Общая информация | |
---|---|
Запущен | 1997 |
Продается | Airbus Defense and Space |
Разработано | Sun Microsystems (приобретено Oracle Corporation ). (набор инструкций, оригинальный дизайн). Европейское космическое агентство (ESA). Gaisler Research. (процессор, производная разработка) |
Обычный производитель (-ы) |
|
Performance | |
Макс. CPU тактовая частота | от 1,4 МГц до 150 МГц |
Архитектура и классификация | |
Набор инструкций | SPARC V8 |
Физические характеристики | |
Ядра |
|
История | |
Предшественник | ERC32 |
LEON (от Испанский : león означает лев ) является устойчивым к излучению 32-битным CPU микропроцессор ядро который реализует архитектуру набора команд SPARC V8 (ISA), разработанную Sun Microsystems. Первоначально он был разработан Европейским центром космических исследований и технологий (ESTEC), входящим в состав Европейского космического агентства (ESA), и после короткого срока службы в Gaisler Research (Sun не участвовала в разработке процессора). Он описан в синтезируемом VHDL. LEON имеет модель двойной лицензии: лицензию LGPL /GPL FLOSS, которую можно использовать без платы за лицензию, или проприетарную лицензию, которую можно приобрести для интеграции в фирменный продукт. Ядро настраивается с помощью универсальных шаблонов VHDL и используется в системах на кристалле (SOC) как в исследовательских, так и в коммерческих целях.
Проект LEON был начат Европейским космическим агентством (ESA) в конце 1997 года с целью изучения и разработки высокопроизводительного процессора для использования в европейских космических проектах. Цели проекта заключались в создании открытого, портативного и непатентованного процессора, способного удовлетворить будущие требования к производительности, совместимости программного обеспечения и низкой стоимости системы. Другая цель заключалась в том, чтобы иметь возможность производить чувствительный полупроводниковый процесс, устойчивый к одиночному разрушению (SEU). Для поддержания правильной работы при наличии SEU требовались обширные функции обнаружения и обработки ошибок. Цели заключались в том, чтобы обнаруживать и допускать одну ошибку в любом регистре без вмешательства программного обеспечения, а также подавлять эффекты от одиночных переходных ошибок (SET) в комбинационной логике.
Семейство LEON включает в себя первый дизайн языка описания аппаратного обеспечения LEON1 VHSIC (VHDL), который использовался в тестовой микросхеме LEONExpress, разработанной по технологии 0,25 мкм для подтверждения концепции отказоустойчивости. Вторая конструкция LEON2 VHDL использовалась в процессоре AT697 от Atmel (F) и различных устройствах типа система на кристалле. Эти две реализации LEON были разработаны ESA. Gaisler Research, теперь часть Cobham (до Aeroflex Gaisler), разработала третий дизайн LEON3 и объявила о выпуске четвертого поколения LEON, процессора LEON4.
Процессор LEON может быть реализован в программируемой логике, такой как FPGA, или изготовлен в виде ASIC. Этот раздел и последующие подразделы посвящены процессорам LEON как программным IP-ядрам и суммируют основные характеристики каждой версии процессора и инфраструктуру, с которой он комплектуется, называемой дистрибутивом LEON.
Все процессоры серии LEON используют набор команд SPARC V8 RISC. LEON2 (-FT) имеет пятиступенчатый конвейер, тогда как более поздние версии имеют семиступенчатый конвейер. LEON2 и LEON2-FT распространяются как система на кристалле, которую можно изменить с помощью графического инструмента настройки. Хотя дизайн LEON2 (-FT) может быть расширен и повторно использован в других проектах, его структура не делает упор на повторное использование частей дизайна в качестве строительных блоков и не позволяет дизайнерам легко включать новые IP-ядра в дизайн.
Стандартный дистрибутив LEON2 (-FT) включает следующие ядра поддержки:
Ядра LEON3, LEON3FT и LEON4 обычно используются вместе с IP-библиотекой GRLIB. В то время как дистрибутивы LEON2 содержат один дизайн, который может использоваться в нескольких целевых технологиях, GRLIB содержит несколько дизайнов шаблонов, как для плат разработки FPGA, так и для целей ASIC, которые можно изменять с помощью графического интерфейса. инструмент настройки, аналогичный тому, что есть в дистрибутиве LEON2. Пакет LEON / GRLIB содержит большее количество ядер по сравнению с дистрибутивами LEON2, а также включает расширение Plug and Play для встроенной шины AMBA. IP-ядра, доступные в GRLIB, также включают:
Документация по схеме проектирования для LEON в ПЛИС доступна у производителя и из сторонних ресурсов.
Термин LEON2 / LEON2-FT часто относится к конструкции системы на кристалле LEON2, которая представляет собой процессорное ядро LEON2 вместе со стандартным набором периферийных устройств, доступным в дистрибутиве LEON2 (-FT). Более поздние процессоры серии LEON используются в самых разных конструкциях и поэтому не так тесно связаны со стандартным набором периферийных устройств. В случае LEON3 и LEON4 это имя обычно относится только к ядру процессора, в то время как LEON / GRLIB используется для обозначения всей конструкции системы на кристалле.
LEON2 имеет следующие характеристики:
Процессор LEON2-FT - это сбой одного события отказоустойчивая (FT) версия процессора LEON2. Триггеры защищены тройным модульным резервированием, а вся внутренняя и внешняя память защищены EDAC или битами четности. К этому IP применяются специальные лицензионные ограничения (распространяются Европейским космическим агентством). Помимо других спутников, процессор использовался в промежуточном экспериментальном транспортном средстве (IXV) ЕКА в 2015 году и в китайском лунном посадочном модуле Chang'e 4.
LEON3 - это синтезируемая VHDL-модель 32-разрядного процессора, совместимого с архитектурой SPARC V8. Модель легко настраивается и особенно подходит для систем на кристалле (SoC ). Полный исходный код доступен по лицензии GNU GPL, что позволяет использовать его в любых целях без лицензионных сборов. LEON3 также доступен под проприетарной лицензией, что позволяет использовать его в проприетарных приложениях.
Между двумя моделями процессоров LEON2 и LEON3 есть несколько различий. LEON3 включает поддержку SMP и семиступенчатый конвейер, в то время как LEON2 не поддерживает SMP и имеет пятиступенчатый конвейер.
LEON3FT - это отказоустойчивая версия стандартного процессора LEON3 SPARC V8. Он был разработан для работы в суровых космических условиях и включает функции для обнаружения и исправления ошибок сбоя одиночного события (SEU) во всей встроенной памяти RAM. Процессор LEON3FT поддерживает большую часть функций стандартного процессора LEON3 и добавляет следующие функции:
Следующие особенности стандартный процессор LEON3 не поддерживается LEON3FT
Ядро LEON3FT является распространяется вместе со специальной версией FT библиотеки GRLIP IP. Возможно только распространение списка соединений.
Реализация FPGA под названием LEON3FT-RTAX предлагается для критических космических приложений.
В январе 2010 года была выпущена четвертая версия процессора LEON. В этом выпуске есть следующие новые функции:
В стадии разработки.
Операционные системы реального времени, поддерживающие ядро LEON в настоящее время являются RTLinux, PikeOS, eCos, RTEMS, Nucleus, ThreadX, OpenComRTOS, VxWorks (согласно порту от Gaisler Research), LynxOS (также согласно порту от Gaisler Research), POK (бесплатная реализация ARINC653, выпущенная под лицензия BSD) и ORK +, ядро реального времени с открытым исходным кодом для высоконадежных приложений реального времени с Ravenscar Profile, Et_dv настраиваемая ОС реального времени с открытым исходным кодом, которая позволяет использовать Linux ПО без линукса.