Kiến trúc RISC-V học qua gỡ lỗi - Phần 3

Thông báo 🎯

Để kỷ niệm việc ra mắt khóa học RISC-V đầu tiên tại Hàn Quốc, chúng tôi phát hành coupon giảm giá 30% (100 người đầu tiên).

Liên kết coupon: https://inf.run/vH1PK

Trong ngành phần mềm hệ thống hiện đại
kiến trúc RISC-V đang nổi lên

Gần đây, kiến trúc RISC-V - một kiến trúc CPU dựa trên mã nguồn mở - đang nổi lên. Khi xem các bài báo hoặc tin tức liên quan đến IT, bạn có thể ngay lập tức thấy những nội dung như sau:

• nVidia, Intel và Qualcomm cùng các công ty công nghệ lớn khác đang phát triển các sản phẩm (chipset) dựa trên RISC-V.

• Trong nước đang có ngày càng nhiều công ty khởi nghiệp thiết kế các loại chip đa dạng sử dụng RISC-V, và tỷ trọng phát triển sản phẩm dựa trên thiết bị RISC-V đang ngày càng tăng cao.

• Khi thiết kế chip bán dẫn AI, người ta thường sử dụng nhiều kiến trúc CPU dựa trên RISC-V.

• Dự kiến đến năm 2026 sẽ có 15 tỷ thiết bị được phát hành dựa trên RISC-V.

• Trong chương trình thạc sĩ (thiết kế bộ xử lý), họ đang tiến hành nhiều nghiên cứu khác nhau bằng cách sử dụng bộ công cụ có thể thiết kế CPU RISC-V.

Tỷ trọng các công ty phần mềm nhúng và hệ thống sử dụng kiến trúc CPU RISC-V để phát triển sản phẩm đang ngày càng tăng cao. Vì vậy, những người chuẩn bị xin việc cần phải chuẩn bị về RISC-V cho các buổi phỏng vấn kỹ thuật.

Bối cảnh tạo ra khóa học

Từ góc độ người mới bắt đầu, kiến trúc RISC-V khó học. Lý do như sau:

• Trong số lượng nội dung khổng lồ cấu thành nên RISC-V, tôi không biết cái gì là quan trọng

• Tôi không biết chức năng nào trong các thành phần cấu tạo nên RISC-V được sử dụng trong các dự án thực tế

• Dù có đọc tài liệu đặc tả RISC-V chăm chỉ đến mấy cũng khó hiểu ngay được

  
  

• Bản thân thuật ngữ giải thích về RISC-V cũng khó hiểu ý nghĩa của nó là gì

  
  

Khóa học này là bài giảng thứ ba trong series Kiến trúc RISC-V học qua Debug, vượt qua mức độ nhập môn để trở thành nhà phát triển phần mềm hệ thống có thể nhận mức lương cao - giải thích về hệ thống bộ nhớ (bộ nhớ ảo, memory barrier, cache) và chức năng Hypervisor Extension.

Cấu trúc khóa học và lộ trình học phần 2, phần 3

Bài giảng này bao gồm nội dung phần 3 về các chức năng cốt lõi của RISC-V trong toàn bộ danh sách bài giảng về RISC-V.

• 1부: Giới thiệu RISC-V, thanh ghi, lệnh assembly, Privilege Mode (Học kiến trúc RISC-V thông qua debugging phần 1)

• Phần 2: Exception (Memory Abort Exception), Interrupt, PLIC (Platform-level Interrupt Controller), Calling convention (Học kiến trúc RISC-V thông qua debugging - Phần 2)

• 3부: Hệ thống bộ nhớ ảo, Bộ nhớ đệm (Cache), Hàng rào (Fence)/Barrier, Hypervisor extension

  
  

Bạn có thể xem toàn bộ khóa học về kiến trúc RISC-V trong lộ trình - khóa học 'Kiến trúc RISC-V dành cho nhà phát triển phần mềm hệ thống'.

Điểm khác biệt cốt lõi của khóa học

Chúng ta sẽ học những nội dung như thế này 📕

Giới thiệu các tính năng bộ nhớ chính của kiến trúc RISC-V và cũng giới thiệu các chức năng cốt lõi cấu thành hệ thống bộ nhớ ảo. Giải thích dễ hiểu cùng với bức tranh tổng thể.

Giới thiệu bản đồ bộ nhớ ảo - yếu tố cốt lõi của hệ thống bộ nhớ ảo. Đồng thời giải thích một cách dễ hiểu về phạm vi địa chỉ ảo theo từng không gian kernel và không gian user.

Giải thích thanh ghi satp thiết lập bảng trang và thông qua thực hành debug memory dump để giải thích khái niệm địa chỉ ảo một cách dễ hiểu. (Memory dump được cung cấp trong tài liệu bài giảng.)

Giải thích khái niệm địa chỉ ảo và bảng trang, và thông qua các nghiên cứu trường hợp thực tế để giải thích về phạm vi của địa chỉ ảo.

Giải thích cấu trúc của bảng trang đa cấp và mô tả chi tiết PTE (Page Table Entry).

Giải thích chi tiết quá trình chuyển đổi trực tiếp địa chỉ ảo thành địa chỉ vật lý thông qua bảng trang đa cấp. Cũng tiến hành thực hành debug chuyển đổi địa chỉ ảo thành địa chỉ vật lý bằng chương trình Crash Utility.

Phân tích thông số kỹ thuật MMU của U74 core và P550 core của SiFive, đồng thời giải thích chi tiết cách thức hoạt động của MMU từ góc độ thiết kế phần cứng.

Giải thích về memory reordering và nguyên lý hoạt động của lệnh fence để ngăn chặn memory reordering một cách dễ hiểu.

Giải thích cấu trúc cơ bản (form) của lệnh fence và mô tả chi tiết cách thức hoạt động của lệnh fence với các tùy chọn khác nhau.

Giải thích cách hoạt động của lệnh fence trong môi trường hệ thống đa lõi - phân tích nguyên lý đồng bộ hóa với các lõi khác khi thực thi lệnh fence. Đồng thời giải thích lệnh fence thông qua việc phân tích các lệnh assembly ví dụ.

Giới thiệu lệnh fence.i và giải thích luồng xử lý khi thực thi lệnh fence.i theo bức tranh tổng thể.

Phân tích lệnh fence.i thông qua việc phân tích các routine assembly ví dụ đa dạng. Phân tích lệnh fence.i bằng cách so sánh với kiến trúc Arm.

Giải thích khái niệm cơ bản về cache và lý do tại sao cache được sử dụng.

Giải thích nguyên lý hoạt động của cache trong hệ thống đa lõi và phân tích các tính năng cốt lõi của cache được định nghĩa trong RISC-V so sánh với kiến trúc Arm.

Giải thích về các thành phần cơ bản cấu thành cache và mô tả chi tiết cách thức xử lý địa chỉ trong quá trình cache lookup (quá trình tìm kiếm cache).

Giới thiệu về hypervisor và giải thích chế độ Privilege mà Hypervisor chạy trong kiến trúc RISC-V.

Giới thiệu các chức năng cốt lõi của Hypervisor Extension được định nghĩa trong kiến trúc RISC-V và giải thích cách kích hoạt Hypervisor Extension.

Khi một exception được kích hoạt trong Guest OS, Hypervisor sẽ kiểm soát nó trước tiên, giải thích luồng thực thi này.

Dựa trên kinh nghiệm viết sách/giảng dạy
Sâu sắc và chi tiết hơn ai hết!

Trong lĩnh vực phần mềm hệ thống tại Hàn Quốc, đây là tác giả duy nhất! đã viết sách về 'Kiến trúc Arm (Armv8-A, Armv7-A)' và 'Linux Kernel' (cả 2 cuốn sách đều được chọn là sách xuất sắc của Viện Hàn lâm Hàn Quốc), và là người đầu tiên tại Hàn Quốc viết sách "Reverse Engineering Armv8-A Systems" (tiếng Anh) thông qua nhà xuất bản nước ngoài (Packt), là một tác giả toàn cầu. Trên hết, đây là một lập trình viên thực tế hiểu rõ nhất về xu hướng phần mềm hệ thống mới nhất (xe điện, chất bán dẫn hệ thống - phần mềm hệ thống). Đồng thời cũng là một nhà giáo dục tích cực nhất trong việc truyền bá kiến thức trong lĩnh vực phần mềm hệ thống.

• 'Reverse Engineering Armv8-A Systems: A practical guide to Kernel, Firmware, and TrustZone analysis' tác giả sách (tiếng Anh), (nhà xuất bản Packt)

• Tác giả của 'Cấu trúc và Nguyên lý Kiến trúc Arm cho Phát triển Phần mềm Hệ thống' (2024, Giải thưởng Sách Xuất sắc của Viện Hàn lâm Khoa học Hàn Quốc)

• 'Học cấu trúc và nguyên lý của Linux kernel thông qua debugging' (2021, Giải thưởng sách xuất sắc của Viện Hàn lâm Khoa học Hàn Quốc) tác giả

• 'Programmers Dev Course: Chuyên gia hệ thống Linux và kernel' Giảng viên chính

• Tháng 6 năm 2022, Hội nghị Khoa học Máy tính Tổng hợp Hàn Quốc (KCC2022) - Bài thuyết trình Tutorial [Chinh phục Linux Kernel bằng ftrace]

• LG Electronics giảng viên nội bộ về 'Linux Kernel' và 'Kiến trúc Armv8' (bao gồm các nhà phát triển trong nước và nhà phát triển nước ngoài) - (2020~2024)