Temario del curso
Fundamentos de la arquitectura RISC-V y visión general del ecosistema
Paisaje de la ISA RISC-V y adopción en la industria
- Filosofía de ISA abierta y el panorama de estandarización de RISC-V International
- Modelo mental de RISC-V: Arquitectura de carga-almacenamiento (Load-Store), archivo de registros y orden de bytes
- Comparación con ARM, x86 y POWER: Compromisos (trade-offs) para arquitecturas de computación heterogénea
- Evaluación de la madurez del ecosistema: SiFive, T-Head, Western Digital y la creciente comunidad de silicio de código abierto
- Interfaces estandarizadas: ISA Privilegiada RISC-V, Capa de Abstracción de Software de Máquina (MSBL)
Modelos de memoria y cumplimiento de ABI
- Especificación de arquitectura no privilegiada: mapa de CSR, manejo de excepciones y jerarquías de memoria
- Conjuntos de instrucciones RV32I / RV64I y cumplimiento de ABI para portabilidad binaria entre plataformas
- Convenciones de ordenación de memoria e instrucciones de barrera para sistemas multiprocesador
Programación de ensamblador RISC-V y cadena de herramientas del compilador
Programación de instrucciones de bajo nivel
- Extensiones de instrucciones enteras básicas (I), Multiplicación/División (M) y operaciones atómicas (A)
- Estrategias de programación conscientes de la cantidad de bits para objetivos RISC-V de 32 y 64 bits
- Convenciones de llamada y gestión del marco de pila para sistemas embebidos y de software en tiempo real
Dominio de la cadena de herramientas del compilador
- Cadena de herramientas del compilador basada en LLVM: Clang, LLVM, Binutils para la compilación cruzada de RISC-V
- Scripts de enlazador, secciones y configuración del diseño de memoria para entornos bare-metal y RTOS
- Funciones internas del compilador (intrinsics), niveles de optimización y ajuste de código basado en perfiles
- Flujos de trabajo para el desarrollo de cadenas de herramientas de código abierto: construcción, pruebas y empaquetado de cadenas de herramientas GCC/Clang personalizadas
Desarrollo de sistemas embebidos y sistemas operativos en tiempo real
Programación Bare-Metal y RTOS
- Programación de sistemas en Rust para RISC-V: abstracciones de costo cero, gestión de memoria no segura y desarrollo bare-metal
- Entornos No-Std: enlazadores personalizados, desarrollo de controladores de dispositivos y E/S mapeada en memoria
- Desarrollo de BSP para Zephyr RTOS y Buildroot para objetivos RISC-V
- Interfaz con periféricos: programación de GPIO, I2C, SPI, UART y controladores DMA
Optimización de potencia y rendimiento
- Compuerta de reloj (clock gating), gestión de dominios de potencia y optimización de modos de bajo consumo
- Análisis de rendimiento preciso a nivel de ciclo con perfiles de simulación y contadores de rendimiento de hardware
- Ajuste de la latencia de interrupciones en tiempo real para aplicaciones críticas para la seguridad
Desarrollo del kernel de Linux y del bootloader para RISC-V
Ecosistema de firmware de arranque y bootloaders
- OpenSBI (implementación de la especificación SBI): desarrollo de firmware del bootloader
- UEFI/EDK II en RISC-V: desarrollo de la pila de arranque de firmware moderna
- Porteo de Coreboot y U-Boot para ordenadores de placa única con RISC-V
Integración del kernel de Linux
- Contribuciones al kernel principal de RISC-V: superposiciones de árbol de dispositivos (device tree overlays), topología de CPU y desarrollo de controladores de controlador de interrupciones (AIA)
- Desarrollo de BSP del proveedor y configuración del kernel para plataformas SoC personalizadas
- Soporte de sistemas de archivos, pila de red y virtualización de contenedores (Docker, Kubernetes) en sistemas host RISC-V
Diseño de SoC RISC-V y prototipado en FPGA
Arquitectura e integración de SoC multinúcleo
- Metodologías de diseño de Red en Chip (NoC) para procesadores RISC-V multinúcleo
- Coherencia de caché Axi4/CHI y protocolos de comunicación entre procesadores
- Integración de IP de código abierto: OpenCores, ChIPS Framework y componentes RTL de proveedores
- Diseño de matriz de buses e integración de controladores de memoria (DDR, SRAM, eMMC, PCIe)
Prototipado de procesadores basados en FPGA
- Síntesis e implementación en FPGA del núcleo RISC-V (p. ej., BOOM, VexRiscv, PULP)
- Aserciones SystemVerilog (SVA) y metodología de verificación funcional basada en UVM
- Herramientas de verificación formal y pruebas basadas en propiedades para la validación del núcleo RISC-V
Extensiones vectoriales RISC-V y aceleración específica del dominio
Análisis detallado de la extensión RVV (Vector RISC-V)
- Carga/almacenamiento vectorial, multiplicación-suma fusionada vectorial (VFMA) y aceleración del cálculo de matrices
- Operaciones vectoriales de longitud variable (VL, VLEN) para la ejecución SIMD optimizada para la carga de trabajo
- Operaciones de máscara vectorial, control de segmentos y flexibilidad de tipos de datos para cargas de trabajo de DSP y ML
Diseño de instrucciones específicas del dominio y DSP personalizado
- Diseño de aceleradores específicos del dominio a través de extensiones personalizadas e interfaces de operandos basadas en CBAR
- Modificaciones al frontend del compilador para la generación de instrucciones personalizadas y emisión de código
- Estrategias de partición hardware-software para la integración de aceleradores en SoC de producción
Aceleración de IA y Machine Learning en el borde con RISC-V
Diseño e integración de NPU para procesadores RISC-V
- Arquitectura de la Unidad de Procesamiento Neuronal (NPU): matrices sistólicas, núcleos de tensor y compresión de pesos para aceleración de IA en chip
- Técnicas de cuantización de modelos (INT8, INT4, FP8) para la implementación en el borde con RISC-V
- Compatibilidad de frameworks: TensorFlow Lite Micro, ONNX Runtime y PyTorch Edge en objetivos RISC-V
Computación heterogénea para cargas de trabajo de IA
- Co-diseño de la CPU host RISC-V con la NPU aceleradora de IA para pipelines de inferencia en tiempo real
- Optimización del subsistema de memoria: gestión del ancho de banda HBM/DDR para pesos y activaciones de modelos de ML
- Gestión de presupuesto térmico y de potencia para sistemas de inferencia de IA en el borde
Seguridad del hardware y computación confidencial en RISC-V
Protección de memoria física y ejecución confiable
- Protección de Memoria Física (PMP) y mecanismos de seguridad del explorador de tablas de páginas
- Arquitecturas Secure Enclave/TEE para RISC-V: integración de OP-TEE, entornos de ejecución confiables de clase SEV
- Seguridad de la cadena de arranque: raíz de confianza, arranque seguro y verificación de arranque medido
Aceleración criptográfica
- Extensiones criptográficas de RISC-V (extensiones Zk, Zkr, K): aceleración de SHA, AES, RSA, RSA-PSS y ECC
- Integración de criptografía poscuántica (PQC) para procesadores RISC-V de próxima generación
- Técnicas de mitigación de ataques de canal lateral: programación en tiempo constante, enmascaramiento y generadores de números aleatorios de hardware
Arquitectura personalizada avanzada y diseño de extensiones ISA
Arquitectura específica del dominio y extensiones de instrucciones personalizadas
- Metodología de diseño de extensiones ISA: codificación, tablas de codificación, análisis de impacto en la ABI y proceso de envío de especificaciones a RISC-V International
- Diseño de archivo de registros personalizado con CBAR (Registros de Dirección Base Personalizados) para la despacho de operandos
- Entubado de instrucciones (pipelining), detección de conflictos (hazards) y modificaciones de la tubería para extensiones personalizadas
Verificación y aprobación (signoff) de modificaciones de arquitectura personalizada
- Diseño de bancos de pruebas (testbench) para extensiones personalizadas: generación de estímulos dirigidos vs. aleatorios con restricciones
- Frameworks de pruebas de regresión y verificación dirigida por cobertura para modificaciones arquitectónicas
- Pruebas de interoperabilidad: asegurarse de que las instrucciones personalizadas funcionen dentro de las restricciones de ABI establecidas
Aplicaciones RISC-V críticas para la seguridad y del sector automotriz
Cumplimiento de normas de seguridad funcional y automotrices
- Cumplimiento de la seguridad funcional ISO 26262 para procesadores RISC-V automotrices
- Clasificación ASIL-Q y desarrollo de manuales de seguridad para IP de silicio RISC-V
- Manejo determinista de interrupciones, pares de núcleos en lockstep y protección de memoria para sistemas RISC-V críticos para la seguridad
Aplicaciones industriales en tiempo real y de computación en el borde
- Cumplimiento de SIL IEC 61508 y programación determinista en plataformas multinúcleo RISC-V
- Desarrollo de gateways de IoT industrial con RISC-V: conectividad, analítica en el borde y sistemas de actualización de firmware OTA
Proyecto final: Desarrollo de sistema RISC-V de extremo a extremo
Proyecto de ciclo de vida completo
- Especificación de arquitectura: diseño de extensiones ISA y configuración del núcleo para un caso de uso definido
- Implementación RTL en SystemVerilog con bancos de pruebas UVM y cobertura de verificación formal
- Prototipado en FPGA, desarrollo de firmware de arranque e integración de la pila de controladores bare-metal
- BSP de Linux y personalización de la cadena de herramientas para el núcleo RISC-V personalizado
- Despliegue de cargas de trabajo de IA: integración de NPU, cuantización de modelos y pruebas de rendimiento
- Validación de seguridad: aplicación de PMP, arranque seguro y pruebas de rendimiento de aceleración criptográfica
- Documentación técnica de arquitectura, análisis de estrategia de IP y presentación ante equipos multifuncionales
Requerimientos
Ninguno.
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Reseñas (3)
Observé aspectos de la generación de ideas, especialmente durante la actividad en la que primero enumeramos ideas malas y luego las transformamos en ideas buenas. Me resultó útil sacar las ideas negativas al principio, ya que me ayudó a entrar en ritmo para idear propuestas, sin importar si eran buenas o malas.
William Boscher - Bank Julius Baer Guernsey
Curso - Design Thinking: Innovation & Creative Problem Solving
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Las explicaciones y la interactividad del instructor fueron excelentes; realmente llevó el tema muy bien. Aunque probablemente no tenía suficiente experiencia, ¡aprendí mucho de ello!
Pieter Bruynseels - Spot Buy Center BV
Curso - Design Patterns
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Me gustó la plataforma que usamos. Fue realmente agradable y fácil de usar. Me gustó la sección de TypeScript, en particular la parte sobre espacios de nombres y módulos.
Robert - DB Global Technology
Curso - JavaScript - Advanced Programming
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