add slides
[libreriscv.git] / shakti / m_class / libre_riscv_chennai_2018.tex
index d6e3cc69639292bd94e762ecc945b3bcd76ade4d..a65a0d869d9975010b43d50f10f2bd47495fd4df 100644 (file)
 \frame{\frametitle{Credits and Acknowledgements}
 
  \begin{itemize}
-   \item The Designers of RISC-V\vspace{15pt}
-   \item The Shakti Group\vspace{15pt}
-   \item Prof. G S Madhusudan\vspace{15pt}
-   \item Neel Gala\vspace{15pt}
-   \item Rishabh Jain\vspace{15pt}
+   \item The Designers of RISC-V\vspace{8pt}
+   \item The RISC-V Foundation\vspace{8pt}
+   \item The Shakti Group, and IIT Madras RISE Group\vspace{8pt}
+   \item Prof. G S Madhusudan\vspace{8pt}
+   \item Neel Gala\vspace{8pt}
+   \item Rishabh Jain\vspace{8pt}
+   \item Members of the RISC-V Open Groups (SW/HW/ISA)\vspace{8pt}
+   \item Libre and Open Software and Hardware Communities
   \end{itemize}
 }
 
@@ -79,7 +82,7 @@
 }
 
 
-\frame{\frametitle{Does what we want already exist?}
+\frame{\frametitle{Does what we want already exist? Surely this is nonsense!}
  \begin{center}
   \includegraphics[height=2.4in]{nolibresocs.jpg}\\
   {\bf Analysis of SoCs over the past 7+ years (answer: no)}
@@ -87,7 +90,7 @@
 }
 
 
-\frame{\frametitle{What's the problem?}
+\frame{\frametitle{Breakdown of non-existence of fully-Libre SoCs}
 
  \begin{itemize}
    \item {\bf iMX6}: Libre bootable, Vivante 3D GPU (libre etnaviv)
 }
 
 
-\frame{\frametitle{So what's needed? What would a good (Libre) SoC have?}
+\frame{\frametitle{What would a good (Libre) boring, mundane SoC have?}
 
  \begin{itemize}
    \item Cover a lot of different scenarios (embedded, tablets, industrial,
          netbooks, crypto-currency mining).
-       \item Decent performance with high efficiency.  RISC-V: 40 \%
+       \item Decent performance with high efficiency.  RISC-V: 40\%
                  more efficient than ARM / Intel.  Shakti a good
              candidate: 2.5ghz and 120mW per core @ 22nm.
        \item 1080p video: y'all gotta watch cute kittens on youtube, right?
             and helping others fulfil their needs and goals)
   \end{itemize}
   {\it Detachment from the goal also helps. If someone else makes this
-   product then GREAT! I can go do something else}
+   product then GREAT! I can go do something else}\\
+   \vspace{4pt}
+  {\bf Main point: please do not automatically assume Ethical and Libre is
+   non-commercial. It's not nice, and it's not helping }
 
 }
 
 }
 
 
+\frame{\frametitle{Challenging Stuff [1] - Memory Interfaces}
+
+ \begin{itemize}
+   \item DDR3/4 PHYs are analog and very high speed.
+                  Impedance training.  Extreme timing tolerances on parallel buses.\\
+                  No surprise proprietary cost is USD \$1m and above.
+   \item Symbiotic EDA will do (Libre) PHY layout for USD \$300k,
+            time to completion for chosen geometry: 8-12 months.
+  \end{itemize}
+   {\it Silicon-proven but still risky.  What are the alternatives?}
+   \vspace{4pt}
+ \begin{itemize}
+   \item 133mhz 32-bit SDRAM (um...) maybe even FlexBus?
+   \item HyperRAM (aka JEDEC xSPI) 8-bit SPI 166mhz or DDR-300.\\
+          300mbyte/sec for only 13 wires, not bad!  (We'll take several)\\
+          http://libre-riscv.org/shakti/m\_class/HyperRAM/
+   \item HMC: insanely fast, very low power.  OpenHMC (LGPL)
+          https://opencores.org/project/openhmc
+  \end{itemize}
+}
+
+
+\frame{\frametitle{Challenging Stuff [2] - Video Decode Engine}
+
+ \begin{itemize}
+   \item Richard Herveille's Video Core Blocks\\
+           https://opencores.org/project/video\_systems
+   \item Symbiotic EDA MP4 decoder in FPGA
+   \item H.264 seems to have been done...\\
+         https://github.com/adsc-hls/synthesizable\_h264
+   \item Really needs SIMD (or better, not-SIMD)\\
+         {http://libre-riscv.org/simple\_v\_extension/}
+   \item Definitely needs xBitManip (parallelised by Simple-V)\\
+         https://github.com/cliffordwolf/xbitmanip
+  \end{itemize}
+   {\it SIMD is insane. $O(N^6)$ opcode proliferation.  See\\
+     https://www.sigarch.org/simd-instructions-considered-harmful/ \\
+     (1): P-Ext designed for Audio. (2): Investigate RI5CY's SIMD
+   }
+}
+
+
+\frame{\frametitle{Challenging Stuff [3] - Power Management}
+
+ \begin{itemize}
+   \item Been done before (many times), but not as a Libre Design.
+   \item Sanjay Charagulla: GlobalFoundries 22nm mobile process
+            can reach as low as 0.4v
+   \item GPIO Banks need per-bank VREF (1.8v? to 3.3v)\\
+             IO pads need built-in
+            level-shifting to convert to CPU VCORE
+   \item Each core needs independent variable-voltage capability
+            and independent shut-down (PMIC supplies external voltage)
+   \item DDR RAM still needs refreshing (even in sleep mode)
+   \item Extra RV32 (PicoRV32?) always-on core for wake-up / RTC?
+   \item PLLs are Analog.  fun fun fun in the sun sun sun...
+  \end{itemize}
+   {\it Really need help.  PLLs, Analog stuff: specific
+          domain expertise.  Fall-back example:
+          https://www.dolphin-integration.com?
+   }
+}
+
+
+\frame{\frametitle{Challenging Stuff [4] - Libre 3D GPU.  Sigh.}
+
+ \begin{itemize}
+   \item Actual requirements quite modest: 30MP/s 100MT/s 5GFLOPS
+         but power/area is crucial ($2mm^2$ @ 40nm)
+   \item Nyuzi, MIAOW, GPLGPU (Number Nine), OGP.
+   \item Nyuzi based on Larrabee. Jeff Bush really helpful.
+   \item MIAOW is an OpenCL engine.  GPLGPU is fixed-function
+   \item Nyuzi lessons: Software-only rendering not enough.
+            Getting through L1 cache takes most power. Fixed functions
+            such as parallel FP-Quad to ARGB Pixel, and Z-Buffer
+            needed.
+   \item Fallback is GC800 (\$250k) {\it contact me if you can do better!}
+  \end{itemize}
+   {\it Jacob Bachmeyer's Cache-control proposal turns L1 Cache into
+   scratchpad RAM.  RVV is just too heavy (sorry!), Simple-V much
+   more light-weight and flexible ($O(1)$ ISA proliferation)
+   }
+}
+
+
+\frame{\frametitle{Challenging Stuff [5] - Custom Extensions}
+
+ \begin{itemize}
+   \item GPUs are usually done with incompatible ISAs and effectively
+            doing OpenGL over IPC / RPC (Remote Procedure Calls)
+   \item Much simpler: GPGPU "one ISA" approach.  Custom-extend the 
+            core ISA to handle 3D, use Gallium3D-LLVM. 
+   \item Now add Video Extensions. and SIMD etc and
+          {\bf we are well beyond the only 2 available 32-bit custom opcodes}
+   \item Due to the Libre nature of this project, the custom opcode
+            space will be "dominated" by 
+            high-profile public hard-forks of gcc, binutils, llvm etc.
+            Which isn't going to go down well.
+   \item ISA "Conflict Resolution" is therefore absolutely critical\\
+            http://libre-riscv.org/isa\_conflict\_resolution/
+  \end{itemize}
+   {\it Remember Altivec. Learn from Intel.
+   \underline{This is everyone's problem.}
+   }
+}
+
+
+\frame{\frametitle{Interesting Missing Stuff [1] - Pinmux}
+
+ \begin{itemize}
+   \item Pinmux: multiplexer of functions onto pins\\
+            {\it DRAM Cell != DDR3/4, Mux Cell != Muxer}
+   \item Strategically extremely important to Commercial SoC success\\
+            STMicro, Rockchip, Freescale, Samsung, {\bf EVERYONE}
+   \item Bizarrely, a libre-licensed multi-way Pinmux doesn't exist.\\
+         {\it not on anyone's radar. at all.}
+         SiFive IOF not enough.
+   \item Verification (scenario analysis) and auto-generation of
+                TRM, header files, device-tree files, pretty much everything
+                makes sense (to any "lazy" Software Engineer...)
+   \item Corporations with their own pinmux unlikely to be interested.
+   \item http://git.libre-riscv.org/?p=pinmux.git \\
+         http://hands.com/~lkcl/pinmux\_chennai\_2018.pdf
+  \end{itemize}
+}
+
+
 \frame{\frametitle{TODO}
 
  \begin{itemize}
 \frame{\frametitle{Summary}
 
  \begin{itemize}
-   \item TODO
+   \item Making a commercially-desirable SoC is neither academically
+         nor standard-investor sexy!  No AI. Boring. zzzz
+   \item Luckily there is an anonymous sponsor who needs an SoC that
+            doesn't exist (who knows the commercial benefits of Libre)
+   \item Shakti Group know the benefits (cost, sovereignty) of a Libre
+         Mobile-Class SoC as well (No spying on India citizens!)
+   \item A Libre GPU, even a modest performer (100T/s etc.) 
+            is the biggest technical risk/unknown (besides DDR3/4).\\
+            (fall-back is GC800. Do please help with a Libre GPU!)
+    \item DDR3/4 and eMMC are the main high-risk interfaces\\
+            (there are fall-back strategies in place)
+       \item Ultimately the strategy is all about cost reduction
+             vs risk mitigation,
+             with Libre/Ethical prioritised over "convenience"
   \end{itemize}
 }
 
   \end{center}
   
   \begin{itemize}
-       \item Discussion: 
+       \item Contact: lkcl@lkcl.net 
        \item http://libre-riscv.org/shakti/m\_class/
   \end{itemize}
 }