Битовые маски: о системном программировании простыми словам‪и‬ Елена Лепилкина и Антон Афанасьев

В гостях у «Битовых масок» — Алексей Бродкин из Synopsys. Он работает в компании уже 16 лет и сейчас руководит инженерами, которые разрабатывают Linux и операционные системы реального времени. Поговорим с гостем об особенностях ОС и их поддержки для разных процессоров и архитектур. А еще обсудим на примере ARC-V, зачем большому вендору вкладываться в создание процессорного семейства, которое будет использовать набор команд открытой архитектуры RISC-V.

Почему вероятность появления новой большой и полноценной операционной системы очень мала? Что представляет из себя уровень аппаратных абстракций в ОС? Можно ли начинать разработку операционной системы до появления микросхемы в кремнии? Как взаимосвязаны прерывания, их обработчики и планировщик задач? Ответы на эти и другие вопросы — в одиннадцатом эпизоде «Битовых масок».

Упомянутые полезные ссылки вы найдёте в описании к видеоверсии выпуска: https://youtu.be/e8CidbF_OiU

00:00:00 — Тизер

00:01:31 — Вступление

00:01:50 — Представление Алексея

00:02:41 — Начало карьеры и текущая деятельность Алексея

00:07:00 — Микроконтроллер vs. микропроцессор

00:10:43 — ОС, над которыми работает команда Алексея

00:11:45 — Почему может появиться/не появиться еще одна ОС/RTOS

00:16:13 — Что такое ОС и зачем она нужна

00:20:41 — Создание драйверов

00:27:23 — Микроядерные ОС

00:32:40 — Уровень аппаратных абстракций: HAL и BSP

00:40:29 — Разница между полномасштабной ОС и RTOS

00:47:14 — Миграция фич из полномасштабных ОС в RTOS

00:57:41 — POSIX как механизм абстракции

01:01:16 — Дорастет ли Zephyr до полномасштабной ОС

01:05:59 — Управление проектом Zephyr RTOS

01:08:41 — Поддержка новой архитектуры в Linux

01:18:18 — Linux в гетерогенных системах

01:22:44 — Использование компонентов других производителей крупными производителями

01:26:11 — Обработка прерываний и планировщик задач в ОС

01:36:50 — Семейство ARC-V на базе RISC-V от Synopsys

01:50:03 — Заключение

01:50:41 — Благодарности

✅ Подписывайтесь на Telegram-канал подкаста: https://t.me/+bx50QfUlw4pkZDEy

В этом выпуске мы возвращаемся на уровень разработки аппаратного обеспечения. В гостях у «Битовых масок» — Алексей Ковалов, руководитель группы модульной верификации в YADRO, который в прошлом успел поработать как в стартапе, так и в глобальной корпорации. Он расскажет, как устроен процесс верификации аппаратуры, а также какие языки и методологии в нем применяют.

Как инженеры принимают решение о том, что конкретный блок верифицирован? Нужно ли тестировать тестовое окружение? Какие особенности есть у языка SystemVerilog и можно ли писать TestBench на C++ или Python? Что такое «токсичные» интерфейсы? Является ли UVM серебряной пулей? Как выглядит рынок труда в hardware-разработке и как его особенности влияют на подходы к работе? Обсудим эти и другие связанные с верификацией вопросы в десятом эпизоде «Битовых масок».

Видеоверсия выпуска: https://youtu.be/A3Y5gb4YIt4

Подписывайтесь на Telegram-канал подкаста: https://t.me/+bx50QfUlw4pkZDEy

0:00:00 — Тизер

0:00:46 — Представление Алексея

0:01:55 — Как Алексей попал в верификацию

0:08:33 — Как часто выходят новые стандарты SystemVerilog

0:11:22 — В чем заключается верификация аппаратуры, ее виды и подходы

0:25:29 — Особенности работы в командах с legacy-кодом

0:29:16 — Как должен работать верификатор и какие задачи у верификаторов

0:33:25 — Нужно ли писать тесты на сам TestBench

0:35:10 — Помощь от верификаторов для воспроизведения и фикса багов

0:39:55 — Особенности и магические сущности несинтезируемой части языка SystemVerilog

0:50:07 — Может ли верификатор верифицировать любые аппаратные блоки

0:51:15 — «Токсичные» интерфейсы (CHI)

0:54:19 — Верификация на VHDL

0:56:08 — UVM

1:01:49 — Проблемы с готовыми VIP от различных вендоров

1:07:23 — Проблемы UVM

1:10:56 — Уникальные вещи в SystemVerilog

1:16:11 — Верификация на С++

1:17:54 — Верификация на Python, cocotb

1:27:37 — Верификация на Chisel

1:29:47 — Особенности рынка труда в hardware-разработке

1:41:12 — Как проходят собеседования и их недостатки

1:58:15 — Заключение

Гость выпуска — инженер Дмитрий Рябцев, который начинал свою карьеру в команде Intel и больше 20 лет разрабатывал Intel VTune, инструмент анализа производительности программ для компьютеров на базе x86-процессоров. Дмитрий расскажет, как профилировщики устроены изнутри, а также даст подсказку, с чего стоит начинать профилирование различных систем.

Почему профилировщиков сравнительно немного? Какими они бывают? Как устроена аппаратная поддержка профилирования? Что скрывается за аббревиатурой TMA? В чем заключается фундаментальная проблема инструментов для анализа производительности программ? Почему Intel VTune долгое время был платным? Ответы на эти и многие другие вопросы — в девятом эпизоде «Битовых масок».

Смотреть видеоверсию выпуска: https://youtu.be/zIdySCwntXc

Кстати, у подкаста появился канал в Telegram. В нем мы будем публиковать анонсы новых выпусков, вместе с вами выбирать следующие темы для обсуждения и интересных гостей, а также делиться фотографиями и видео со съемок. Подписывайтесь по ссылке: https://t.me/+vCkZB-u3bgEyZDli

00:00:00 — Тизер выпуска

00:01:00 — Представление гостя

00:01:56 — Начало карьеры в Intel

00:04:44 — Зачем нужны профилировщики

00:08:14 — Типы профилировщиков и как они работают

00:12:01 — Профилировщики для нативных приложений и для систем с managed runtime

00:15:51 — Почему профилировщиков немного

00:16:52 — Почему Intel VTune был платным

00:19:15 — Фундаментальная проблема профилировщиков

00:22:19 — Влияние профилировщиков на результаты

00:26:20 — С чего начать профилирование сложной системы

00:28:44 — Особенности Intel VTune

00:31:03 — Аппаратная поддержка для профилирования

00:39:33 — Внутренние и внешние пользователи Intel VTune

00:42:17 — Top-down Microarchitecture Analysis Method

00:55:26 — Боятся ли вендоры реверс-инжиниринга

00:57:25 — Накладные расходы счетчиков

00:59:23 — Основные микроархитектурные bottlenecks

01:09:33 — Почему сложно сделать универсальный профилировщик для всех микроархитектур

01:13:58 — Верификация формул TMA для микроархитектуры

01:16:59 — Профилирование многопоточных приложений

01:23:44 — Заключение

Во второй части выпуска «Битовых масок» Константин Владимиров, инженер с 20-летним опытом разработки на C/C++, расскажет об особенностях разработки компиляторов для GPU. А также порассуждает о новых полезных вещах в стандартах C++ и объяснит, почему разработчикам компиляторов так важно знать стандарт.
Чем отличаются CPU и GPU? В чем сложность гетерогенного программирования? Почему MLIR не применяется в графических компиляторах? Как использовать LLVM для GPU-компиляторов, несмотря на его недостатки для подобных архитектур? Когда мешает SSA? Почему наличие undefined behaviour — это хорошо? Что может быть включено в C++26? Ответы на эти и другие вопросы вы узнаете из второй части выпуска.

Видеоверсия выпуска: https://youtu.be/_SIBiSR8rzM

00:00:00 — Тизер второй части

00:01:00 — Отличия CPU и GPU

00:02:33 — Особенности компиляторов для GPU

00:04:31 — Сложности применения LLVM для GPU-компиляторов

00:06:43 — Spill’ы в шейдерах

00:10:45 — Сложность гетерогенного программирования

00:11:48 — Проблемы компиляторных инженеров

00:13:57 — Использование LLVM в GPU-компиляторах

00:19:27 — MLIR и возможность его применения

00:21:43 — Особенности языков для GPU

00:26:37 — Backend в GPU-компиляторах

00:27:12 — Интересный баг

00:32:56 — Стоит ли писать на ассемблере

00:34:19 — Почему важно знать стандарты C++

00:36:40 — Ошибка в Linux

00:39:26 — Польза undefined behaviour

00:46:04 — Новшества в C++23 и C++26

00:56:07 — Участие в разработке стандартов C++

01:01:30 — Заключение

В этом выпуске Константин Владимиров, занимавшийся разработкой компиляторов для CPU и GPU, расскажет о том достоинствах и недостатках GCC и LLVM. Константин опишет различные современные подходы к аллокации регистров, применяемых в компиляторах. А также поделится базовыми рекомендациями для пользователей компиляторов, желающих улучшить производительность своих программ с помощью компиляторов. Кроме того, мы обсудили животрепещущий вопрос об IT-образовании.

Насколько больно переходить на новые версии компилятора? По каким причинам выбирают LLVM? Какие достоинства и недостатки GCC и LLVM? Какие методы решения задачи аллокации регистров существуют? Насколько этот этап влияет на скорость работы программы? Почему инженерам полезно идти преподавать в ВУЗы? Какие проблемы есть у современного высшего образования в сфере IT? Ответы на эти и другие вопросы вы узнаете из этого эпизода. Больше интересного обсудим с Константином во второй части выпуска, которая выйдет чуть позже.

Видеоверсия выпуска: https://youtu.be/oXjS8mJk6VE

Ссылка на канал Константина: https://www.youtube.com/@tilir

00:00:00 - Тизер

00:00:22 - В гостях Константин Владимиров

00:01:40 - Карьерный путь Константина

00:08:16 - Как Константин попал в сферу разработки компиляторов

00:10:05 - Процесс проектирования микроархитектуры

00:11:39 - Сравнение GCC и LLVM, преимущества и недостатки

00:15:47 - LLVM IR

00:16:41 - Все крупные системы должны быть переписаны на C++

00:17:18 - Преимущества C

00:18:57 - Наследие, оставшееся от С, в GCC

00:20:19 - Ниши gcc и clang

00:22:26 - Отсутствие бинарной совместимости для LLVM IR

00:24:42 - Различные методы аллокации регистров в компиляторах

00:34:47 - Как аллокация регистров влияет на качество сгенерированного кода

00:36:15 - Рекомендации для пользователей компиляторов

00:37:02 - Архитектурные решения проблемы аллокации регистров

00:40:07 - Польза преподавательской деятельности

00:43:43 - Собеседования при найме

00:45:27 - Что полезно для развития специалиста

00:46:56 - Проблемы IT-кафедр

00:52:10 - Участие компаний в высшем образовании

00:55:27 - Новогоднее пожелание будущим инженерам от Константина

В этом выпуске Александр Разинков, работавший во множестве компаний в сфере разработки встраиваемых систем, расскажет о том, как происходит передача данных в беспроводных сетях. Александр объяснит алгоритм работы передачи данных, а также расскажет о задачах операционных систем. Что может привести к замедлению передачи данных по Wi-Fi? Какие ограничения скорости передачи данных существуют? Насколько устройства отстают от самых современных стандартов? Для чего нужны гетерогенные системы? В чем отличие Linux от RTOS? Можно ли написать ядро ОС на C++? Эти и многие другие вопросы обсудили в этом выпуске «Битовых масок».
Смотреть видеоверсию выпуска: https://youtu.be/IfRLOYb00kw

00:00:00 - Вступление

00:01:38 - Начало работы в сфере встраиваемого ПО

00:05:03 - Сетевые протоколы, стандарты, особенности и сферы применения

00:09:24 - Ограничения и возможности для развития существующих и появления новых стандартов

00:12:40 - Модуляция сигнала

00:13:40 - Алгоритм передачи данных в сети без коллизий

00:17:19 - Что может создавать помехи для работы сетей

00:21:03 - Multi-user MIMO

00:25:00 - Отставание устройств от стандартов и протоколов

00:28:30 - Internet of Things

00:29:56 - Отладка беспроводных сетевых протоколов

00:35:10 - Гетерогенные системы

00:40:32 - Необходимость знания алгоритмов и особенности работы

00:43:37 - Комбинация baremetal и linux в гетерогенных системах и взаимодействие между ядрами

00:47:08 - ARM big.LITTLE

00:50:03 - Операционные системы, планировщик, отличия RTOS

01:07:29 - Можно ли написать ядро ОС на C++

01:11:17 - Заключение