Kapcsolódó szócikkek
- OpenSPARC
- S1 Core (a Simply RISC által kifejlesztett nyílt forráskódú mikroprocesszor hardver, a Sun Microsystems UltraSPARC T1-en alapul)
- OpenRISC
- ERC32
- FeiTeng-1000
- Schiaparelli EDM leszállóegység
| LEON | |
| Gyártás | 1997– |
| Tervező | Sun Microsystems (jelenleg Oracle)
(processzor, származtatott tervek) |
| Gyártó | Atmel (jelenleg Microchip Technology) |
| Max CPU órajel | 150 – 1500 MHz |
| Architektúra | SPARC V8 |
| Magok száma | 1 |
| Előd | ERC32 |
A LEON (a spanyol león szóból, jelentése oroszlán) egy sugárzás elleni védelemmel ellátott 32 bites processzor mag és mikroprocesszor-sorozat, mely a Sun Microsystems által fejlesztett SPARC V8 utasításkészlet-architektúrát (ISA) valósítja meg. Eredetileg a European Space Research and Technology Centre (ESTEC) tervezte, mely az Európai Űrügynökség (ESA) része, majd a tervek rövid életút után a Gaisler Research céghez kerültek (a Sun nem volt érintett a processzor kialakításban). Leírása szintetizálható VHDL hardverleíró nyelven készült. A LEON processzornak kettős licencmodellje van: egy GNU Lesser General Public License (LGPL) és GNU General Public License (GPL) free and open-source software (FOSS) licenc, amely licencdíj nélkül használható, vagy egy védett termékbe történő integráláshoz megvásárolható védett licenc. A mag VHDL generikus modulokkal konfigurálható, egylapkás rendszer (SOC) kialakításokban használják, mind kutatási, mind kereskedelmi célú rendszerekben.
Az LEON projektet az Európai Űrügynökség (ESA) indította 1997 végén, az európai űrprojektekben felhasználható nagy teljesítményű processzor tanulmányozása és kifejlesztése céljából. A projekt céljai között szerepelt egy olyan nyílt, hordozható és nem tulajdonosi processzorkialakítás létrehozása, amely képes megfelelni a teljesítményre, a szoftverkompatibilitásra és az alacsony rendszerköltségre vonatkozó jövőbeli követelményeknek. Egy másik cél az volt, hogy a gyártás egyszeri hibaeseményeket (single-event upset, SEU) tűrő félvezető folyamatban történjen. A helyes működés fenntartásához a hibaesemények fellépésével számolva széleskörű hibajelző és hibakezelő funkciókra van szükség. A cél az volt, hogy bármely regiszterben egy hibát szoftveres beavatkozás nélkül észleljen és eltűrjön a rendszer, valamint hogy a kombinációs logikában elnyomják az egyszeri átmeneti (single event transient, SET) analóg hibák hatásait.
A LEON család első tagja, a LEON1, egy VHDL hardverleíró nyelven készült kialakítás volt. A 0,25 μm-es technológiával legyártott LEONExpress tesztcsip a hibatűrési koncepció bizonyítására szolgált. A második, LEON2 VHDL-kialakítást az Atmel AT697 processzoros eszközében és különböző egylapkás rendszerekben használták. Ezt a két LEON megvalósítást az ESA fejlesztette ki. A harmadik, LEON3 tervezetet már a Gaisler Research (jelenleg a Cobham plc. része, korábban Aeroflex Gaisler) fejlesztette ki, és ugyanez jelentette be a negyedik generációs LEON, a LEON4 processzor megjelenését is.
A LEON processzor programozható logikában, például egy FPGA-ban (field-programmable gate array) vagy alkalmazásspecifikus integrált áramkörben (ASIC) valósítható meg. Ez a szakasz és a következő alfejezetek a LEON processzorokra mint szoftveres jogvédett IP-magokra (soft IP core) összpontosítanak, és összefoglalják az egyes processzorváltozatok fő jellemzőit, valamint a processzor kiszerelésére/tokozására szolgáló infrastruktúrát, melyet LEON-disztribúciónak neveznek.
A LEON sorozat összes processzora a SPARC V8 csökkentett utasításkészletű (RISC) ISA-t használja. A LEON2(-FT) öt fokozatú, míg a későbbi változatok hét fokozatú futószalagot tartalmaznak. A LEON2 és a LEON2-FT egy grafikus konfigurációs eszközzel módosítható egylapkás rendszer kialakításként kerül forgalmazásra. Bár a LEON2(-FT) kialakítás bővíthető és más kialakításokban újrafelhasználható, a felépítése nem hangsúlyozza a terv egyes részeinek építőelemként való újrafelhasználását, és a tervezők számára nem engedi meg új IP-magok könnyű beépítését a kialakításba.
A szabványos LEON2(-FT) disztribúció a következő támogató magokat tartalmazza:
A LEON3, LEON3FT és LEON4 magokat jellemzően a GRLIB IP-könyvtárral együtt használják. Míg a LEON2 disztribúciók egyetlen, több megcélzott technológián is használható dizájnt tartalmaznak, addig a GRLIB több sablon kialakítást tartalmaz, FPGA fejlesztőkártyákhoz és ASIC célokhoz egyaránt, és ezek a LEON2 disztribúcióhoz hasonló grafikus konfigurációs eszközzel módosíthatók. A LEON/GRLIB csomag a LEON2 disztribúciókhoz képest több magot tartalmaz, és tartalmazza a csipen lévő Advanced Microcontroller Bus Architecture (AMBA) busz plug and play (PnP) kiterjesztését is. A GRLIB csomagban elérhető IP magok közé tartoznak még:
A LEON FPGA-n való felépítéséhez szükséges tervezési folyamat dokumentációja elérhető a gyártótól és harmadik féltől származó forrásokból.
A LEON2/LEON2-FT kifejezés gyakran a LEON2 egylapkás rendszer kialakításra utal, mely a LEON2 processzormagot jelenti a LEON2(-FT) disztribúcióban elérhető szabványos perifériakészlettel együtt. A LEON sorozat későbbi processzorai a kialakítások széles körében vannak alkalmazva, ezért nem kapcsolódnak olyan szorosan a szabványos perifériakészlethez. A LEON3 és LEON4 esetében a név jellemzően csak a processzormagra utal, míg a LEON/GRLIB a teljes egylapkás rendszer kialakításra vonatkozik.
A LEON2 processzormag jellemzői:
A LEON2-FT processzor a LEON2 processzor egyszeri hibaeseményre (SEU) hibatűrő (fault tolerant, FT) változata. A flip-flopokat háromszoros moduláris redundancia védi, és minden belső és külső memória EDAC vagy paritásbitek segítségével védett. Erre az Európai Űrügynökség által forgalmazott IP-re speciális licenckorlátozások vonatkoznak. A processzort különböző műholdakban, az ESA 2015-ös Intermediate eXperimental Vehicle (IXV) kísérleti űrrepülőgépében és a kínai Csang-o–4 holdszondában is használták.
A LEON3 a SPARC V8 architektúrának megfelelő 32 bites processzor szintetizálható VHDL modellje. A modell nagymértékben konfigurálható, és különösen alkalmas egylapkás rendszerek (system-on-a-chip, SoC) tervezésére. A teljes forráskód a GNU GPL licenc alatt érhető el, ami lehetővé teszi a bármilyen célú felhasználást licencdíj nélkül. A LEON3 saját licenc alatt is elérhető, ami lehetővé teszi a saját alkalmazásokban való felhasználást.
A két LEON2 processzormodell és a LEON3 között számos különbség van. A LEON3 SMP-támogatást és hétfokozatú futószalagot tartalmaz, míg a LEON2 nem támogatja az SMP-t és futószalagja öt fokozatú.
A LEON3FT a szabványos LEON3 SPARC V8 processzor hibatűrő változata. Kemény űrkörnyezetben való működésre tervezték, és olyan funkciókat tartalmaz, melyek az összes csipen lévő RAM-memóriában felismerik és kijavítják az egyszeri eseményből adódó hibákat (SEU). A LEON3FT processzor támogatja a szabványos LEON3 processzor legtöbb funkcióját, és a következő funkciókkal lett bővítve:
A LEON3FT nem támogatja a szabványos LEON3 processzor következő funkcióit:
A LEON3FT magot a GRLIP IP könyvtár speciális FT verziójával együtt forgalmazzák. Csak netlista disztribúció lehetséges.
A kritikus űrtechnikai alkalmazásokhoz a LEON3FT-RTAX nevű FPGA implementáció javasolt.
2010 januárjában megjelent a LEON processzor negyedik verziója. Ez a változat a következő új jellemzőkkel rendelkezik:
Fejlesztés alatt áll.
A LEON magot jelenleg a következő valós idejű operációs rendszerek támogatják: RTLinux, PikeOS, eCos, RTEMS, Nucleus, ThreadX, OpenComRTOS, VxWorks (a Gaisler Research portja), LynxOS (szintén a Gaisler Research portja), POK (egy BSD licenc alatt kiadott szabad ARINC653 implementáció) és ORK+, egy nyílt forráskódú valós idejű kernel a Ravenscar profilú, nagy integráltságú valós idejű alkalmazásokhoz, és Embox nyílt forráskódú konfigurálható valós idejű operációs rendszer, amely lehetővé teszi Linux szoftver Linux nélkül történő használatát.
Eléri a 150 MHz-et FPGA-n és 1500 MHz-et 32 nm-es ASIC-en
Ez a szócikk részben vagy egészben a LEON című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.
Ld. jegyzetek
