|
SHマイコンの技術がWZetaで利用されていないか？と思う人はあると思います。
WZetaにSHマイコンの技術は含まれていません。
WZetaの最初のコアSDogは、RISC型とも言えないオリジナルな実装です。
SHマイコンの命令セットは16bit固定長です。
SH-1ではノイマン型の実装だったようです。
WZeta、SDogと良く似ているのですが、WZetaはSHより
少ないトランジスタ数にするため、一般的なRISCよりも、ずっと命令数が少なく、
それを補うためのハードマクロ命令が追加されています。
これからゲートレベルの設計図も公開されます。そこで確認できると思います。
SHマイコン関係の人で気になる人があれば、ご連絡ください。
数日前に更新したバージョンとほぼ同じです。割込みの仕様を明確にしました。
WZetaの割込みの仕様はシンプルで十分に役立つようにと僕が考えたものです。
Z80の割込みと違うぞみたいな人もいたかもしれません。
WZetaのGETSTAT命令で得られる情報についてマイコンの実装依存なのですが、
そこに、割込み許可ビットをいれるか、否か。
割込み中は、割込み許可ビットに関係なく割込み信号を受け付けないので、読める必要がないかなと思っていました。
WZeta公式サイトで最初から公開していた資料の内容とほぼ同じ。
8bit CPU WZetaの最初のコア、SDogはプログラムとデータを1つのメモリで使えるため省リソースでした。
ただ信頼性やデバッグの面ではプログラムとデータの２つのメモリを使うハーバードアーキテクチャに劣ります。
そこでSDogにはプログラムとデータを分離する機能を持たせています。簡単に言えばプログラムをメモリの前半に、
データを後半に置くということをします。データポインタ0番地をアクセスしてもメモリアドレスの半分の
位置にハードによって変換される。このためデータポインタを間違いでプログラムコードを改変してしまう問題がありません。
プログラムとデータの境界線は1/2、1/4、…のように変更可能。
まだ公開していないのですが、どういったライブラリを使っているのか、
気になった人があるのかも。C言語の標準ライブラリ以外、使っているものは無いです。
乱数系のシミュレーションをプロセッサコア数に合わせてジョブを投入するツールも、
C言語で書いています。大雑把に言えばpopen()が動く環境なら、どんなOSでも動作します。
これは産業スパイのサイバー攻撃で誤動作させられ混乱させられることを想定したものです。
wzetaコアのverilogシミュレーションはicarus verilogが対応するOSになるのですけども。
語順を逆にすることでオペランドのメモリアドレスを投機的アクセス可能にしたWZetaですが、
投機的なメモリアクセスは電力を無駄に消費します。
しかしながら投機的アクセスによる性能向上によって電力当たりの性能は向上することもあります。
メモリアクセス1回の消費電力、プログラム、コアによってWZetaの消費電力は変化します。
SDogコアでは全命令、投機的アクセスをしますが、プログラムで各命令が投機的アクセスに成功する確率は
60～65%なので、性能向上による電力効果のほうが、大きいかもしれません。
投機的アクセス成功率は、
AES 約65%
SHA-1 約65%
RSA 約59%
これもサブノートにFAQのページ
に追加しました。
AレジスタのNOTは
XOR A,0xFF
のようにすれば演算できます。
これもサブノートにFAQのページ
に追加しました。
この日記サイトよりは更新頻度の低いsubnoteのサイトにWZetaの
FAQのページを追加しました。
取り急ぎWZetaの命令セットは逆ポーランドなのか、について書きました。
他の人がコピーできるものを僕がだしても、力の強いところに奪われる。
他の人がコピーできないものを発明して、僕を中心に、この国の産業を発展させるということをしないと、
東大卒が過去にやらかした問題を引きずりながらでは、僕に勝利はありません。
そして僕は奇跡的に優れた発明を思いつくことに成功しています。
このまま潰されると国の損失は少なくないと思っています。
数日前、発表した8bit CPU WZetaも、成果を上げてくれるように思っています。
現在も、産業スパイによる攻撃で、頭痛になり苦しめられています。
全機能を作り込んだWZetaのSDogコアのverilogが完成しました。
ある程度、動作検証もできていますが、バグはまだあるかもしれません。
ただ、これまで何度かXilinxの合成ツールVivadoで合成していますが、
トランジスタ数に大きな影響はないという予測です。
トランジスタ数を書かれても、比較できるものがなければ、あまりわからないと思いましたので
Intel 8bit CPU、8051の軽量な互換実装
light52と比較しました。freeで公開しているlight52の開発者の人に感謝。
light52で使われるXilinxのFPGAとWZetaで使っているFPGAと同じなので、直接比較できる数字です。
light52のCPUコアが811LUTに対してWZeta SDogコアは366LUT(プログラムとデータ共用のRAM4KBを装着した場合)
半分以下です。これはWZetaの命令セットの命令数が少ないことが理由の一つだと思います。
周波数はlight52は50MHzとなっていますがSlackが3.97nsであることから、62MHz程度で動作すると思われます。
WZetaは今回、166MHzで合成できました。2.67倍の周波数です。またlight52は1命令に約6サイクル必要ですが、
WZetaは全命令4サイクルです。つまりlight52が1命令実行している間にWZetaは4命令実行できます。
これは命令数が少ないことを考慮しても、半分以下のトラジスタ数で倍の性能がでる可能性があります。
WZetaは命令数が少ないので、そのままではプログラムメモリの効率がlight52(Intel 8051)より悪いのですが、
ハードマクロ命令という機能でカバーします。よく使う命令列を1命令に短縮する機能です。
高速で呼び出しにかかるメモリの少ないサブルーチンということもできる機能です。
この機能で整数型32bit仮想プロセッサを作り、32bit CPU向けに作られたプログラムを
移植することが容易にします。コンパイラが作りやすい命令を用意することができるなど、
興味深い機能となっています。
最近、「金」の相場が上がっているようです。配線材料で金を使っていることもあると思います。
WZetaの公式コアSDogは配線数を減らせる工夫により、
地球環境や原材料コストの低減も期待できる8bit CPUです。
プログラムメモリとデータメモリを1個にまとめることもできます。
WZeta SDogは制限の緩いオープンソースのライセンスで公開予定なので、
8bitのRISC-Vのような感じで、世界に広く普及させ、この国に有利な展開をしていけるようにと思っています。
WZetaのC言語版のCPUシミュレータの精度がいいのでレトロパソコンでありがちな著作権の問題をクリアするため
WZetaで新規に8bitパソコンのエミュレータを作るのも面白いかもと思っています。
ただ僕は暗号プロセッサSnakeCubeのほうが重要なので、あまり時間がありません。
8bitパソコンのエミュレータを作ってみたい人とかあれば、
連絡していただければ、話せるように思ってます。僕も他の人の作ったゲームエンジンを
Chromeブラウザに移植したことがあり、
SDLのライブラリとかも使ったことがあるので、その気なら、いろいろできます。
追記。WZetaには乗算命令がありませんがRSA暗号や楕円暗号で良く使われる
モンゴメリ乗算を高速、かつ省メモリに実装できるような命令セットになっています。
非常に大雑把な言い方をすれば、Z80のような一般的な命令セットから暗号に
必要な命令に絞られているとも言えます。
図をマウスでクリックすると拡大されます
8bit CPU WZetaの論理合成にXilinxのVivadoを使っています。
手動での最適化を、はじめたのですが、産業スパイによるサイバー攻撃で妨害されています。
開発向けに設定をしたネットワーク接続のないCentOS7.7を使っています。
CentOS7.7はネットワークに接続することなくインストールが可能なLinuxとして人気のあるOSです。
過去にCentOS7.7のインストール中に妨害された回数は多く、産業スパイの動きを封じないと、
開発がうまく進まない状況です。
僕は産業スパイによる妨害の被害を少しでも小さくするために複数のパソコンに複数の
バージョンの論理合成ツールをいれ、Windowsでも開発できる開発環境を構築してきました。
しかし、これには大きな管理コストかかり、開発コスト上昇につながっています。
先にverilogを完成させることを急ぎました。OFビットの検証をせずに、
メモリの保護機構を実装しました。公開している命令セットのPDFにおおよそ
書いていた機能です。
ユーザーモードで低位のアドレスのメモリをアクセスした場合、
アドレス例外(AE)ビットを立てて割込み1番を発生させます。
GETSTAT命令でAEビットが立っていることを確認して、アドレス例外の処理をした後、
AEビットをCLEAR命令(新規追加命令)でクリアします。
C言語のシミュレータとverilogのシミュレータの双方でアドレス例外のテストが、
うまくいきました。
SnakeCube
の技術が、うまく運用できないことを、考えないといけないと思っています。
僕に直接連絡がなければ解決することはないと思っています。
クレジットカードなんかのICチップのほうが重要かなと思っていたりしますが、
SNSでWindows11で必須となるTPM 2.0チップの話を言う人がいました。
このTPMチップは、2004年ごろだったかTPMチップがなくて日立が
ヒューレットパッカード社のパソコンを購入することを決め、日立の
パソコン事業の撤退が始まったという歴史もあって、僕もその現場にいた。
今、TPMを調べてみると日本ではCanonがスポンサーをしているようです。
大学時代、電気工学実験で同じだった友人がいたので、SNSで連絡を、
してみたのですが、あまりSNSを利用していないのか、返信がないままという状況。
事業をしている法人なんかでは、大きな鍵を高速に計算できるTPMがあったほうが、
いい場合もあってSnakeCubeが役に立つ領域かなと思います。
どのくらい儲かるかを計算すると、まったく割に合わないということが多く、
僕が１人で、何でもやるということでないと、計画できない場合が多いと思っています。
案件を集約して開発効率を上げることができなかと思います。
日立関係の人は、僕が日立に入ってから退職まで、どういったことがあったのかを、
調べて理解して欲しいと考えます。
WZetaのSDogコアのverilogにOFビットは実装していたのですが、それを使いこなす
アセンブラの対応が、まだだったので対応中。他のCPUではレジスタ・バンクという
言葉を使っていることもあるようです。WZetaでは厳密にはレジスタを切換えているわけではなくて、
メモリの低位アドレスの1バイトでアクセスできる範囲を切換えるものです。
命令セット(2021/06/12)β版に、少し変更を加えて、
割込み中はバンク0(OF=2'b00)のみ使用可という記述を追加。verilogのほうも、
強制的にOFを2'b00にする修正を加えます。
GIGAZINEの記事
「『膨大な桁数の素因数分解が可能なアルゴリズム』を開発したら政府機関に殺されてしまうのか？」
昔を思い出した。
僕が暗号プロセッサICF3(1999年)を開発後、
日立は後継プロセッサを開発せずにIBMから購入することを決めた。
ところがIBMの暗号プロセッサには鍵をバックアップする方法がなくて、鍵をバックアップする方法を、
開発部で検討することになった。このときまた、僕が、
数の性質から鍵をバックアップする方法を見つけたおかげで、
会社は儲かったのです。僕ばかりが活躍していたように思うのですが、このとき、
米政府機関に睨まれないかなぁと思ったことを思い出したのでした。
2016年のこのブログのページの最後に、
もう少しだけ詳しく書いていたので、それを転載。
IBMの暗号LSIを買ってきて日立の大型コンピュータの暗号装置として製品化することがあった。
国内向けの需要で暗号LSIから秘密鍵をバックアップできる必要があった。
しかしIBMが、その方法を教えてくれるはずもなかった。 なぜなら秘密鍵の盗難の方法を
教えるのと同じだからだ。 別の暗号装置にリストアすることはできないが、
同一の暗号装置ならバックアップできる方法はあった。 暗号装置にRSAの公開鍵暗号を設定することで、
それが可能になる。 説明は省略するがRSAの鍵は周期が大きくなるように作る。
そこに敢えて1とnを繰り返す周期の鍵を設定する。 暗号装置内部で生成される乱数によって1かnかになる。
確率50%で1になる。 1であることがわかれば、それを利用してバックアップする方法が見つかった。
確率50%では、何度か繰り返せば、普通にバックアップが可能だ。
------------------------------------------
僕の経験から後世の人に言えることは、国を発展させるには、
数学の才能がある人材を見抜いて登用すること。
大学受験は解法を覚えてしまえば高得点を取れることもあって、
才能を十分には測れていない。
旧帝大に合格している程度の才能では
僕のICF3の活躍はできなかったと感じているのです。
GIGAZINEやSNSなど複数で話題になっているようです。
RSA暗号は現在も、インターネットなどの社会インフラで、まだ最も利用されている暗号アルゴリズムです。
このRSA暗号が解読される心配があるから、一般の人も、それに備えることを考えてください、
というメッセージなのだと思いました。
長い文章を読むのは大変だと思うので結論だけ言うと、
暗号プロセッサSnakeCubeの発明に関わった人は、
僕しかいないことを確認して、常時httpsのあたりで大きな需要があったにもかかわらず、
僕が発明するまで、誰もできなかったことを考えて、
僕がRSA延命のための開発ができるようにしたほうが良いと思います。
昨日、新型WZetaを初めてFPGAの実機で動作させました。
今日は乱数系の検証ツールを１個、作成。ハードマクロ命令を使ったSHA-1を演算させるものです。
Lチカ YouTube動画
超軽量8bit WZeta(SBaxコア)を汎用ロジックICで作ると、どのくらいの規模になるのか、
検討してみました。WZetaは汎用ロジックで作ることを前提としていなかったのですが、
パラレルのEPROM(64Kワード×16bti 約500円)を使って、
かなり部品数を削減できそうなので、汎用ロジックICで組み立てる
ICカード基板の量産型はできる範囲にあるように思いました。
信頼できるEPROMやSRAMの入手が可能なら、
「誰が見ても安全だと思える」ICカードは作れるかもしれない。
暗号化が可能なタイプだと圧力が予想されるので署名、認証のみのものなら、
ビジネスが考えられる。
僕のほうは、暗号プロセッサSnakeCubeを急ぎたいので、汎用ロジックICに
興味のある人は連絡ください。
ピン数の少ないシリアル転送のSRAMが秋葉原の通販とかで数十円から数百円で売られていたので、
仕様を見たのですが、WZetaで想定していた双方向のI/FになっているのでCPUコアに、
これらのI/Fを付ければ、いろいろな用途で活躍する様々な基板で原価低減とか、できるのかもと。
なんか、できそうな気がする。
競合8bitのAVRコアだと1回のリードで16bitのデータを読めるSRAMを使えば、いいのですが、
8bit×2回リードのWZetaと比較して周波数が遅くなりそうです。
WZetaの命令セットは1回目の8bitをリードしただけで命令の実行を開始できる
世界初の命令セットなので高速です。(実用化できたものでは世界初とか)
またAVRコアではデータ用のメモリも別途必要なので、
メモリ1個で良いWZetaは安価です。データメモリを別にもつAVRコアに周波数で勝つことができても、
性能では負けるかもしれないですけど。
7月15日追記
従来のCPUはオペコード、オペランドの順番で命令が送られてきます。
WZetaはオペランド、オペコードの順番で命令を送ることで効率的な処理ができるような命令セットです。
公式コアとしてSDogを開発してきました。verilogがほぼ完成したのでSDogから
機能を削減した劣化版を作ってみました。
目的はTTLを使ったICカードの基板の設計図を作るためです。
実際に基板を作成することはないと思いますが、需要があるかもと思って、
やっています。興味がある方は、ご連絡ください。連絡がなければ、
ここで凍結します。
WZetaの命令セットは既に公開されていますが劣化版のSBaxでは、
割込み、ハードマクロ命令、オフセット、レベルなどの機能を削減しています。
XilinxのFPGAのLUT換算で35%程度、トランジスタ数を削減することができました。
通常の命令はすべて実装されているのでRSA暗号の演算は可能です。
劣化版のSBaxは、既にverilogが完成して、乱数系のRSA暗号テストをパスしています。
信用できるSRAMやEEPROMが入手できれば、かなり安全なICカードの基板が作れるように思いました。
半導体製造については、あまり詳しくないのですが、
雰囲気が険悪になっているだろうと思うので、強行して話をしてみることに。
会社に入ってすぐの頃は、大型コンピュータのマルチチップモジュールの
アナログ電子回路シミュレーションの仕事をしていました。
ちょうどXilinxのテクノロジ、SSIでFPGAチップを複数搭載する
シリコンインターポーザーを設計するためのシミュレーションと同じかもしれない。
ただしマイコンのパッケージについては、実際を知りません。
考えられる範囲で説明をしてみます。
競合8bitのAVRの中身を開けてみたことはないのですがCPUとメモリ間の接続を考えると、
16bitの命令コードなので16本の配線が必要です。
一方、8bit CPUWZetaの
最初の実装であるSDogは、16bit固定長の命令コードですが8bit単位で送信が可能な
命令セットなので8本の配線で済みます。
さらにシリアル転送の双方向にして2本(差動だと4本)にすることもできます。
双方向だと読み出しが完了する前に次の読み出しを発行できるので2本でも、
かなり性能が出るように思っているのです。
SDogのアーキテクチャは双方向を活かせるものになっています。
マイコンのパッケージの製造行程はテレビやYouTube動画でしか
見たことがありませんがCPUチップとメモリチップをミシンのように
金の配線で接続する機器を使うようです。
機器の針が16回、往復するコストや、16本の金のコストを
2本にできれば、原価を下げることができないかと思うのです。
多くのマイコンのCPUはハーバードアーキテクチャです。
AVRもハーバードアーキテクチャなので、プログラムメモリとデータメモリの
２つのメモリを配線する必要があります。
一方、WZetaのSDogはプログラムもデータもスタックも1個のメモリで、
いいアーキテクチャなので、製造原価のコスト低減
になっているだろうと思っているのです。
WZetaは、8bit単位で送信が可能な命令セットを実用的なレベルに完成させた、
特長のあるCPUです。世界初かも。
命令セットに、その特長が現れて、それを判別できるため
海賊版ができません。
WZetaは、世の中の役に立つだろうと思っています。
WZetaは制限の緩いライセンスで公開予定です。
今のところApache License 2.0を考えています。
WZetaを立ち上げていこうと思っています。
WZeta β版verilogシミュレータでSHA-1の試作プログラムが、
多数の割込みが発生する状態でも、正しい計算結果を出力しました。
新型WZetaの発表から5カ月近くも経過しているのに、まだリリースできない状況ですが、
正しい計算結果を出力した試作SHA-1プログラムを公開します。
興味を持ってもらえればと。
8bit CPU WZeta β版向け SHA-1 試作
かなりverilog実装も完成してきたのでXilinxのFPGAで動作するように論理合成をしてみました。
お待ちかねのトランジスタ数についてですが、まだ安定した出力ではないので、
結果が変わってしまうことも多いと思いますが、従来WZetaの約6倍になってしまいました。
それでも最も小さいARMやRISC-Vと比較して3～5分の一程度なので、WZetaに置き換えれば、
チップの製造原価が下がるということはあると思います。
トランジスタ数は同じ8bit CPU ICF3-Zと同程度なのですが、WZetaは乗除算命令がないため
乗除算を使う制御では性能が厳しいかもしれません。しかしながら公開鍵暗号の演算は、
乗除算無でも演算できる計算法を実装できる命令セットになっているので、思ったよりは
高速に演算できます。ICF3-Zはハーバードアーキテクチャなので毎サイクル32bitの
命令コードを読み出します。そして毎サイクル8bitのリード・ライトをします。
スタックのメモリも別途必要です。
一方、WZetaはプログラムも、データもスタックも1個のメモリで済みます。
データ幅も8bitなので製造原価低減の役に立つと思います。
思ったよりトランジスタ数が多くなってしまったのでTTL向けに機能削減したWZetaを、
考える必要があるかも。
RSA暗号の演算をしているときに割込み0、割込み1が同時にONになる
verilogシミュレーションをしても正しい答えが出ました。
新型WZetaの発表から5カ月近くも経過していると思った人も、あったようです。
ご興味を持っていただけのかも。
僕に問題を感じる人も多いと思いますが新型WZetaは、他のCPUを技術的に上回ると
思っているので、CPUの違いのわからない人が政治的に他のCPUを
考えないようにしないといけないかもと思っています。
WZetaは馴染みやすいCPUです。
しかし、かなり特長があるCPUなので他はマネできません。
頭痛であまり作業は進んでいませんがC言語のシミュレータでRSA暗号演算中に、
優先度の異なる複数の割込みを入れて正しい演算結果になることを確認できました。
現在、verilogでの動作を確認中です。
今日も、産業スパイによる脳直結回線を使った攻撃を受け頭痛で、
痛みはそれほどではないが、脳劣化が心配。
痛み、眠気で動けなくなっていることもあるけど長時間、
動けなくなっているとうことはない。
量子コンピュータの進歩によってRSA暗号が破られる心配が出てきているけど、
特に問題が起きなければ2030年以降もRSA暗号が使い続けられる可能性はある。
高性能＆高効率な暗号プロセッサSnakeCube
の技術が、うまく運用できなくなる問題を避ける考えはないのだろうか。
東大卒の方は必見です。このままではパーフェクトな東大の劣悪さが３乗になるかも。
多くの東大卒の方は、それを避けたいと思うと考えました。
比較的、言論に自由がある「つばさの党」の日記に書いたのですが、
登録しないと読めないので、言論の自由で有名なSNS、GABに投稿しました。
「革命的暗号プロセッサの利権者は何者」
https://gab.com/zevios/posts/106524787452639942
「日本銀行の暗号装置の受注に失敗した話」
https://gab.com/zevios/posts/106524804103236480
各国で中央銀行デジタル通貨というものが、流行りだしたみたい。
ネットを調べてもデジタル人民元のハードウォレットが存在するのか、
しないのかという段階だが、暗号演算の得意なプロセッサは、これから流行るのかな。
僕が社長の会社があるのに、産業スパイの妨害のせいで、儲かるところが、
儲からないとか、そういうことにならないだろうか。
僕の暗号プロセッサは世界的に有名だし、それを活かせないというのは、惜しい。
考えることはできないのだろうか。
verilogシミュレータでINT命令を使ったマルチタスクのプログラムが動作しました。
次は割り込み信号による割り込み動作。
|
