كيف أمضينا المدرسة الشتوية "الأنظمة الرقمية المدمجة" في كراسنويارسك

من 7 إلى 9 نوفمبر ، عقدت المدرسة الشتوية الأولى "الأنظمة الرقمية المدمجة" في معهد تكنولوجيا الفضاء والمعلومات بجامعة سيبيريا الفيدرالية. المشاركون في المدرسة هم طلاب وطلاب دراسات عليا من جامعة سيبيريا الفيدرالية.

اسمي ألينا ، وأنا أعمل بجد ، لتطوير أنظمة التحكم في المهام الحرجة المدمجة لتكنولوجيا الفضاء. أنا أيضًا طالب دراسات عليا في قسم هندسة الكمبيوتر بجامعة سيبيريا الفيدرالية. أحب أن أتعلم أشياء جديدة ، لذلك ، بعد أن علمت أن مدرسة على أساس الدارات الرقمية والهندسة المعمارية واستخدام Verilog ستعقد في نوفوسيبيرسك في الفترة من 2 إلى 5 أكتوبر ، قمت بالتسجيل على الفور هناك. ذهب معي اثنان من الزملاء - بوريس دودكين وديمتري فلاسوف ، الذي كان حتى مساعدًا في المدرسة. كان البرنامج ممتعًا وغنيًا ، أحببت المدرسة لدرجة أنني في النهاية سألت معلمنا ستانيسلاف زيلنيو ( SparF ) سؤالًا : كيف أدير مدرسة مماثلة في كراسنويارسك؟ أجاب ستانيسلاف دون تردد بأننا سنكون قادرين على تنظيمها وتنفيذها.

خلال تنظيم المدرسة ، أدركنا أنه بالنسبة لجامعة سيبيريا الفيدرالية والمؤسسة التي نعمل فيها ، فإن هذه الأنشطة المشتركة ، وإن كانت مهمة جديدة ولكنها ليست صعبة. المدرسة لها اسم "كراسنويارسك" - أول مدرسة شتوية إقليمية "الأنظمة الرقمية المدمجة".

يوم 1

في يوم الافتتاح ، قدمت لي الفرصة للبث. إليكم ما تحدثت عنه أولاً:

• لغة لوصف الأجهزة والسبب في الحاجة إليها
• ما هو FPGA
• أساسيات المنطق التوافقية
• عناصر المنطق الأساسية ووصفها في فيريلوج
• بيئة الاختبار (Testbench)
• التحقق من تشغيل الدائرة التوافقية باستخدام جهاز محاكاة (Modelsim)
• تصميم الدوائر التوليفية ، واجهة المستخدم الرسومية إنتل Quartus
• ما هو مخطط الجمع توليفها عند تنفيذها على FPGAs؟
• برمجة لوحة التصحيح
• التحقق من المشروع على لوحة التصحيح
• أساسيات Makefile والعمل في وضع غير المشروع
• معدد وطرق لوصفه فيريلوج HDL
• Demultiplexer وطرق لوصفه فيريلوج HDL
• دراسة حالة: العمل مع مؤشرات من 7 قطاعات
• تجميع شرطي في فيريلوج HDL


شارك طلاب مختلفون تمامًا في عمل المدرسة ، وكان هناك طلاب جامعيون وطلاب جامعيون وخريجون. لذلك ، تم الانتباه إلى الأساسيات بعناية خاصة. في البداية ، علّق المستمعون على المواد المقدمة بعبارة "لقد فعلنا ذلك لمدة 3 فصول دراسية" ، "كل شيء بسيط هنا" ، "يمكننا القيام باللعبة" ومثل "سبح ، نعلم" ، ولكن بعد تلقي المهمة العملية الأولى التي شارك فيها الرجال ومنذ ذلك الحين بدأت التعليقات والأسئلة في القضية.

اليوم 2

في اليوم الثاني ، كان رواة القصص بوريس دودكين ، مهندس برمجيات يكتب مشاريع حقيقية لصالح FPGA و ASIC. إليكم ما تحدث عنه:

• الدوائر المختلطة ووقت نشر الإشارة
• دوائر على مدار الساعة وسلسلة
• أنواع مختلفة من المهام في فيريلوج HDL
• D-trigger وتنفيذه على Verilog في أشكال مختلفة: إعادة تعيين غير متزامن ومتزامن ، منفذ إذن الكتابة
• ما هي الدائرة المتسلسلة التي يتم تصنيعها عند التنفيذ على أساس FPGA
• التسجيل وتنفيذه
• مكافحة وتنفيذها
• الانضباط الديناميكي والساكن
• Metastability والمزامن
• مزلاج غير مرغوب فيه ، وعواقب وطرق تجنبه
• آلات الدولة المحدودة (مورا ومايلز)
• عرض الجهاز في شكل مخططات الانتقال
• تنفيذ الجهاز على Verilog HDL
• النهج العام لتصميم الأتمتة المعقدة
• تنفيذ خطوة بخطوة لوحدة واجهة مستشعر المسافة بالموجات فوق الصوتية في فيريلوج


وفي اليوم الثاني أيضًا ، أصدرنا مهمة للعمل المستقل:

• تنفيذ وحدة واجهة لوحة المفاتيح 4x4 لـ FPGA
• تنفيذ آلة حاسبة FPGA

هنا يمكن للمرء أن يسمع بالفعل كيف أدمغت أدمغة الرجال. كانت هناك أسئلة ، كان هناك فرح في أعين النتائج الأولى ، كانت هناك علامات تعجب مزعجة أن الدائرة لم تنجح كما ينبغي.

اليوم 3

في اليوم الثالث ، بدأت كل المتعة ، في رأيي. درس هذا اليوم ديمتري فلاسوف ، وهو مهندس تخرج من جامعة فقط في عام 2018. ديمتري شارك بالفعل في 3 مدارس مماثلة. في المرة الأولى (في تومسك) كان أحد المشاركين ، والثاني (في نوفوسيبيرسك) ساعده ، والآن في كراسنويارسك دميتري تحدث عن تنفيذ معالج schoolMIPS. في اليوم الثالث كان لدينا:

• أساسيات خطوط الأنابيب
• العمارة والبنية الدقيقة
• أساسيات برامج الكتابة في مجمع MIPS
• العمل مع محاكي MARS (MIPS)
• تصميم أبسط معالج دورة واحدة على سبيل المثال schoolMIPS
• مسار البيانات وجهاز التحكم
• تجميع البرنامج ، وبدء المعالج في جهاز محاكاة وعلى لوحة التصحيح
• العمل المستقل. إضافة دعم لتعليمات جديدة للمعالج

المواد

• جميع المواد الدراسية (الشرائح ، البرامج النصية ، المصادر ، الأدب) متاحة على الإنترنت ( جيثب ، مواد إضافية ). تم تصميم الشرائح بأسلوب مشكوك فيه ، عندما يكون هناك الكثير من النصوص عليها ، على أمل أن يسهل ذلك التعرف على المواد غير المتصلة بالإنترنت.
• تم تنفيذ مهام عملية ومستقلة على اللوحات الأم Terasic DE10-Lite مع Intel MAX10 FPGA.
• كتاب "الدوائر الرقمية وهندسة الكمبيوتر" ، والذي يتوفر مجانًا في شكل إلكتروني ( رابط ) ، أو يمكن شراؤه في ورقة ( رابط ). من السهل أن تقرأ ، فهي تحمل خيالًا. يحتوي على عتبة دخول منخفضة - ليست هناك حاجة لبعض المعرفة الخاصة من أجل البدء في قراءتها. في الآونة الأخيرة ، تم إصدار إضافة على بنية ARM ( الرابط ) ؛ هناك نماذج للكود متاحة للكتاب ، بالإضافة إلى شرائح (الإصدارات الإنجليزية والروسية) التي يمكنك استخدامها لإنشاء الدورة التدريبية الخاصة بك ( الرابط ).

شكر وتقدير

• بفضل Stanislav Zhelnio ( SparF ) و Yuri Panchul ( YuriPanchul ) ، الذين دعموا محاولاتنا ، ساعدوا بالنصيحة وأرسلوا لوحات تصحيح الأخطاء وشجعونا عمومًا بكل طريقة ممكنة لإجراء هذا الحدث.
• بشكل منفصل ، أود أن أشير إلى مؤسسة أنظمة المعلومات الفضائية التي سميت باسم الأكاديمي M.F. ريشيتنيوفا. أنا وزملائي نعمل هناك وأعلى السلطات في المنظمة ، فضلاً عن قيادتنا المباشرة التي دعمتنا في مساعينا وبكل وسيلة ممكنة.
• منظم الحدث من جامعة سيبيريا الفيدرالية هو أوليغ فلاديميروفيتش نيبومنياشي ، الذي كان رئيس القسم الذي يستضيفنا ، استقر لحظات بيروقراطية في الجامعة. بالإضافة إلى ذلك ، عقدت فصول في مختبر RoboLab ، الذي تم نشره كجزء من مشروع APPLE ، والذي يكون فيه أوليغ فلاديميروفيتش هو المنسق. ساعدتنا سيروتينا ناتاليا يوريفنا ، أستاذة مساعدة ، ورئيسة قسم أنظمة المعالجات الدقيقة (NUL) ، مقاول مشروع APPLE ، كثيرًا مع المدرسة. و أنطون خانتيمييروف ، مساعد ، NUL "أنظمة المعالجات الدقيقة" ، تنفيذ مشروع APPLE.
• شكرا جزيلا لزملائي ديمتري فلاسوف وبوريس دودكين لموافقتهم على مساعدتي وركوبها كل يوم من زيليزنوغورسك إلى كراسنويارسك والعودة!
• حسنًا ، شكرًا للطلاب أيضًا! لقد أحببنا وكان سريع البديهة ومضحك. تعال إلينا للعمل عند التخرج.

مراجعات المدرسة

ألكسندر كلاشنيكوف:

خلال هذه الأيام الثلاثة ، تم القيام برحلة قصيرة في عالم FPGA. نما التعقيد على أساس متزايد ، ولكن نشأت فرحة طفولية حقا عندما تم حل كل شيء. تتم إعادة بناء صورة العالم عندما تتعرف على العمليات المتوازية التي تحدث في FPGAs. بعد أن "لمست" البنية الدقيقة ، تمكنت حتى من إضافة فريقي الخاص ، ثم أول رمز للتجميع الخاص بي ... كانت هذه المدرسة فرصة عظيمة لتكوين معارف جديدة ، واكتساب خبرة في التواصل مع أشخاص مهمين حقًا قادرين على إطلاق شرارة. آمل ألا تتلاشى وتتحول إلى حريق. شكرا لك

سفيتلانا ليششنكو:

شكراً جزيلاً لك على هذه التجربة الرائعة والمثيرة. في الواقع ، كان من المثير للاهتمام أن نسمع بالضبط تعليقات وخبرات عمال الإنتاج ، لأن أساتذتنا هم في الغالب من المنظرين. هذا هو السبب في أننا لم نستخدمها مطلقًا ، على سبيل المثال ، الكود المرئي ، الذي اتضح أنه مناسب جدًا.

كمراجعة ، لا يمكنني إلا أن أقول إنني تعلمت الكثير في هذه المدرسة وأتمنى أن أستمر في مزيد من الدراسات. لقد أعطتني فصولك اهتمامًا حقيقيًا بالبرمجة لـ FPGAs.

أنطون خانتيمييروف:

الانطباعات الإيجابية من المدرسة ، سأحاول اعتماد أكبر قدر ممكن لعملي.
هذه الغطس مفيدة لفهم الجوانب المختلفة غير الواضحة للتنمية.
شكرا جزيلا للمنظمين.

غوريفا فيرونيكا:

لقد أحببت كل شيء ، بفضل فريقك على العمل المنجز ، سيكون من الرائع وجود مثل هؤلاء المعلمين في معهدنا.

ص. APPLE - المناهج التطبيقية في استكشاف الفضاء والأنظمة الآلية الذكية. برامج التدريب التطبيقية في استكشاف الفضاء والأنظمة الآلية الذكية. هذا مشروع دولي تشمل مهامه:

• تحديث المناهج الدراسية الموجودة في المنطقة المستهدفة ، مع مراعاة متطلبات عملية بولونيا واستنادا إلى أفضل الممارسات من الجامعات الأوروبية الرائدة ؛
• الاندماج في العملية التعليمية للتطورات المنهجية لشركاء الاتحاد الأوروبي ؛
• إنشاء مختبر تدريب لأنظمة RoboLab الروبوتية الفضائية الذكية ؛
• تدريب المعلمين
• التعاون النشط في الأنشطة العلمية والعملية في المجال التطبيقي المستهدف.