъ", подумала, что речь идет о передаче каких-то патентов, и удивилась, что у компании есть сроки выдачи (каких? патентов?).

Что означает информация в статье

Что именно британские компании ARM и Imagination продают российским лицензиатам, таким как Байкал?

Байкал Электроникс (как и Лвис, Миландер, Модуль, Прогресс и другие производители российских процессоров с лицензионными ядрами) получает заархивированный tar-файл от ARM или Imagination, который после распаковки превращается в дерево каталогов со следующими файлами:

Код на языке описания оборудования Verilog или VHDL (графический процессор Imagination PowerVR написан на VHDL).
Для небольших ядер, например класса микроконтроллеров, это десятки тысяч строк кода.
так .
Для ядер среднего класса — сотни тысяч строк, сложных может превышать миллион.
Make-файлы и скрипты на Bash, Perl, Python и TCL, запускающие симуляцию (имитацию работы ядра с помощью тестовых программ) и синтез (преобразование кода verilog в список соединений — граф логических элементов и D-триггеров (быстрых битов Память)).
Тестирует на C, ассемблере и SystemVerilog (для шинных интерфейсов) для проверки работоспособности ядра процессора после интеграции в систему-на-кристалле заказчика (то есть Байкал).
Документация по архитектуре и микроархитектуре.
Хотя слова «архитектура» и «микроархитектура» звучат похоже, общего у них не больше, чем у слов «культура» и «физическое воспитание».

Архитектура (ARM, MIPS, RISC-V, x86) — система команд процессора, интерфейс процессора с программистом на ассемблере.

Такие команды, как добавить, загрузить из памяти, перейти и т. д. Программисту также видны регистры, которые используются в этих инструкциях (правильнее называть инструкциями).

Архитектура набора команд — ISA. Микроархитектура (ARM Cortex-A78, MIPS P5600) — внутренняя аппаратная структура процессора, взгляд на процессор с точки зрения инженера-аппаратиста, его проектировщика.

Расположение арифметических блоков, этапов конвейера и т. д. Код verilog описывает микроархитектурную реализацию.

Аналогия: архитектура — это инструкция по вождению автомобиля (как крутить руль, где проверять скорость и как нажимать на педали).

Микроархитектура - чертежи двигателя и трансмиссии.

[Существует также термин «архитектура система-на-кристалле».

Это отличается от «архитектуры процессора», речь идет о соединении и совместной работе разных блоков — CPU, GPU, нейронных ускорителей, а также аппаратного и программного обеспечения — в этом посте мы не будем углубляться в эту тему.

] Какое это имеет отношение к патентам, о которых пишет "Ъ"? Есть патенты на микроархитектуру — скажем, как работает предиктор перехода.

Как выглядит патент? .

Если ядро процессора, скажем ARM, использует способ организации такого предсказателя, который нарушает чужой патент, скажем, MIPS, то владелец патента (MIPS) может подать в суд на ARM. Даже если инженеры ARM сами написали код на Verilog, реализующий идею, выраженную в патенте.

Но патентообладатель, как правило, не может подать в суд на покупателя лицензии на ядра от ARM, поскольку в лицензионном соглашении указано, что ARM защищает покупателя лицензии от подобных исков и берет их на себя.

При этом вас могут судить не только за нарушение патента, но и за нарушение авторских прав на код verilog, использовавший его для создания чипа.

Но об этом мы поговорим позже.

Чем Apple отличается от Байкала в лицензировании полупроводниковой интеллектуальной собственности?

Apple начинала как Байкал.

Для чипов первых трёх iPhone Apple лицензировала ядра ЦП у ARM Holdings и ядра графических процессоров у Imagination Technologies. Но начиная с четвертого iPhone Apple начала переписывать Verilog на основе собственной микроархитектуры, сохраняя при этом совместимость с архитектурой ARM. В конечном итоге у них теперь есть, например, процессор Apple M1, верилог которого написала Apple, хотя по системе команд он совместим с архитектурными руководствами от ARM. Для этого Apple купила у ARM и Imagination не только лицензии на ядра, но и так называемую архитектурную лицензию — право сделать клон с собственной (хотелось бы сказать «суверенной») микроархитектурой.

Вообще в отрасли авторами процессорного ядра обычно считают компанию, разработавшую микроархитектуру, а авторами процессорного чипа — компанию, разработавшую систему на кристалле.

Поэтому, когда в сетях говорят, что автором российских процессоров Baikal является британская ARM (автор процессорного ядра) или тайваньская фабрика TSMC, они ошибаются.

Кроме того, автором процессорных ядер Syntacore с архитектурой RISC-V является Syntacore (разработчик микроархитектуры и автор ядра verilog), а не RISC-V International (хранитель архитектуры).

Сколько стоят лицензии на ядро и сколько стоит лицензия на архитектуру?

Как я написал в комментарии Здесь : Лицензия на ядро на порядок дешевле архитектурной лицензии (архитектурная лицензия = право создавать ядро со своей микроархитектурой/конвейерной структурой, при этом совместимое по архитектуре/набору команд с лицензионной архитектурой).

Если говорить грубо и не учитывать разные варианты:

Небольшое ядро класса микроконтроллера — лицензия может стоить десятки тысяч долларов.
Средний тип ядра чипа в Wi-Fi роутере — лицензия может стоить сотни тысяч долларов.
Высокопроизводительное ядро суперскалярного процессора — лицензия может стоить миллион — пару миллионов долларов.
Архитектурная лицензия может стоить от десяти до двадцати миллионов долларов.

Цифры могут быть в пару раз больше или меньше, а также могут быть разные соотношения фиксированного платежа и выплаты с каждой фишки (роялти), но соотношения примерно одинаковые.

Что касается роялти - если ядро класса микроконтроллеров лицензируется крупной микроконтроллерной компании, которая продает его, скажем, десятками миллионов экземпляров, то фиксированный платеж становится неважен, речь идет о роялти с каждого выпущенного микроконтроллера, и при этом время продавцы торгуются за каждый цент. Причины, по которым архитектурные лицензии стоят дороже, чем лицензии на ядро:

Продавая архитектурную лицензию, вендор создает конкуренцию своим ядрам.
Продавец архитектурной лицензии проводит испытания, покрывает патентами и в целом заботится о том, чтобы процессор покупателя действительно соответствовал архитектуре (набору инструкций).

Как может компания, занимающаяся разработкой IP-полупроводников, обнаружить, что чужой чип использует его ядро?

Компании, продающие лицензионные IP-ядра, используют так называемые технологии водяных знаков.

В частности, они реализуют недокументированное в прилагаемых руководствах поведение, когда при использовании редких инструкций с параметрами, для которых поведение не определено, в регистрах появляются какие-то магические значения.

По сути, это выявление нарушения авторских прав на код на Verilog. Нарушением при выводе является использование кода для создания чипа.

Нарушения микроархитектурных патентов выявить гораздо сложнее, хотя такое и случается (см.

пункт 7 ниже).

Есть еще суды за архитектурные нарушения, например MIPS против Лексры , в котором код verilog уникален, но нарушен патент архитектуры.

Речь шла об инструкциях чтения и записи слова по невыровненному адресу — слово читалось в два приема с помощью инструкций LWL/LWR, Load Word Left + Load Word Right. Именно чтобы не попасть под такой иск и нужно покупать архитектурную лицензию (а не лицензию ядра).

И именно из-за таких судов возникло движение RISC-V.

Есть ли прецеденты столь высоких отношений с китайскими компаниями?

Ах, да.

Китайский институт ИКТ создал «Dragon Chip» в 2002 году.

Лунгсон .

На основе архитектуры MIPS64 со своими расширениями.

Потом выступали на конференциях и говорили, что ничего не ломают, потому что сами написали процессор.

MIPS Technologies не осудила их, потому что 1) они обожглись истории от Лексры , что в отрасли было воспринято не в пользу MIPS и 2) для американской компании подать в суд на кого-то в Китае весьма нетривиально.

Но как только «Dragon Chip» высунулся из Китая и начал переговоры с французско-итальянской ST Microelectronics о том, чтобы она производила Loongson на заводе за пределами Китая (думаю, в Малайзии, но я могу путать), ST настоятельно рекомендовала урегулировать отношения с MIPS Technologies, и ICT после нескольких полетов вице-президента MIPS в Китай наконец купила архитектурную лицензию.

ссылка 1 ссылка 2 Три года назад китайская компания CIP всколыхнула следующая часть балета Мерлезон , но для нашего поста это уже лишнее.

Почему в статье упоминается МЦСТ (Эlbrus)? Вроде они сами спроектировали ЦП своей архитектуры? (Спойлер: а что насчет графического процессора?)

МЦСТ гордится тем, что создало не только российскую систему на кристалле (типа Байкала) и не только российскую микроархитектуру (типа НИИСИ с MIPS и Syntacore и CloudBEAR с RISC-V), но даже собственную архитектуру? Почему же тогда они были упомянуты? в статье в «Коммерсанте» ? А например Илья Кичаев написал : «Процессоры Lbrus не подпадают под санкции — они созданы на собственной одноименной архитектуре, разработанной на основе микроархитектуры VLIW».

Увы, Илья, вы ошибаетесь.

И дело даже не в том, что ВЛИВ - это не микроархитектура, а архитектурный принцип (Илья, как и Евгения Альбац, как и Татьяна Исакова, Никита Королев и Юрий Литвиненко, тоже не знают разницы между культурой и физкультурой, тьфу, архитектура и микроархитектура).

Дело в том, что Lbrus лицензировал графический процессор PowerVR у британской компании Imagination Technologies. Лбрусовцы это не афишируют, но можно погуглить:

Что означает информация в статье

Я видел в социальных сетях информацию о том, что «раньше у компьютеров с Эlbrus за курсором мыши был кабель, а теперь его нет».

Вероятно, это из-за этого.

(шутить)

Могут ли британские патенты стать проблемой для разработчиков российских ядер с архитектурой RISC-V?

Сейчас российские команды Syntacore и CloudBEAR занимаются проектированием процессоров с собственной микроархитектурой на базе архитектуры RISC-V. RISC-V примечателен тем, что для него не нужно платить архитектурную лицензию, хотя вы можете получить деньги за лицензию на ядро за ядра, разработанные на нем.

RISC-V — это способ для отрасли избавиться от засилья архитектурных лицензий от ARM (а ранее MIPS) путём создания отраслевого комитета, который следит за единством микроархитектурных реализаций, но не взимает за это денег.

Как Linux, но аппаратно.

См.

напр.

комментарий : «Я читал о планах создания российского производства по технологии 28 нанометров, но не знаю, насколько этот план близок к реализации.

Если бы такой завод был построен и если бы удалось добиться высокого выхода годных к употреблению чипов (выхода), то можно было бы производить компьютеры, аналогичные современному Lenovo Chromebook S330. Это так называемый Chromebook — недорогой компьютер для школ с 28-нанометровым чипом MediaTek MT8173C, основанным на лицензионных ядрах ARM и операционной системе ChromeOS. Хромбуки (как с чипами на базе ARM, так и другие) стали самыми популярными компьютерами в американских школах, они обогнали и компьютеры Windows, и Apple. .

Одновременно с «Байкалом» над процессорами аналогичного класса работает команда Syntacore компании Yadro, и их процессор будет использовать процессорное ядро, разработанное в России на базе архитектуры RISC-V. Если это решение взлетит, российская экосистема не только сможет избавиться от зависимости от иностранных ARM-ядер, но и получит ядро, которое можно будет попытаться продать на внешнем рынке.

Если не удастся построить собственную 28-нанометровую фабрику, то российским разработчикам придется придумывать схемы партнерства с разработчиками систем-на-кристалле в Китае и Индии, которые теоретически могли бы лицензировать то же ядро у Syntacore и выпустить собственный чип с русское ядро».

Но, увы, и здесь не все так радужно.

Если русские в Syntacore или CloudBEAR нарушат патент на микроархитектуру (скажем, на конкретную конструкцию предсказателя ветвей или реализацию менеджера когерентности), то теоретически на них могут подать в суд ARM или Imagination. Несмотря на другую архитектуру — RISC-V, а не ARM. Потому что одни и те же микроархитектурные находки можно использовать даже в процессорах с разной архитектурой.

Даже членство в RISC-V, по моим сведениям, не защищает от таких судов.

Но это мелочи жизни по сравнению с санкциями, введенными TSMC или линейкой процессорных ядер от ARM.

Чего логично ожидать от российских полупроводниковых стратегов?

Максимально профинансируйте Syntacore и CloudBEAR (RISC-V - устранение зависимости от ARM) и повысьте зарплаты их дизайнерам и проверяющим, чтобы к следующему апрелю, когда откроется следующий раунд виз H-1, они не сбежали бы в Америку .
Противное правительство США недавно объявило, что оно больше не будет требовать от российского гражданина спонсорства со стороны работодателя для получения визы H-1 - оно хочет выманить всех таких людей из России.
Профинансируйте проект российского ГПУ.
Иначе даже с Эlbrus получается неудобно - и используют полупроводниковые ИП, лицензированные в Великобритании.
Проект продлится минимум три года, если не пять, и к тому времени либо санкции с TSMC будут сняты, либо будет построен российский 28-нм завод — так что это имеет смысл.
Фонд российских инструментов проектирования на основе ОпенРОАД/ОпенЛейн и т. д. Это тоже проект на несколько лет. Они, возможно, не достигнут уровня Synopsys, Cadence и Mentor Graphics, но что-то полезное в них будет.

UPD: в чате Байкала мне в телеграмме добавили: «Последний пункт я бы лишь дополнил соображениями о необходимости не забывать про все остальные IP, без них SoC не построишь.

Особенно это касается памяти, она не имеет обратной совместимости».

Да, у Lvis есть свой DSP IP, у IVA Tech есть IP-блок для ускорения нейронных сетей, но есть и другие типы IP-блоков, например для беспроводных интерфейсов.

UPD2: Пояснения от жителей Эльбруса, конкретно от Максим Горшенина :

1. Да, у Эlbrus-2S3 есть 3D ядра от Imagination (был выбор из множества, включая ARM, Vivante и т.д.) 2. Контроллер 2D и дисплея МЦСТ использует в ПК со встроенной графикой (МЛбрус-1С+, МЛбрус-2С3, МЦСТ Р2000+) собственную разработку, а не покупную.
3. Вымыслы о «следе курсора» — всего лишь выдумки и предположения.
4. В Эlbrus-1C+ и MCST R2000+ 3D ускорение от Vivante, Эlbrus-2S3 один проц с ядрами Imaginarion P.S. Процессоры от МЦСТ предназначены для отключения питания покупных 3D-ядер.
И тогда будет работать только 2D ядро с видеоускорением, написанное и созданное МЦСТ, что позволяет процессору продолжать работать и выводить видео, но с отключенным 3D ускорением.
Покупные 3D-ядра работают и взаимодействуют со всем остальным только через контроллер дисплея собственной разработки МЦСТ.
Получается что-то вроде «забора» вокруг купленных ядер.
Сделано для обеспечения безопасности и ограничения влияния/использования возможных недокументированных функций в коммерческих ядрах.

Теги: #Программирование микроконтроллеров #Производство и разработка электроники #ARM #Процессоры #Высокопроизводительные #Эльбрус #МЦСТ #FPGA #mips #mips #импортозамещение электроники #PowerVR #байкал #технологии воображения