OpenPOWER Microwatt

A Microwatt egy nyílt forráskódú lágy processzormag, amelyet szerzője, Anton Blanchard eredetileg VHDL-ben írt az IBM-nél és az „OpenPOWER Summit NA 2019” rendezvényen mutatták be,^[2] majd 2019 augusztusában közzétették a GitHubon. Ez a mag a Power ISA v.3.0 utasításkészletet támogatja és FPGA kártyákon szintetizálható, képes bootolni a Linuxot, a MicroPythont és a Zephyr rendszert.^{[3][4][5][6][7][8]}

Microwatt
Gyártás	2019-08-29[1]
Tervező	IBM, OpenPOWER Alapítvány
Gyártás technológia méret	130 nm (?)
Architektúra	Power ISA v.3.0 ppc64le ppc64be
Magok száma	1
Alkalmazása	lágy mag
Sablon Wikidata Segítség

Tervezés

A Microwatt egy apró 64 bites kettős bájtsorrendű (bi-endian) skalár integer processzormag, amely a Power ISA 3.0 utasításkészlet egy részhalmazát valósítja meg. 32 db 64 bites általános célú regisztere és 32 db 64 bites lebegőpontos regisztere van. Memóriainterfészként a Wishbone buszt használja.^[4]

A kezdeti fejlesztés néhány hónap alatt elkészült, tartalmazta az utasításkészlet teljes egészértékű feldolgozási funkcionalitását, amely a legszükségesebb minimum a kompatibilitás biztosításához, mivel a tervek nem tartalmaznak memóriakezelő egységet (MMU) és lebegőpontos egységet.^[4]

A megvalósítást később több funkcióval bővítették, így megjelent benne a JTAG debugger interfész, osztó utasítások az utasításkészletben, 16 KiB utasítás- és 32 KiB adat-gyorsítótár, és egy hipervizor-támogatás nélküli MMU. A magba bevezették a futószalagos technológiát^[4] és lebegőpontos támogatást is kapott.^[9]

A Microwattot VHDL 2008 és a GHDL szimulációs környezet segítségével tervezték és fejlesztették.^[3] A GitHub projekt honlapján dokumentáció található a gyakori munkafolyamatokról, beleértve a Microwatt magok szintetizálását és tesztelését a Vivado eszközlánc segítségével a Xilinx FPGA-kon.^[10]

Chiselwatt

Egy másik nyílt processzormag, amely a Power ISA 3.0 utasításkészletet implementálja, a Chiselwatt, a Microwatt testvérprojektje. Ezt VHDL helyett a Scala-alapú Chisel tervezőnyelven fejlesztették.^[11][12]

Implementációk

• A Microwatt saját implementációja
• Libre-SOC – fejlesztés alatt álló libre egylapkás rendszer, ami a Microwattot használja referenciatervként.^[13]
• Kestrel – a Raptor Engineering által a POWER9 alapú munkaállomásokban alkalmazott szoft processzoros BMC (lapkezelő vezérlő, alaplapi speciális mikrovezérlő).^[14][15]

Történet

A Microwatt az első processzor, amely megvalósítja a nyílt Power ISA 3.0 utasításkészletet, és az OpenPOWER Alapítvány referenciatervként adta ki.

A projekt demónak indult, mint megvalósíthatósági tanulmány és referencia-implementáció a Power ISA 3.0 nyílt forrású utasításkészlet kezdeményezés kiadásához.^[16] Anton Blanchard tervező kihívásnak tekintette ezt a nagyon alacsony szintű hardverprojektet, amelyben kérdéses volt, hogy tudja-e teljesíteni a vállalást.^[2][3]

A Microwatt processzor első hardverváltozatának terveit 2021-ben adták át (tape-out) az Efabless „Open MPW Shuttle Program” kezdeményezés keretében, a tervek szerint a gyártása 130 nm-es folyamattal történt volna.^[17] Az Efabless Microwatt projektoldalán azonban 2024 februárjától nem volt frissítés a gyártás előrehaladásáról, így ennek állapota bizonytalan.^[18] Ez feltehetőleg összefüggésben áll azzal, hogy az Umbralogic Technologies LLC, amely ChipFoundry néven tevékenykedik, megvásárolta az Efabless Corporation eszközeit.^[19]