Извор странице LEON

{{неправилан српски}}
{{сређивање|унутрашње везе}}
<!-- {{Инфокутија|Лансирано=1997}}{{Infobox CPU|name=LEON|size-from=|numcores=1|microarch=|arch=[[SPARC V8]]|pack1=|sock1=|core1=|manuf1=[[Atmel]] (acquired by [[Microchip Technology]])|designfirm=[[Sun Microsystems]] (acquired by [[Oracle Corporation]])<br><small>([[instruction set]], original design{{clarification needed|reason=Original instruction set design, or original processor design?|date=March 2020}})</small><br>[[European Space Agency]] (ESA)<br>[[Gaisler Research]]<br><small>(processor, design derivative{{clarification needed|reason=Instruction set is derived from SPARC V8, with changes, or processor design is derived from some chip design by Sun?|date=March 2020}})</small>|soldby=[[Airbus Defense and Space]]|size-to=|fsb-fast-unit=|image=|fsb-slow-unit=|fsb-fastest=|fsb-slowest=|fast-unit=MHz<ref name="gaisler-leon4">{{cite web|url=https://www.gaisler.com/index.php/products/processors/leon4|title=LEON4 Processor|publisher=Cobham Gaisler Plc.|access-date=2021-01-12|quote=Up to 150 MHz in FPGA and 1500 MHz on 32 nm ASIC}}</ref>|slow-unit=MHz<ref name="eval-board">{{cite web|url=http://microelectronics.esa.int/gr740/NGFP-BPROD-0017-i1r0.pdf|title=Quad-Core LEON4 Next-Generation Microprocessor Evaluation Board GR-CPCI-LEON4-N2X|publisher=Aeroflex Gaisler AB}}</ref>|fastest=1500|slowest=150|produced-end=|produced-start=1997|caption=|image_size=|predecessor=[[ERC32]]}} -->
'''ЛЕОН''' ({{Јез-шп|león}} што значи [[лав]] ) је 32-битно [[Централна процесорска јединица|ЦПУ]] језгро [[Микропроцесор|микропроцесора]] толерантно на зрачење које примењује СПАРК В8 ([[Енглески језик|енгл]]. [[:en:SPARC|SPARC V8]]) [[Скуп инструкција|архитектуру скупа инструкција]] (ИСА) коју је развио [[Sun Microsystems|Сам Мајкросистемс]] . Првобитно га је дизајнирао Европски центар за свемирска истраживања и технологију (енгл. [[:en:European_Space_Research_and_Technology_Centre|European Space Research and Technology Centre]] (ESTEC)), део [[Европска свемирска агенција|Европске свемирске агенције]] (ЕСА), а након кратког века у компанији Аерофлекс (енгл. [[:en:Aeroflex|Aeroflex]]) (Сан Мајкросистемс није био укључен у дизајн процесора). Описана је у синтетизираном [[VHDL|ВХДЛ-у]] . ЛЕОН има двоструки модел лиценце: [[ГНУ-ова општа јавна лиценца|ЛГПЛ]] / [[ГНУ-ова општа јавна лиценца|ГПЛ]] [[Софтвер слободног и отвореног кода|ФЛОСС]] лиценцу која се може користити без накнаде за лиценцу или власничку лиценцу и  може купити за интеграцију у власнички производ. <ref>{{Cite web|url=https://www.eetimes.com/european-space-agency-launches-free-sparc-like-core/|title=European Space Agency launches free Sparc-like core|last=Peter Clarke|date=2000-03-06|website=[[EE Times]]}}</ref> <ref>{{Cite web|url=https://www.eetimes.com/free-sparc-processor-developer-goes-commercial/|title=Free Sparc processor developer goes "commercial"|last=Peter Clarke|date=2005-02-24|website=EE Times}}</ref> Језгро се може конфигурисати путем генеричких ВХДЛ-а и користи се у системима на чипу (енгл. [[:en:System-on-a-chip|system-on-a-chip (SOC)]] ) у истраживањима и комерцијалним поставкама. <ref>{{Cite web|url=https://www.design-reuse.com/articles/12145/successful-use-of-an-open-source-processor-in-a-commercial-asic.html|title=Successful Use of an Open Source Processor in a Commercial ASIC|last=Declan Staunton|website=Design & Reuse}}</ref>

== Историја ==
LEON (ЛЕОН) пројекат је крајем 1997. године покренула [[Европска свемирска агенција]] крајем 1997. године како би проучила и развила процесор високих перформанси који ће се користити у европским свемирским пројектима. <ref>{{cite conference|title=Next Generation Multipurpose Microprocessor|author1=J. Andersson|author2=J. Gaisler|author3=R. Weigand|conference=DAta Systems In Aerospace 2010 (DASIA2010)|year=2010|url=http://microelectronics.esa.int/gr740/NGMP-DASIA10-Paper.pdf|access-date=2020-03-17}}</ref> Циљеви пројекта су били пружање отвореног, преносног и неовисног дизајна процесора, способног да задовољи будуће захтеве за перформансе, компатибилности софтвера и ниске системске трошкове. Други циљ био је могућност производње полупроводничког процеса осетљивог на толеранцију на појединачне догађаје (енгл. Single event upset (SEU)). Да би се одржао исправан рад у присуству СЕУ-а биле су потребне опсежне функције откривања грешака и руковања грешкама. Циљеви су били откривање и толерисање једне грешке у било којем регистру без софтверске интервенције и сузбијање ефеката грешака појединачног прелазног стања (енгл. Single Event Transient) у комбинационој логици.

Породица ЛЕОН (енгл. LEON) укључује први дизајн LEON1 VHSIC Hardware Description Language (ВХДЛ) који је коришћен у LEONExpress тестном чипу развијеном у технологији 0,25 μm да би се доказао концепт толеранције грешака. Други LEON2 VHDL дизајн коришћен је у процесорском уређају АТ697 компаније Атмел (Ф) и различитим системима на чипу. Ове две ЛЕОН имплементације развила је ESA. Гаислер Истраживање, који је сада део компаније Cobham (пре Аерофлек-а Гаислер), развио је трећи ЛЕОН3 дизајн и најавио доступност четврте генерације ЛЕОН-а, ЛЕОН4 процесора. <ref name="gaisler1">{{Cite press release|publisher=Aeroflex Gaisler|url=https://www.gaisler.com/index.php/newsevents/news-2010/337-27th-january-2010|title=Aeroflex Gaisler announces the next generation LEON processor|date=2010-01-27}}</ref>

== ЛЕОН процесорски модели и дистрибуција ==
ЛЕОН процесор се може применити у програмабилној логици као што је [[FPGA]] или произвести у [[Integrisano kolo specifične namene|ASIC]]. Овај одељак и наредни пододељци фокусирају се на ЛЕОН процесоре као меканa ИП језгрa и резимирају главне карактеристике сваке верзије процесора и инфраструктуру са којом је процесор упакован, назива се ЛЕОН дистрибуција.

Сви процесори из ЛЕОН серије користе SPARC V8 RISC сет инструкција. ЛЕОН2 (-ФТ) има петостепени цевовод, док касније верзије имају седмостепени цевовод. ЛЕОН2 и ЛЕОН2-ФТ дистрибуирају се као систем на чипу који се може изменити помоћу графичког алата за конфигурацију. Иако се ЛЕОН2 (-ФТ) дизајн може проширити и поново користити у другим дизајима, његова структура не наглашава поновну употребу делова дизајна као градивних блокова или омогућава дизајнерима да лако уграде нова ИП језгра у дизајн.

Стандардна ЛЕОН2 (-ФТ) дистрибуција укључује следећа језгра: <ref name="leon2-ft">{{Cite web|url=http://www.esa.int/TEC/Microelectronics/SEMUD70CYTE_0.html|title=LEON2-FT|website=European Space Agency}}</ref>

* Контролер прекида
* Јединица за подршку за отклањање грешака са међуспремником праћења
* Два 24-битна тајмера
* Два UART-а (Universal asynchronous receiver-transmitter)
* 16-битни У/И порт
* [[Меморијски контролер|Контролер меморије]] .

LEON3 (ЛЕОН3), LEON3FT (ЛЕОН3ФТ) и LEON4 (ЛЕОН4) језгра се обично користе заједно са GRLIB IP библиотеком. Док  LEON2 дистрибуција садржи један дизајн који се може користити на неколико циљних технологија, GRLIB  садржи неколико шаблонских дизајна, како за развојне плоче [[FPGA|ФПГА]] , тако и за [[Асикс|АСИЦ]] циљеве који се могу модификовати помоћу графичког алата за конфигурацију сличног оном у дистрибуцији ЛЕОН2. ЛЕОН / GRLIB пакет садржи већи број језгара у поређењу са дистрибуцијама ЛЕОН2 и такође укључује "укључи и пусти" проширење на АМБА екстензији на чипу. ИП језгра доступна у GRLIB-у такође укључују: <ref>{{Cite web|url=https://www.gaisler.com/index.php/products/ipcores/soclibrary|title=GRLIB IP Library|website=Cobham Gaisler|access-date=2020-03-17}}</ref>

* 32-битни ПЦ133 [[Синхрона динамичка меморија са случајним приступом|SDRAM]] контролер
* 32-битни [[Konvencijalni PCI|PCI]] мост са [[Директан приступ меморији|DMA]]
* 10/100/1000 Мбит [[Етернет]] MAC
* 8/16/32-битни [[Programabilni ROM|ПРОМ]] и [[Статички RAM|СРАМ]] контролер
* 16/32/64-битни ДДР / ДДР2 контролери
* [[USB|УСБ]] 2.0 хост и контролери уређаја
* CAN контролер
* ТАП контролер
* SPI контролер
* I2C контролер
* УАРТ са ФИФО-ом
* Модуларна тајмер јединица
* Контролер прекида
* 32-битни У/И (ГПИО) порт опште намене

=== Ток дизајна ФПГА ===
Документација протокола дизајна за ЛЕОН у ФБГА доступна је од стране произвођача <ref>{{Cite web|url=https://www.gaisler.com/products/grlib/grlib.pdf|title=GRLIB IP Library User’s Manual|date=November 2019|website=Cobham Gaisler}}</ref> као и из извора независних произвођача. <ref>{{Cite web|url=http://www.buttelmann.de/Leon/leon3_simulation_guide_0_2.pdf|title=How to setup LEON3 VHDL simulation with Modelsim|last=Lutz Buttelmann|archive-url=https://web.archive.org/web/20160304063320/http://www.buttelmann.de/Leon/leon3_simulation_guide_0_2.pdf|archive-date=2016-03-04}}</ref>

=== Терминологија ===
Термин ЛЕОН2 / ЛЕОН2-ФТ су често односи на ЛЕОН2 дизајниран систем на чипу, који чине језгров ЛЕОН2 процесори, односно са стандардним скупом периферних уређења доступних у ЛЕОН2 (-ФТ) дистрибуцијама. Каснији процесори из ЛЕОН серије користе се у широком спектру дизајна и стога нису толико уско поповезани са стандардним скупом периферних уређења. ЛЕОН3 и ЛЕОН4 назив су обично односи само на процесорско језгро, док се ЛЕОН / ГРЛИБ користи за означавање комплетног дизајна система на чипу.

=== ЛЕОН2 процесорско језгро ===
ЛЕОН2 има следеће карактеристике:

* GNU LGPL (GNU Lesser General Public License) омогућава висок степен слободе интервенције на слободно доступном изворном коду.
* Конфигурабилност је кључна карактеристика пројекта, <ref>{{Cite web|url=http://microelectronics.esa.int/soc/soc.htm|title=System-On-Chip (SOC) Development|website=ESA Microelectronics}}</ref> и постиже се употребом ВХДЛ генеричких средстава. <ref>{{Cite web|url=http://www.gaisler.com/cms/index.php?option=com_content&task=view&id=13&Itemid=53|title=Leon3 processor|website=Gaisler Research|archive-url=https://web.archive.org/web/20070628170808/http://www.gaisler.com/cms/index.php?option=com_content&task=view&id=13&Itemid=53|archive-date=2007-06-28}}</ref>
* Нуди све основне функције цевоводног процесора по редоследу (pipelined in-order processor).
* То је ВХДЛ пројекат прилично велике величине (око 90 датотека за комплетну ЛЕОН2 дистрибуцију, укључујући периферне ИП језгре)

=== ЛЕОН2-ФТ језгро процесора ===
Процесор ЛЕОН2-ФТ је верзија ЛЕОН2 процесора која је може бити узнемирена једним догађајем (single event upset) и толеантна на грешке (ФТ). Флип-флопови су заштићене троструком модуларном редунданцијом, а све унутрашње и спољне меморије су заштићене [[Detekcija i korekcija grešaka|ЕДАЦ-ом]] или [[Бит парности|битовима парности]] . За ову ИП адресу важе посебна ограничења лиценце (дистрибуира их Европска свемирска агенција <ref name="leon2-ft"/> ). Између осталих сателита, процесор је коришћен у ЕСА-ином [[Intermediate eXperimental Vehicle|Intermediate eXperimental Vehicle (IXV)]] 2015. године <ref>{{Cite web|url=https://www.spacedaily.com/reports/LEON_the_space_chip_that_Europe_built_999.html|title=LEON: the space chip that Europe built|date=2013-01-10|website=SpaceDaily}}</ref> и кинеској Месечевој летелици Chang'e 4 . <ref>{{Cite web|url=http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2019/07/Chang_e-4_lander|title=Chang’e-4 lander|website=European Space Agency|language=en-GB|access-date=2019-07-18}}</ref>

=== ЛЕОН3 језгро процесора ===
ЛЕОН3 представља синтетизирани ВХДЛ модел 32-битног процесора усаглашеног са SPARC V8 архитектуром. Модел је високо подесив и посебно је погодан за дизајн система на чипу (енгл. system-on-a-chip- СоЦ ). Потпуни изворни код доступан је под [[ГНУ-ова општа јавна лиценца|ГНУ ГПЛ]]-овом лиценцом, што омогућава употребу у било коју сврху без накнаде за лиценцу. Поред тога, ЛЕОН3 је такође доступан под заштићеном лиценцом, омогућавајући употребу у власничким апликацијама.

Постоји неколико разлика између ЛЕОН2 модела процесора и ЛЕОН3 модела процесора. ЛЕОН3 модел процесора укључује СМП подршку (енгл. '''S'''ymmetric multiprocessing)  и седмостепени цевовод, док ЛЕОН2 не подржава СМП и има петостепени цевовод.

=== ЛЕОН3ФТ процесорско језгро ===
ЛЕОН3ФТ је верзија стандардног ЛЕОН3 SPARC V8 процесора отпорна на кварове. ЛЕОН3ФР је дизајниран за рад у суровом свемирском окружењу и укључује функционалност за откривање и исправљање грешака узнемирених једним догађајем (енгл. single event upset) у свим РАМ меморијама на чипу. ЛЕОН3ФТ процесор подржава већину функционалности стандардног ЛЕОН3 процесора уз додавање следећих функција:

* Региструјте датотеку за исправљање грешака узнемирених једним догађајем, до 4 грешке по 32-битној речи
* [[Кеш меморија|Исправљање грешака у кеш меморији]], до 4 грешке по ознаци или 32-битној речи
* Аутономно и софтверско транспарентно руковање грешкама
* Нема временског утицаја због откривања или исправљања грешака

Следеће карактеристике стандардног ЛЕОН3 процесора које ЛЕОН3ФТ не подржава:

* Локална [[RAM|РАМ меморија]] (ни за упутства ни за податке)
* Закључавање кеша
* LRR (најмање недавно замењен) [[Algoritmi keširanja|алгоритам замене кеш меморије]]

ЛЕОН3ФТ језгро дистрибуира се заједно са посебном ФТ верзијом ГРЛИП ИП библиотеке (енгл. GRLIP IP library). Могућа је дистрибуција само са нетлист-а.

Имплементација ФПГА названа ЛЕОН3ФТ-РТАКС (енгл. LEON3FT-RTAX) је предложена за критичне свемирске апликације. <ref>{{Cite web|url=https://www.gaisler.com/index.php/products/components/leon3ft-rtax|title=LEON3FT-RTAX Fault-tolerant Processor|website=Cobham Gaisler|access-date=01. 07. 2021|archive-date=10. 07. 2021|archive-url=https://web.archive.org/web/20210710220419/https://www.gaisler.com/index.php/products/components/leon3ft-rtax|url-status=dead}}</ref>

=== ЛЕОН4 језгро процесора ===
У јануару 2010. године је објављена четврта верзија ЛЕОН процесора. <ref name="gaisler1"/> Четрврто идање ЛЕОН-а има следеће нове функције:

* Статичко [[Предвиђање гранања|предвиђање грана]] је додато цевоводу
* Необавезна кеш меморија нивоа 2
* 64-битна или 128-битна путања до АМБА АХБ (Advanced Microcontroller Bus Architecture) интерфејса 
* Могуће веће перформансе (тврди произвођач: 1,7 ДМИПС/MHz за разлику од 1,4 ДМИПС / MHz ЛЕОН3)
* Рад очврснуо. 

=== ЛЕОН5 процесорско језгро ===
У развоју. <ref>{{Cite web|url=https://www.gaisler.com/index.php/products/processors/leon5|title=LEON5|website=www.gaisler.com}}</ref>

== Подршка за ОС у реалном времену ==
Оперативни системи у реалном времену који подржавају ЛЕОН језгро тренутно су RTLinux, PikeOS, eCos, RTEMS, Nucleus, ThreadX, OpenComRTOS, VxWorks , LynxOS, POK <ref>{{Cite web|url=https://pok-kernel.github.io|title=POK, a real-time kernel for secure embedded systems}}</ref> (бесплатна имплементација ARINC653 објављена под BSD лиценцом) и ОРК +, <ref>{{Cite web|url=http://www.dit.upm.es/~ork/index.html/|title=ORK+|website=STRAST group|access-date=01. 07. 2021|archive-date=07. 04. 2022|archive-url=https://web.archive.org/web/20220407082551/http://www.dit.upm.es/~ork/index.html/|url-status=}}</ref> језгро отвореног кода у реалном времену за апликације високог интегритета са Рејвенскар Профаил , Ембок <ref>{{Cite web|url=http://embox.github.io|title=Embox {{!}} Real-time operating system}}</ref> подесивим отвореним извором ОС-a у реалном времену који омогућава коришћење Линукс софтвера без Линукс-а.

== Види још ==

* [[OpenSPARC|ОпенСПАРЦ]]
* [[OpenRISC|ОпенРИСЦ]]

== Референце ==
<references />
 

== Спољашње везе ==

* [http://www.gaisler.com/ Цобхам Гаислер]
* [http://microelectronics.esa.int/gr740/ ГР740] : ЕСА микропроцесор следеће генерације (НГМП)
* [https://www.cobhamaes.com/products/radiation-hardened-solutions-high-reliability-components Цобхам: Решења отврднута зрачењем и компоненте високе поузданости] {{Wayback|url=https://www.cobhamaes.com/products/radiation-hardened-solutions-high-reliability-components |date=20210303024235 }}
* [http://www.rte.se/blog/blogg-modesty-corex/leon3-soft-processor ЛЕОН3 туториал] {{Wayback|url=http://www.rte.se/blog/blogg-modesty-corex/leon3-soft-processor |date=20190227183124 }}
* [http://tldp.org/HOWTO/html_single/SPARC-HOWTO/#ss2.6 ГНУ / Линук на СПАРЦ архитектури са оригиналним портом на ЛЕОН-у]
* {{Dmoz|Computers/Hardware/Components/Processors/SPARC/Open_Source|SPARC: Open Source}}  
{{нормативна контрола}}

[[Категорија:Европска свемирска агенција]]