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Schulungsübersicht

Grundlagen der RISC-V-Architektur und Überblick über das Ökosystem

RISC-V-ISA-Landschaft und industrielle Adoption

  • Philosophie offener ISAs und die Landschaft der Standardisierung durch RISC-V International
  • Geistiges Modell von RISC-V: Load-Store-Architektur, Registerdatei, Byte-Reihenfolge
  • Vergleich mit ARM, x86 und POWER: Trade-offs für heterogene Rechenarchitekturen
  • Bewertung der Ökosystem-Reife: SiFive, T-Head, Western Digital und die wachsende Community von Open-Source-Silizium
  • Standardisierte Schnittstellen: RISC-V Privileged ISA, Machine Software Abstraction Layer (MSBL)

Speichermodelle und ABI-Konformität

  • Spezifikation der Unprivileged Architecture: CSR-Map, Ausnahmebehandlung und Speicherschichten
  • Instruktionssätze RV32I / RV64I und ABI-Konformität für die binäre Portabilität über Plattformen hinweg
  • Konventionen zur Speicherordnung und Barrier-Instruktionen für Multiprozessorsysteme

RISC-V-Assembly-Programmierung und Compiler-Toolchain

Low-Level-Instruktionsprogrammierung

  • Basis-Ganzzahlinstruktionen (I), Multiplikation/Division (M), atomare Operationen (A) Erweiterungen
  • Bit-Breite-bewusste Programmierstrategien für 32-Bit- und 64-Bit-RISC-V-Zielplattformen
  • Aufrufkonventionen und Stack-Frame-Management für eingebettete Echtzeitsoftwaresysteme

Beherrschung der Compiler-Toolchain

  • LLVM-basierte Compiler-Toolchain: Clang, LLVM, Binutils für die RISC-V-Cross-Kompilierung
  • Linker-Skripte, Abschnitte und Speicheraufbau-Konfiguration für Bare-Metal- und RTOS-Umgebungen
  • Compiler-Intrinsics, Optimierungsebenen und profildriving Code-Tuning
  • Entwicklung von Open-Source-Toolchains: Erstellen, Testen und Verpacken benutzerdefinierter GCC/Clang-Toolchains

Entwicklung eingebetteter Systeme und Echtzeit-Betriebssysteme (RTOS)

Bare-Metal- und RTOS-Programmierung

  • Rust-Systemsprogrammierung für RISC-V: Zero-Cost-Abstraktionen, sicheres Speichermanagement und Bare-Metal-Entwicklung
  • No-Std-Umgebungen: benutzerdefinierte Linker, Entwicklung von Gerätetreibern und Memory-Mapped I/O
  • Zephyr RTOS und Buildroot-BSP-Entwicklung für RISC-V-Zielplattformen
  • Peripherie-Schnittstellen: GPIO, I2C, SPI, UART und DMA-Controller-Programmierung

Leistungs- und Energieoptimierung

  • Takt-Gating, Management von Power-Domains und Optimierung im Low-Power-Modus
  • Zyklusgenaue Leistungsanalyse mit Simulationsprofilern und Hardware-Leistungszählern
  • Tuning der Echtzeit-Interrupt-Latenz für sicherheitskritische Anwendungen

Linux-Kernel- und Bootloader-Entwicklung für RISC-V

Boot-Firmware und Bootloader-Ökosystem

  • OpenSBI (Implementierung der SBI-Spezifikation): Entwicklung von Bootloader-Firmware
  • UEFI/EDK II auf RISC-V: Entwicklung eines modernen Firmware-Boot-Stacks
  • Portierung von Coreboot und U-Boot für RISC-V-Einzplatinencomputer

Linux-Kernel-Integration

  • Beiträge zum Mainline-Kernel für RISC-V: Device-Tree-Overlays, CPU-Topologie und Entwicklung von Interrupt-Controller-Treibern (AIA)
  • Entwicklung von Vendor BSPs und Kernel-Konfigurationen für benutzerdefinierte SoC-Plattformen
  • Dateisystemunterstützung, Netzwerkstack und Containerisierungsunterstützung (Docker, Kubernetes) auf RISC-V-Hostsystemen

RISC-V-SoC-Design und FPGA-Prototyping

Multicore-SoC-Architektur und Integration

  • Network-on-Chip (NoC)-Designmethodologien für RISC-V-Multicore-Prozessoren
  • Axi4/CHI-Cache-Kohärenz und Protokolle für die Interprozesskommunikation
  • Integration von Open-Source-IP: OpenCores, ChIPS-Framework und vendor-spezifische RTL-Komponenten
  • Bus-Matrix-Design und Integration des Speichercontrollers (DDR, SRAM, eMMC, PCIe)

FPGA-basierte Prozessor-Prototypisierung

  • FPGA-Synthese und Implementierung von RISC-V-Kernen (z. B. BOOM, VexRiscv, PULP)
  • SystemVerilog Assertions (SVA) und UVM-basierte funktionale Verifikationsmethodik
  • Formale Verifikationstools und eigenschaftsbasiertes Testen zur Validierung von RISC-V-Kernen

RISC-V-Vektorerweiterungen und domänenspezifische Beschleunigung

Vertiefung in die RVV (RISC-V Vector) Erweiterung

  • Vector Load/Store, vector-fused multiply-add (VFMA) und Beschleunigung von Matrixberechnungen
  • Vektoroperationen variabler Länge (VL, VLEN) für arbeitssatzoptimierte SIMD-Ausführung
  • Vector-Mask-Operationen, Segmentsteuerung und Datentypflexibilität für DSP- und ML-Arbeitssätze

Benutzerdefinierte DSP- und domänenspezifische Instruktionendesign

  • Entwurf von domänenspezifischen Beschleunigern durch benutzerdefinierte Erweiterungen und CBAR-basierte Operandenschnittstellen
  • Anpassungen der Compiler-Front-Ends zur Generierung benutzerdefinierter Instruktionen und Codeausgabe
  • Hardware-Software-Partitionierungsstrategien für die Integration von Beschleunigern in produzierbare SoCs

KI-Beschleunigung und Edge-Machine-Learning auf RISC-V

NPU-Design und -Integration für RISC-V-Prozessoren

  • Architektur von Neural Processing Units: Systolische Arrays, Tensor-Kerns und Gewichtskompression für On-Chip-KI-Beschleunigung
  • Modellquantisierungstechniken (INT8, INT4, FP8) für den Edge-Einsatz auf RISC-V
  • Framework-Kompatibilität: TensorFlow Lite Micro, ONNX Runtime und PyTorch Edge auf RISC-V-Zielplattformen

Heterogenes Computing für KI-Arbeitssätze

  • Ko-Design des RISC-V-Host-CPU mit AI-Beschleuniger-NPU für Echtzeit-Inferenz-Pipelines
  • Optimierung der Speichersubsysteme: HBM/DDR-Bandbreitenmanagement für ML-Modellgewichte und Aktivierungen
  • Thermische und Energiebudgets für KI-Inferenzsysteme am Edge

Hardware-Sicherheit und Confidential Computing auf RISC-V

Physischer Speicherschutz und Trusted Execution

  • Physical Memory Protection (PMP) und Sicherheitsmechanismen des Page Table Walker
  • Safe Enclave/TEE-Architekturen für RISC-V: OP-TEE-Integration, SEV-Klasse vertrauenswürdige Ausführungsumgebungen
  • Boot-Ketten-Sicherheit: Root of Trust, Secure Boot und attestierte gemessene Starts (Measured Launch)

Kryptografische Beschleunigung

  • RISC-V kryptografische Erweiterungen (Zk, Zkr, K-Erweiterungen): SHA-, AES-, RSA-, RSA-PSS- und ECC-Beschleunigung
  • Integration von Post-Quanten-Kryptographie (PQC) für RISC-V-Prozessoren der nächsten Generation
  • Techniken zur Abwehr von Side-Channel-Angriffen: konstantzeitliche Programmierung, Maskierung und Hardware-Zufallszahlengeneratoren

Fortschrittliches benutzerdefiniertes Architektur- und ISA-Erweiterungsdesign

Domänenspezifische Architektur und benutzerdefinierte Instruktionserweiterungen

  • Methodologie zum Design von ISA-Erweiterungen: Codierung, Codierungstabellen, ABI-Auswirkungsanalyse und Einreichungsprozess bei RISC-V International
  • Design benutzerdefinierter Registerdateien mit CBAR (Custom Base Address Registers) zur Operanden-Dispatch
  • Instruktions-Pipelining, Hazard-Erkennung und Pipeline-Anpassungen für benutzerdefinierte Erweiterungen

Verifikation und Signoff von Architekturmodifikationen

  • Testbench-Design für benutzerdefinierte Erweiterungen: gerichtetes versus einschränkungs-basiertes Stimulus-Generierung
  • Regressionstest-Frameworks und abdeckungsgetriebene Verifikation für Architekturmodifikationen
  • Interoperabilitätstests: Sicherstellung, dass benutzerdefinierte Instruktionen innerhalb etablierter ABI-Einschränkungen funktionieren

Sicherheitskritische und automotive RISC-V-Anwendungen

Funktionale Sicherheit und Konformität mit Automotive-Standards

  • ISO 26262-Konformität für die funktionale Sicherheit von RISC-V-Automobiprozessoren
  • ASIL-Q-Klassifizierung und Entwicklung von Safety-Manuals für RISC-Silizium-IP
  • Deterministische Interrupt-Behandlung, Lockstep-Core-Paare und Speicherschutz für sicherheitskritische RISC-V-Systeme

Industrielle Echtzeit- und Edge-Computing-Anwendungen

  • IEC 61508 SIL-Konformität und deterministische Scheduling auf RISC-V-Multicore-Plattformen
  • Entwicklung von Industrie-IoT-Gateways mit RISC-V: Konnektivität, Edge-Analytik und OTA-Firmware-Update-Systeme

Capstone-Projekt: End-to-End-RISC-V-Systementwicklung

Vollständiger Lebenszyklus-Projekt

  • Architekturspezifikation: Design von ISA-Erweiterungen und Core-Konfiguration für einen definierten Anwendungsfall
  • RTL-Implementierung in SystemVerilog mit UVM-Testbänken und formaler Verifikationsabdeckung
  • FPGA-Prototypisierung, Entwicklung der Boot-Firmware und Integration des Bare-Metal-Treiber-Stacks
  • BSP- und Toolchain-Anpassung für den benutzerdefinierten RISC-V-Core
  • Bereitstellung von KI-Arbeitssätzen: NPU-Integration, Modellquantisierung und Leistungsbewertung
  • Sicherheitsvalidierung: PMP-Durchsetzung, Secure Boot und Benchmarking der kryptografischen Beschleunigung
  • Dokumentation der technischen Architektur, Analyse der IP-Strategie und Präsentation vor einem funktionsübergreifenden Team
 21 Stunden

Teilnehmerzahl


Preis je Teilnehmer (exkl. USt)

Erfahrungsberichte (2)

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