SHAKTI (microprocessor)
شکتی انڈین انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی، مدراس میں ریکنفیگر ایبل انٹیلیجنٹ سسٹمز انجینئرنگ (آر آئی ایس ای) گروپ کی طرف سے پہلی مقامی ہندوستانی صنعتی گریڈ پروسیسر تیار کرنے کے لیے ایک اوپن سورس پہل ہے۔ شکتی پہل کے مقصد میں اوپن سورس پروڈکشن گریڈ پروسیسر، مکمل سسٹم آن چپس (ایس او سی)، ڈیولپمنٹ بورڈ اور شکتی پر مبنی سافٹ ویئر پلیٹ فارم بنانا شامل ہے۔ ٹیم کی بنیادی توجہ ایس او سی تیار کرنے کے لیے فن تعمیر کی تحقیق ہے، جو علاقے، طاقت اور کارکردگی سے متعلق مارکیٹ میں تجارتی پیشکشوں کے ساتھ مسابقتی ہے۔ شکتی کے تمام سورس کوڈ ترمیم شدہ بی ایس ڈی لائسنس کے تحت اوپن سورس ہیں۔ اس پروجیکٹ کو حکومت ہند کی الیکٹرانکس اور انفارمیشن ٹیکنالوجی کی وزارت (ایم ای آئی ٹی وائی) نے مالی اعانت فراہم کی تھی۔ شکتی پروسیسرز آر آئی ایس سی-وی آئی ایس اے پر مبنی ہوتے ہیں۔ پروسیسرز کو مینوفیکچرنگ فاؤنڈری کے لحاظ سے 22 این ایم فن ایف ای ٹی یا 180 این ایم سی ایم او ایس ٹیکنالوجی نوڈس رکھنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ شکتی نے مارکیٹ کے مختلف حصوں کو پورا کرنے کے لیے اپنے روڈ میپ کے حصے کے طور پر پروسیسرز کے ایک خاندان کا تصور کیا ہے۔ انہیں وسیع پیمانے پر "بیس پروسیسرز"، "ملٹی کور پروسیسرز" اور "تجرباتی پروسیسرز" میں درجہ بند کیا گیا ہے۔ ای اور سی کلاسز کا بنیادی مقصد انٹرنیٹ آف تھنگز (آئی او ٹی)، سرایت شدہ اور ڈیسک ٹاپ مارکیٹوں پر ہے۔ پروسیسر کا ڈیزائن کسی بھی رائلٹی سے پاک ہے اور ترمیم شدہ بی ایس ڈی لائسنس کے تحت اوپن سورس ہے۔ ای کلاس اور سی کلاس کور دونوں کو بلیو سپیک سسٹم ویرلوگ (بی ایس وی) زبان میں لاگو کیا گیا ہے۔ شکتی پروجیکٹ کا مقصد آر آئی ایس سی-وی آئی ایس اے پر مبنی پروسیسرز کی 6 اقسام بنانا ہے۔ ای-کلاس پروسیسرز کی بنیادی کلاسیں ای-کلاس 32/64 بٹ مائکرو کنکولرز ہیں جو RISC-V ISA کی تمام توسیعات کی حمایت کرنے کے قابل ہیں، جس کا مقصد کم طاقت اور کم کمپیوٹر ایپلی کیشنز ہیں۔ ای کلاس ایک ان آرڈر 3 اسٹیج پائپ لائن ہے جس کی آپریشنل فریکوئنسی سلکان پر 200 میگاہرٹز سے کم ہے۔ یہ اے آر ایم کے ایم-کلاس (کورٹیکس-ایم سیریز) کور کے خلاف پوزیشن میں ہے۔ یہ حقیقی وقت کے آپریٹنگ سسٹم جیسے فری آر ٹی او ایس، زیفر اور ای کرونوس کو چلانے کی صلاحیت رکھتا ہے۔ ای کلاس پروسیسر کے مارکیٹ کے حصے سمارٹ کارڈز، آئی او ٹی ڈیوائسز، موٹر کنٹرولز اور روبوٹک پلیٹ فارمز کو سپورٹ کرتے ہیں۔ ای-پارٹی 35 ٹی ایک ایس او سی ہے جو ای-کلاس کے ارد گرد بنایا گیا ہے۔ ای-پارٹی 35 ٹی ایس او سی ایک سنگل چپ 32 بٹ ای کلاس مائکرو کنکولر ہے جس میں 128 کے بی ریم ہے۔ اس میں 32 جنرل پرپز ان پٹ/آؤٹ پٹ (جی پی آئی او) پن ہیں (جن میں سے اوپری 16 جی پی آئی او پن آن بورڈ ایل ای ڈی اور سوئچ کے لیے وقف ہیں)، ایک پلیٹ فارم لیول انٹرپٹ کنٹرولر (پی ایل آئی سی)، ایک کاؤنٹر، 2 سیریل پیریفرل انٹرفیس (ایس پی آئی)، 2 یونیورسل اسنکرونس رسیور ٹرانسمیٹر (یو اے آر ٹی)، 1 انٹر انٹیگریٹڈ سرکٹ (آئی 2 سی)، 6 پلس وڈتھ ماڈیولٹر (پی ڈبلیو ایم) اور ایک ان بلٹ زیلنکس اینالاگ ٹو ڈیجیٹل کنورٹر (ایکس-اے ڈی سی) ہے۔ سی کلاس سی کلاس پروسیسر کا ایک 64 بٹ کنٹرولر کلاس ہے، جس کا مقصد درمیانی رینج کی سرایت شدہ ایپلی کیشن ہے۔ کور انتہائی مرضی کے مطابق ہے، ایم ایم یو سپورٹ اور لینکس اور سیل 4 جیسے آپریٹنگ سسٹم کو چلانے کی صلاحیت کے ساتھ 6 اسٹیج ان آرڈر ڈیزائن ہے۔ یہ معیاری آر وی 64 جی سی آئی ایس اے ایکسٹینشنز کی مدد سے انتہائی ترتیب کے قابل ہے۔ یہ 200-800 MHz پر چلنے والے درمیانی رینج کے کمپیوٹ سسٹمز کو نشانہ بناتا ہے۔ اسے 2 گیگا ہرٹز تک اپنی مرضی کے مطابق بھی بنایا جا سکتا ہے۔ یہ اے آر ایم کے کورٹیکس اے 35/اے 55 کے خلاف پوزیشن میں ہے۔ اس کلاس کا ایپلیکیشن ڈومین سرایت شدہ سسٹمز، موٹر کنٹرول، آئی او ٹی، اسٹوریج، صنعتی ایپلی کیشنز سے لے کر کم لاگت والے اعلی کارکردگی والے لینکس پر مبنی ایپلی کیشنز جیسے نیٹ ورکنگ، گیٹ وے وغیرہ تک ہے۔ سی-پارٹی 100 ٹی ایک ایس او سی ہے جو سی-کلاس کے ارد گرد بنایا گیا ہے۔ سی-پارٹی 100 ٹی ایس او سی ایک سنگل چپ 64 بٹ سی کلاس مائکرو کنکولر ہے جس میں 128 ایم بی ڈی ڈی آر 3 ریم، 16 جنرل پرپز ان پٹ آؤٹ پٹ (جی پی آئی او) پن، ایک پلیٹ فارم لیول انٹرپٹ کنٹرولر (پی ایل آئی سی)، ایک کاؤنٹر، 1 یونیورسل اسنکرونس رسیور ٹرانسمیٹر (یو اے آر ٹی) اور 1 انٹر انٹیگریٹڈ سرکٹ (آئی 2 سی) ہے۔ اس کا مقصد بہت کم بجلی کی کھپت کے ساتھ درمیانی رینج کے ایپلی کیشن کے کام کا بوجھ ہے اور اس میں اختیاری میموری پروٹیکشن کے لیے سپورٹ ہے۔ I-کلاس I-کلاس ایک 64 بٹ پروسیسر ہے جو کمپیوٹ، موبائل، اسٹوریج اور نیٹ ورکنگ پلیٹ فارم کو نشانہ بناتا ہے۔ اس کی خصوصیات میں آؤٹ آف آرڈر ایگزیکیوشن، ملٹی تھریڈنگ، جارحانہ برانچ پیشن گوئی، نان بلاکنگ کیشز اور ڈیپ پائپ لائن کے مراحل شامل ہیں۔ اس پروسیسر کی آپریشنل کلاک فریکوئنسی 1.5-2.5 GHZ ہے۔ ٹیم فی الحال ایٹمکس، میموری انحصار کی پیش گوئی، انسٹرکشن ونڈو/شیڈولر آپٹیمائزیشنز، کچھ فنکشنل یونٹس کے نفاذ، پرفارمنس تجزیہ/پروجیکشنز، 22 این ایم پروسیسر پر 1 گیگا ہرٹز پر فرسٹ کٹ ٹارگٹ فریکوئنسی کو پورا کرنے کے لیے آپٹیمائزیشنز کو نافذ کرنے پر کام کر رہی ہے۔ ملٹی کور پروسیسرز M-کلاس A موبائل کلاس پروسیسر جس میں زیادہ سے زیادہ آٹھ کور ہوتے ہیں، کور C اور I کلاس کور کا مجموعہ ہوتے ہیں۔ ایم کلاس پروسیسرز کا مقصد جنرل پرپز کمپیوٹ، لو اینڈ سرور اور موبائل ایپلی کیشنز ہیں۔ آپریشن فریکوئنسی 2.5 گیگا ہرٹز تک ہوتی ہے۔ یہ بڑے ایشو سائز، کواڈ تھریڈ اور اختیاری این او سی کپڑے کی حمایت کرتا ہے۔ ایم کلاس پروسیسرز کو مختلف طاقت اور کارکردگی کے اہداف کے لیے بہتر بنایا گیا ہے۔ ایس کلاس ایس کلاس ایک 64 بٹ سپر اسکالر، ملٹی تھریڈ ورژن ہے جس کا مقصد ڈیسک ٹاپ اور انٹرپرائز سرور ایپلی کیشن ہے۔ یہ تقریبا 1.2-3 GHZ کی گھڑی فریکوئنسی کے ساتھ 2-16 کور کو سپورٹ کرتا ہے۔ ایچ کلاس ایچ کلاس ایک 64 بٹ پروسیسر ہے جس کا مقصد انتہائی متوازی انٹرپرائز، ایچ پی سی اور تجزیاتی ایپلی کیشنز ہیں۔ کور سی یا آئی کلاس کا مجموعہ ہو سکتے ہیں، واحد تھریڈ کی کارکردگی بنیادی انتخاب کو چلاتی ہے۔ ایچ کلاس میں 128 کور تک ہوتے ہیں جن میں فی کور متعدد ایکسلریٹر ہوتے ہیں۔ تجرباتی پروسیسرز یہ تجرباتی/تحقیقی منصوبے ہیں جو اعلی حفاظتی اور غلطی برداشت کرنے والے پروسیسر کو تیار کرنے پر مرکوز ہیں۔ ٹی کلاس ٹی کلاس کا مقصد میموری پر مبنی حملوں سے معلومات کو محفوظ بنانے کے لیے اضافی ہارڈ ویئر سپورٹ فراہم کرنا ہے۔ اس کا ڈیزائن مقامی اور عارضی میموری حملوں کو کم کرنے کے لیے ایک متحد ہارڈ ویئر فریم ورک پر مرکوز ہے۔ ایف کلاس ایف کلاس بیس کلاس پروسیسر کا غلطی برداشت کرنے والا ورژن ہے۔ خصوصیات میں بے کار کمپیوٹ بلاکس (جیسے ڈی ایم آر اور ٹی ایم آر)، مستقل غلطیوں کا پتہ لگانے کے لیے عارضی بے کار ماڈیولز، لاک اسٹیپ کور کنفیگریشن، فالٹ لوکلائزیشن سرکٹس، کریٹیکل میموری بلاکس کے لیے ای سی سی اور بے کار بس کپڑے شامل ہیں۔ ٹیپ آؤٹ اب تک دو سی کلاس پروسیسرز (کوڈ نام ریمو اور رسکریک) اور ایک ای کلاس پروسیسر (موشک) کو ٹیپ آؤٹ کیا گیا ہے۔ ریمو ریمو شکتی سی کلاس پر مبنی ایس او سی کا کوڈ نام ہے جسے موہالی میں سیمی کنڈکٹر لیبارٹری (ایس سی ایل) میں 180 این ایم پروسیس ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے ٹیپ کیا گیا ہے۔ 144 sq.mm۔ چپ کا تجربہ 70 میگاہرٹز تک کی فریکوئنسی پر کام کرنے کے لیے کیا گیا ہے۔ چپ کو 208 پن والے سیرامک کواڈ فلیٹ پیک (سی کیو ایف پی) پر پیک کیا گیا ہے۔ رسکریک کریک شکتی سی کلاس پر مبنی ایس او سی کا کوڈ نام ہے جسے 22 این ایم فنفیٹ عمل کا استعمال کرتے ہوئے انٹیل کے اوریگون فاب میں ٹیپ آؤٹ کیا گیا ہے۔ 16 ملی میٹر 2 چپ کا 350 میگاہرٹز تک کی فریکوئنسی پر کام کرنے کے لیے تجربہ کیا گیا ہے۔ چپ کو 208 پن والے بال گرڈ ارے (بی جی اے) پر پیک کیا گیا ہے۔ موشک موشک شکتی ای کلاس پر مبنی ایس او سی کا کوڈ نام ہے جسے 180 این ایم پروسیس ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے ایس سی ایل میں ٹیپ آؤٹ کیا گیا ہے۔ یہ 100 میگاہرٹز کی فریکوئنسی میں کام کرتا ہے اور آرڈونیکس 1 نامی مدر بورڈ کے ساتھ تیار کیا گیا ہے۔ ریمو اور رسکریک کی خصوصیات ریمو اور رسکریک کی کچھ خصوصیات درج ذیل ہیں: ان آرڈر 5 اسٹیج 64 بٹ مائکرو کنکولر جو پورے مستحکم آر آئی ایس سی-وی آئی ایس اے (آر وی 64 آئی ایم اے ایف ڈی) کی حمایت کرتا ہے۔ آر آئی ایس سی-V آئی ایس اے کے استحقاق سپیک (v1.10) کے ساتھ مطابقت رکھتا ہے اور ایس وی 39 ورچوئلائزیشن اسکیم کی حمایت کرتا ہے۔ ریٹرن ایڈریس اسٹیک کے ساتھ برانچ پیشن گوئی شامل ہے۔ پائپ لائنڈ IEEE-754 مطابقت پذیر سنگل اور ڈبل صحت سے متعلق فلوٹنگ پوائنٹ یونٹس اور ملٹی چینل ڈائریکٹ میموری ایکسیس (DMA) سپورٹ۔ 2 ایکس آئی 2 سی، 2 ایکس یو اے آر ٹی، 2 ایکس کیو ایس پی آئی، ایک ڈیبگر، ایک 256 کے بی ٹریسٹی کپلڈ میموری، 32 بٹ جی پی آئی اوز اور ایک توسیعی بس جیسے پیریفرلز جسے ایف پی جی اے سے جوڑا جا سکتا ہے۔ ڈویلپمنٹ بورڈ ای اور سی کلاس پروسیسرز دونوں کے لیے ڈویلپمنٹ بورڈ ہیں۔ پروسیسرز کی مختلف کلاسوں کے لیے بورڈ سپورٹ کی تفصیلات ذیل میں دی گئی ہیں۔ ای-پارٹی 35 ٹی ای-پارٹی 35 شکتی ای کلاس [14] پر مبنی ایک ایس او سی ہے۔ ای-پارٹی 35 آرٹیکس 7 35 ٹی بورڈ پر سپورٹ کیا گیا ہے۔ اس میں 32 بٹ ای کلاس کا ایک مختصر ورژن ہے۔ اس میں آئی، ایم، اے اور سی شامل ہیں۔ سی-پارٹی 100 ٹی سی-پارٹی 100 شکتی سی کلاس پر مبنی ایک ایس او سی ہے۔ سی-پارٹی 100 آرٹیکس 7 100 ٹی بورڈ پر سپورٹ کیا گیا ہے۔ اس میں 64 بٹ سی کلاس کا ایک مختصر ورژن ہے۔ اس میں جولائی 2021 سے آئی، ایم، اے، ایف، ڈی اور سی۔ کمرشل سپورٹ الٹیئر انجینئرنگ شامل ہے، جس میں اپنے عالمی صارفین کے لیے اپنے سرایت شدہ سسٹم فرم ویئر سپورٹ پورٹ فولیو میں ای کلاس پروسیسر شامل کیا گیا ہے۔ ۔