Aalto-yliopiston mikroelektroniikan opiskelijat toteuttivat viime kesänä RISC-V -mikroprosessorin laitteistokuvauksen ja nyt he ovat julkaissut sen avoimesti verkossa. ”Työ perustuu Berkeleyn yliopistossa kehitettyyn avoimeen RISC-V-prosessoriarkkitehtuuriin”, kertoo Berkeleyssa itsekin työskennellyt, opiskelijoiden työtä ohjannut vanhempi yliopistonlehtori Marko Kosunen.

Aallon Kosunen korostaa, että kyseessä on vasta yhden ytimen prosessori. Esimerkiksi tekoälysovelluksissa ytimiä voi olla kymmenistä satoihin.  Avoimen prosessorin etu on kuitenkin muokkautuvuus, jonka ansiosta Aallonkin prosessori voisi toimia hyvin erilaisissa ympäristöissä.

Idea oman mikroprosessorin suunnittelusta heräsi puolitoista vuotta sitten mikroelektroniikan suunnittelun professorin Jussi Ryynäsen ja Nokian edustajien tapaamisessa. Esiin nousi kasvava tarve prosessorisuunnittelun osaamiselle sekä kiinnostus avoimen ympäristön prosessorikehitykseen.

Nokian lisäksi hankkeessa ovat mukana Saab, CoreHW, Xiphera sekä Minima Processor, ja sitä rahoittaa myös Business Finland. ”Neljän teekkarin porukka koodasi sen kesän aikana. Nyt prosessori on siinä vaiheessa, että sitä voisi ryhtyä valmistamaan’’, sanoo Marko Kosunen.

Prosessorin koodaus ja verifiointi oli mainio kesätyö, kertovat Julius Helander, Leo Uusimäki ja Otto Simola. Samaa mieltä on aiheesta kandidaatintyönkin tehnyt Verneri Hirvonen.

Uusien mikroprosessorien suunnittelu ja valmistus on pääosin suurten yhdysvaltalais- ja aasialaisjättien hallussa. Ne ovat useinmiten suljettuja ja patentoituja järjestelmiä, mikä tarkoittaa, ettei niitä ostavilla ja käyttävillä yrityksillä ole mahdollisuutta tehdä niihin muutoksia.

Aallon opiskelijoiden koodaaman RISC-V käskykanta on avoin, kaikkien saatavilla ja suunniteltu muokattavaksi ja laajennettavaksi omiin tarpeisiin. Sen etuna on juuri muokkautuvuus, jonka ansiosta prosessori voisi toimia hyvin erilaisissa ympäristöissä.

”Salausalgoritmien ja signaalinkäsittelyn kiihdyttimet, verkkolaitteet, 6G- ja sen jälkeen 7G-lähetinvastaanottimet”, Kosunen luettelee. Hänen mukaansa sen avulla voitaisiin periaatteessa ohjata mitä tahansa. Opiskelijoiden koodaama Risc-V-mikroprosessorin lähdekoodin versionhallinta löytyy verkosta (LINKKI).

Uudet sirutekniikat ovat Euroopalle ja Suomelle strateginen ala, sillä Ilman omaa suunnitteluosaamista olemme Aalto-yliopiston prodessori Jussi Ryynäsen mukaan sen armoilla, mitä Yhdysvaltojen ja Taiwanin mikroelektroniikka valmistajat meille tarjoavat.

”Meidän tavoitteemme on kouluttaa Suomen parhaita mikroelektroniikan analogia- digitaali- ja sekamuotojärjestelmien suunnittelijoita ja sisällyttää prosessorisuunnittelu osaksi mikroelektroniikan tohtorikoulutusta”, taustoittaa alueen merkitystä Aallon mikroelektroniikkasuunnittelun professori Jussi Ryynäsen.

Aloituskuva: Aallon opiskelijoiden laitteistokuvaus on kuin mikroprosessorin ohjelmallinen valmistusohje, jota yritykset tai muut käyttäjät voivat halutessaan muokata omiin tarpeisiinsa ja valmistaa sitten itse tai antaa valmistuksen muiden käsin. Kuva: Niina Norjamäki.

Päivitetty