Uutiset

Aalto-yliopiston opiskelijat yhdistivät avoimen mikroprosessorin ja tekoälykiihdyttimen

Aallon opiskelijat ovat aiemmin toteuttaneet yksinkertaisen prosessorin, jonka rakennetta on edelleen kehitetty ja prosessoriin on yhdistetty tekoälykiihdytin.
Aallon opiskelijoita ICT-Electronics laboratoriossa.
Projektissa on ollut mukana kymmeniä opiskelijoita. Ryhmä opiskelijoita kokoontui ICT-Electronics laboratorioon. Kuva: Aalto-yliopisto

Ryhmä Aalto-yliopiston mikroelektroniikan opiskelijoita toteutti kesällä 2021 RISC-V -mikroprosessorin laitteistokuvauksen ja julkaisi sen avoimesti verkossa. Nyt Aallon opiskelijoiden koodaamaan avoimeen mikroprosessoriin on lisätty tekoälykiihdytin ja salauskiihdytin. Piiri on lähetetty valmistukseen, ja sen odotetaan saapuvan mitattavaksi kevään 2023 aikana.

Prosessoriprojektin tavoitteena on luoda Suomeen prosessorisuunnittelun osaamista, sillä mikroelektroniikka-alan kiihtyvä maailmanlaajuinen kasvu ja alan investoinnit Suomessa lisäävät osaajien tarvetta. Mikroelektroniikkaa ovat muun muassa mikroprosessorit, joita tarvitaan nykyään lähes kaikessa tekniikassa kaukosäätimistä autoihin ja lentokoneisiin.

Nyt valmistuksessa oleva prosessori on suunniteltu alusta alkaen Otaniemessä opiskelijavoimin. Prosessori on tehty kokonaan itse käskykantakuvauksesta lähtien, eikä siinä ole hyödynnetty muita avoimen lähdekoodin toteutuksia. Toimintaa ohjaava käskykantakuvaus on tekninen dokumentti, joka määrittelee, miten mikroprosessorin tulee reagoida sille välitettyihin komentoihin. Myöhemmin keväällä työryhmä pääsee mittaamaan prosessoripiirin toimintaa.

”Tavoitteemme on, että mikroelektroniikan tulevaisuuden osaajat voivat hyödyntää RISC-V osaamistaan myös yrityksissä. Projektin myötä olemme uudistaneet opetustamme ja huomanneet, että projekti on selvästi lisännyt opiskelijoiden kiinnostusta alaa kohtaan”, mikroelektroniikan professori Jussi Ryynänen Aalto-yliopistosta sanoo.

”Teimme prosessorin käskykannasta lähtien oppiaksemme suunnittelemaan prosessoreja, joiden suunnittelu on vaikeampaa kuin sen käyttäminen. Pyrimme myös tekemään mikroelektroniikkasuunnittelua yhä enemmän ohjelmoimalla, ja prosessorisuunnittelu sopii tähän tavoitteeseen hyvin. Opiskelijat ovat projektin avulla oppineet, että ohjelmoimalla tehdään muutakin kuin ohjelmistoja. Lisäksi prosessorin ydin, A-Core, on käytössä myös opetuksessa muutamilla kursseillamme vahvistaen osaamistamme ohjelmistolaitteistojen rajapinnassa.”, vanhempi yliopistonlehtori Marko Kosunen kertoo.

Tekoäly ja salaus tarvitsevat laskentavauhtia

Toteutettu tekoälykiihdytin nopeuttaa laskennassa yleisiä vektori-matriisikertolaskuja huomattavasti enemmän verrattuna ohjelmistopohjaisiin ratkaisuihin. Vektori-matriisi kertolasku on niin sanottu alkeisoperaatio monessa tekoälysovelluksessa, ja laitteistokiihdyttimellä pyritään optimoimaan ja nopeuttamaan käskyjen suoritusta. Samaa tavoitetta tukee salausalgoritmin laskentakiihdytin, jota voidaan hyödyntää muun muassa tietoliikenteen salaamisessa.

Projektia tehdään yhteistyössä Business Finlandin veturiohjelman yritysten kanssa: Nokia, Saab, CoreHW ja Xiphera. Aalto-yliopistossa opiskelijoita ohjaavat Ryynäsen ja Kosusen lisäksi apulaisprofessori Martin Andraud. Projektissa on ollut mukana yhteensä noin parikymmentä opiskelijaa ja siitä on tehty useita sekä kandi- että diplomitöitä. Lisäksi hiljattain on aloitettu väitöstyö prosessorista ja sen kehitystyöstä.

Kosunen korostaa, että tekoälysovelluksissa ytimiä voi olla kymmenistä satoihin. Tämän avoimen prosessorin etu on muokkautuvuus, jonka ansiosta Aallonkin prosessori, A-Core, voi toimia hyvin erilaisissa ympäristöissä.

Aallon opiskelijoiden koodaaman RISC-V käskykanta on avoin, kaikkien saatavilla ja suunniteltu muokattavaksi ja laajennettavaksi omiin tarpeisiin. A-core on ladattavissa avoimen lähdekoodin alustalla tästä osoitteesta: https://gitlab.com/a-core

Opiskelijat koodasivat avoimen mikroprosessorin, jolla yritykset voivat tehdä mitä haluavat

Uusi prosessori soveltuu esimerkiksi 6G-lähetinvastaanottimiin ja salausteknologiaan.

Lue lisää
Eturivissä opiskelijat Otto Simola, Verneri Hirvonen ja Julius Helander. Takarivissä professori Jussi Ryynänen ja vanhempi yliopistonlehtori Marko Kosunen. Kuva: Niina Norjamäki
  • Päivitetty:
  • Julkaistu:
Jaa
URL kopioitu

Lue lisää uutisia

Harmaapaitainen henkilö istuu puupöydän ääressä, käsivarret ristissä, pöydällä tuuletin ja kirjoja
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Tommy Lindgren: “Arkkitehtuurin työkalut eivät ole neutraaleja – ne vaikuttavat siihen, mitä lopulta rakennetaan”

Arkkitehti Tommy Lindgren tarkastelee väitöskirjassaan, miten piirustukset ja muut suunnittelun visuaaliset välineet ohjaavat rakennetun ympäristön kehittämistä.
Ihmisiä juttelemassa modernissa aulatilassa keltaisilla säkkituoleilla
Opinnot Julkaistu:

Ilmoittaudu nyt kevään Inventors-ohjelmiin: medtech, energiajärjestelmät ja resilientti infrastruktuuri

Kolme uutta innovaatiokoulutusta tutkijoille järjestetään ensi keväänä, ja ilmoittautuminen on nyt avoinna!
Pylväsdiagrammi avoimen tieteen tasosta: 4 v. 2022, 3 v. 2024, 5* v. 2026
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Aalto-yliopistolle erinomaiset tulokset kansallisessa avoimen tieteen seurannassa

Aalto-yliopisto saavutti korkeimman 5-tason kansallisessa avoimen tieteen seurannassa. Kokonaisarvosanan nousua siivitti avoimen oppimisen kehitys.
Lähikuva mustasta kvanttisirusta kuparialustalla, johdettuna useisiin pyöreisiin messinkiliittimiin
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Näin Suomesta tuli kvanttialan edelläkävijä

Pitkäjänteinen panostus kvanttitieteen ja -teknologian perustutkimukseen on tehnyt Suomesta kokoaan suuremman pelurin alalla, joka on kriittinen myös EU:n teknologisen omavaraisuuden kannalta. Tavoitteena on, että tulevaisuudessa koko kvanttialan arvoketju on omissa käsissä.