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Schulungsübersicht

RISC-V-Architekturgrundlagen und Überblick über das Ökosystem

RISC-V-ISA-Landschaft und Branchenadoption

  • Offene ISA-Philosophie und der Standardisierungsprozess von RISC-V International
  • Mentales Modell von RISC-V: Load-Store-Architektur, Registerdatei, Byte-Reihenfolge
  • Vergleich mit ARM, x86 und POWER: Zielkonflikte bei heterogenen Computing-Architekturen
  • Bewertung der Ökosystem-Reife: SiFive, T-Head, Western Digital und die wachsende Open-Source-Silizium-Gemeinschaft
  • Standardisierte Schnittstellen: RISC-V Privileged ISA, Machine Software Abstraction Layer (MSBL)

Speichermodelle und ABI-Konformität

  • Spezifikation der Unprivileged Architecture: CSR-Map, Ausnahmebehandlung und Speicherschichten
  • RV32I-/RV64I-Instruktionssätze und ABI-Konformität für plattformübergreifende Binärportabilität
  • Speicherreihenfolgekonventionen und Barrier-Instruktionen für Multiprozessorsysteme

RISC-V-Assembly-Programmierung und Compiler-Toolchain

Tiefenprogrammierung auf Instruktionsebene

  • Basis-Ganzzahl-Instruktionen (I), Multiplikation/Division (M), atomare Operationen (A) Erweiterungen
  • Bit-Tiefe-angepasste Programmierstrategien für 32-Bit- und 64-Bit-RISC-V-Zielplattformen
  • Aufrufkonventionen und Stackframe-Verwaltung für eingebettete Echtzeitsysteme

Kompetenz in Compiler-Toolchains

  • LLVM-basierte Compiler-Toolchain: Clang, LLVM, Binutils für RISC-V-Cross-Kompilierung
  • Linker-Skripte, Sektionen und Speicherauslegungskonfiguration für Bare-Metal- und RTOS-Umgebungen
  • Compiler-Intrinsics, Optimierungsebenen und profiling-getriebene Codeoptimierung
  • Arbeitsabläufe zur Entwicklung von Open-Source-Toolchains: Erstellen, Testen und Verpacken benutzerdefinierter GCC/Clang-Toolchains

Entwicklung eingebetteter Systeme und Echtzeit-Betriebssysteme

Bare-Metal- und RTOS-Programmierung

  • Rust-Systemprogrammierung für RISC-V: Zero-Cost-Abstraktionen, unsichere Speicherverwaltung und Bare-Metal-Entwicklung
  • No-Std-Umgebungen: benutzerdefinierte Linker, Gerätetreiberentwicklung und Memory-Mapped I/O
  • Zephyr RTOS und Buildroot BSP-Entwicklung für RISC-V-Zielplattformen
  • Peripherieschnittstellen: GPIO, I2C, SPI, UART und DMA-Controller-Programmierung

Leistungs- und Energieoptimierung

  • Clock Gating, Power-Domain-Management und Optimierung von Energiesparmodi
  • Zyklusgenaue Leistungsanalyse mit Simulationsprofilern und Hardware-Leistungszählern
  • Echtzeit-Interrupt-Latenzoptimierung für sicherheitskritische Anwendungen

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

Boot-Firmware und Bootloader-Ökosystem

  • OpenSBI (Implementierung der SBI-Spezifikation): Bootloader-Firmware-Entwicklung
  • UEFI/EDK II auf RISC-V: Entwicklung moderner Firmware-Bootschichten
  • Coreboot und U-Boot-Porting für RISC-V-Einplatinencomputer

Linux-Kernel-Integration

  • Mitwirkung am Mainline-Kernel von RISC-V: Device Tree Overlays, CPU-Topologie und Interrupt-Controller (AIA)-Treiberentwicklung
  • Herstellerspezifische BSP-Entwicklung und Kernel-Konfiguration für benutzerdefinierte SoC-Plattformen
  • Dateisystemsupport, Netzwerkstack und Containerisierungssupport (Docker, Kubernetes) auf RISC-V-Hostsystemen

RISC-V-SoC-Design und FPGA-Prototyping

Multi-Core SoC-Architektur und Integration

  • Network-on-Chip (NoC)-Designmethodiken für RISC-V-Multi-Core-Prozessoren
  • Axi4/CHI-Cache-Kohärenz und Inter-Processor-Communication-Protokolle
  • Integration von Open-Source-IP: OpenCores, ChIPS Framework und herstellerspezifische RTL-Komponenten
  • Bus-Matrix-Design und Speicherkontroller-Integration (DDR, SRAM, eMMC, PCIe)

FPGA-basierte Prozessorprototypisierung

  • FPGA-Synthese und Implementierung von RISC-V-Kernen (z. B. BOOM, VexRiscv, PULP)
  • SystemVerilog Assertions (SVA) und UVM-basierte methodische funktionale Verifikation
  • Formalverifikationswerkzeuge und eigenschaftsbasiertes Testen zur RISC-V-Kernvalidierung

RISC-V-Vektorerweiterungen und domänenspezifische Beschleunigung

Tiefe Analyse der RVV (RISC-V Vector) Erweiterung

  • Vektor-Laden/Speichern, Vector-Fused Multiply-Add (VFMA) und Matrixberechnungsbeschleunigung
  • Variable-Länge-Vektoroperationen (VL, VLEN) für arbeitslastoptimierte SIMD-Ausführung
  • Vektor-Maskenoperationen, Segmentsteuerung und Datentypflexibilität für DSP- und ML-Arbeitslasten

Benutzerdefinierte DSP- und domänenspezifische Instruktionen

  • Design von domänenspezifischen Beschleunigern durch benutzerdefinierte Erweiterungen und CBAR-basierte Operandenschnittstellen
  • Compiler-Frontend-Anpassungen für die Generierung benutzerdefinierter Instruktionen und Code-Emission
  • Hardware-Software-Partitionierungsstrategien für die Integration von Beschleunigern in Produktions-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-Kerne und Gewichtskompression für On-Chip-KI-Beschleunigung
  • Modellquantisierungstechniken (INT8, INT4, FP8) für Edge-Deployments auf RISC-V
  • Framework-Kompatibilität: TensorFlow Lite Micro, ONNX Runtime und PyTorch Edge auf RISC-V-Zielplattformen

Heterogenes Computing für KI-Arbeitslasten

  • Co-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 energetische Budgetierung für Edge-AI-Inferenzsysteme

Hardware-Sicherheit und Confidential Computing auf RISC-V

Physischer Speicherschutz und Trusted Execution

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

Kryptografische Beschleunigung

  • RISC-V-kryptografische Erweiterungen (Zk, Zkr, K-Erweiterungen): SHA-, AES-, RSA-, RSA-PSS- und ECC-Beschleunigung
  • Integration Post-Quantum Cryptography (PQC) für RISC-V-Prozessoren der nächsten Generation
  • Minderungsmethoden gegen Seitenkanalangriffe: konstantzeitliche Programmierung, Maskierung und Hardware-Zufallszahlengeneratoren

Fortgeschrittenes benutzerdefiniertes Architektur- und ISA-Erweiterungsdesign

Domänenspezifische Architektur und benutzerdefinierte Instruktionserweiterungen

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

Verifikation und Freigabe von Architekturmodifikationen

  • Testbench-Design für benutzerdefinierte Erweiterungen: gerichtete vs. constraint-basierte Stimulus-Generierung
  • Regressionstest-Frameworks und abdeckungsgetriebene Verifikation von Architekturentwicklungen
  • Interoperabilitätstests: Sicherstellung, dass benutzerdefinierte Instruktionen innerhalb etablierter ABI-Einschränkungen funktionieren

Sicherheitskritische und Automotive-RISC-V-Anwendungen

Funktionale Sicherheit und Einhaltung von Automobilstandards

  • ISO 26262-Funktionssicherheitskonformität für RISC-Automobilprozessoren
  • ASIL-Q-Klassifizierung und Erstellung von Safety-Manuals für RISC-V-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 deterministisches Scheduling auf RISC-V-Multi-Core-Plattformen
  • Entwicklung von Industrial-IoT-Gateways mit RISC-V: Konnektivität, Edge-Analytics und OTA-Firmware-Aktualisierungssysteme

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

Vollständiges Lifecycle-Projekt

  • Architekturspezifikation: Design von ISA-Erweiterungen und Kernkonfiguration für einen definierten Anwendungsfall
  • RTL-Implementierung in SystemVerilog mit UVM-Testbenches und Formalverifikationsabdeckung
  • FPGA-Prototyping, Boot-Firmware-Entwicklung und Integration des Bare-Metal-Treiberstacks
  • Linux BSP und Toolchain-Anpassung für den benutzerdefinierten RISC-V-Kern
  • Bereitstellung von KI-Arbeitslasten: NPU-Integration, Modellquantisierung und Leistungsbenchmarking
  • Sicherheitsvalidierung: PMP-Durchsetzung, Secure Boot und kryptografische Beschleunigungsbenchmarks
  • Technische Architekturdokumentation, IP-Strategieanalyse und praxisorientierte Teampräsentation

Voraussetzungen

Keine.

 21 Stunden

Teilnehmerzahl


Preis je Teilnehmer (exkl. USt)

Erfahrungsberichte (2)

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