نمایش تراشه‌های بومی RISC-V و Arm روسیه با بازی‌های رترو؛ اجرای شبیه‌ساز NES روی میکروکنترلر بایکال

آیا تراشه‌های بومی روسیه که زیر سایه تحریم‌ها توسعه یافته‌اند، واقعا کار می‌کنند؟ پاسخ این سوال در نمایشگاه میکروالکترونیک ۲۶ (ME26) در اکتبر ۲۰۲۶ در شهر سوچی، نه با بنچمارک‌های خسته‌کننده، بلکه با اجرای بازی‌های نوستالژیک ۸ بیتی روی میکروکنترلرهای صنعتی داده شد.

مهندسان روسی برای اثبات اینکه سیلیکون‌های جدیدشان می‌توانند بدون مشکل بوت شوند، پیکسل‌ها را رندر کنند و ورودی‌های بی‌درنگ را پردازش کنند، به سراغ شبیه‌سازهای کنسول NES رفتند. برجسته‌ترین نمایش این رویداد، اجرای بازی کلاسیک «چیپ و دیل» (Chip 'n Dale) روی یک میکروکنترلر بسیار کوچک بود.

این تراشه که BE-U1000 نام دارد، محصول شرکت بایکال الکترونیکس (Baikal Electronics) است. این میکروکنترلر صنعتی با ابعاد تنها ۱۰ در ۱۰ میلی‌متر، بر پایه معماری متن‌باز RISC-V ساخته شده و اصلا برای گیمینگ طراحی نشده است، اما توانست یک کنسول مینیاتوری را به راحتی مدیریت کند.[1]

مهندسی خلاقانه روی سیلیکون صنعتی

تراشه BE-U1000 در دل خود سه هسته پردازشی CloudBear را جای داده است؛ دو هسته BR-350 با فرکانس ۲۰۰ مگاهرتز و یک هسته BM-310 با فرکانس ۱۰۰ مگاهرتز. این سخت‌افزار با تنها ۱۹۲ کیلوبایت حافظه SRAM، منابع بسیار محدودی برای اجرای یک شبیه‌ساز کامل دارد.

با این حال، توسعه‌دهندگان موفق شدند این تراشه را در دو فرم‌فکتور جذاب به نمایش بگذارند: یک کنسول دستی به اندازه کارت ویزیت و یک مینی‌کنسول به نام «اوشکا» (Ushka) که طراحی ظاهری آن دقیقا مشابه کنسول افسانه‌ای نینتندو (NES) بود.

به گفته کارشناسان سخت‌افزار، اجرای روان یک بازی اکشن ۸ بیتی روی چنین تراشه محدودی، یک ترفند مهندسی چشمگیر است. این کار ثابت می‌کند که معماری RISC-V بومی روسیه در مدیریت وقفه‌های سخت‌افزاری و خروجی‌های همزمان، پایداری قابل‌قبولی دارد.[2]

از معماری Arm تا پردازنده‌های انحصاری

بایکال تنها ستاره این نمایشگاه نبود. شرکت الویس (Elvis) نیز تراشه Hypercom-U خود را به میدان آورد. این سیستم-روی-تراشه (SoC) که بر پایه معماری Arm طراحی شده، دارای چهار هسته Cortex-A53 با فرکانس ۱.۲ گیگاهرتز و پردازنده گرافیکی PowerVR است.

تراشه الویس در قالب یک کنسول خانگی کامل به نمایش درآمد که از خروجی HDMI، وای‌فای و بلوتوث پشتیبانی می‌کرد. این سخت‌افزار نشان‌دهنده تلاش روسیه برای ساخت پردازنده‌های چندرسانه‌ای بومی است که می‌توانند جایگزین تراشه‌های وارداتی در دستگاه‌های هوشمند شوند.[2]

در کنار معماری‌های RISC-V و Arm، شرکت MCST نیز کامپیوترهای دسکتاپ مجهز به پردازنده‌های انحصاری البروس (Elbrus) را به نمایش گذاشت. این سیستم‌ها که معماری کاملا متفاوتی با پردازنده‌های رایج غربی دارند، قدرت پردازشی بالاتری را برای اجرای بازی‌های سنگین‌تر روی رایانه‌های شخصی ارائه دادند.

پیام پنهان در پس بازی‌های رترو

تراشه‌هایی مانند BE-U1000 در واقع برای اتوماسیون صنعتی، رباتیک، اینترنت اشیا و سیستم‌های حسگر طراحی شده‌اند، نه برای سرگرمی. با این حال، انتخاب بازی‌های ویدیویی برای نمایش این سخت‌افزارها بی‌دلیل نبود.[2]

دیمیتری کوزنتسوف، گزارشگر و توسعه‌دهنده حاضر در این رویداد، درباره فضای این نمایشگاه می‌گوید: «این دموها شاید در نگاه اول غیرجدی اما سرگرم‌کننده به نظر برسند، اما سقف توانایی معماری‌های بومی را به خوبی نشان می‌دهند.»

نمایش این سخت‌افزارها با بازی‌های ویدیویی، یک استراتژی هوشمندانه برای جلب توجه عمومی و اثبات بلوغ اکوسیستم نرم‌افزاری آن‌هاست. وقتی یک میکروکنترلر می‌تواند زمان‌بندی دقیق یک شبیه‌ساز NES را رعایت کند، قطعا می‌تواند کنترل موتورهای صنعتی یا سنسورهای خط تولید را نیز به دست بگیرد.[2]

با وجود قطع دسترسی رسمی روسیه به فناوری‌های پیشرفته غربی، این نمایشگاه نشان داد که روند بومی‌سازی سخت‌افزار در این کشور متوقف نشده است. استفاده از معماری‌های متن‌باز مانند RISC-V به شرکت‌های روسی اجازه می‌دهد تا بدون نیاز به مجوزهای خارجی، مسیر توسعه خود را ادامه دهند.[2]

چالش‌های فنی شبیه‌سازی سخت‌افزاری

شبیه‌سازی کنسول NES نیازمند هماهنگی دقیق میان پردازنده مرکزی (CPU) و واحد پردازش تصویر (PPU) است. در سیستم‌های مدرن، این کار با استفاده از قدرت پردازشی بالا و حافظه رم گسترده انجام می‌شود، اما در یک میکروکنترلر با حافظه کیلوبایتی، مهندسان باید کدها را در پایین‌ترین سطح ممکن بهینه‌سازی کنند.[2]

شرکت بایکال الکترونیکس که پیش از این به دلیل تحریم‌ها و مشکلات تولید در کارخانه‌های TSMC با چالش‌های جدی روبرو شده بود، اکنون تمرکز خود را روی تراشه‌هایی گذاشته است که می‌توانند در داخل کشور یا توسط شرکای جایگزین به تولید انبوه برسند.[1][2]

بر اساس گزارش‌های منتشر شده، بایکال قصد دارد تا پایان سال جاری میلادی صدها هزار واحد از میکروکنترلرهای سری U خود را روانه بازار کند. این تراشه‌ها قرار است جایگزین محصولات محبوب غربی مانند سری STM32 از شرکت STMicroelectronics در صنایع زیرساختی روسیه شوند.[2]

نمایشگاه سوچی یک نقطه عطف برای صنعت نیمه‌هادی روسیه محسوب می‌شود. اگرچه این کشور هنوز تا تولید پردازنده‌های پیشرفته گیمینگ یا رقابت با غول‌هایی مانند انویدیا و ای‌ام‌دی (AMD) فاصله زیادی دارد، اما در بخش میکروکنترلرهای پایه و پردازنده‌های صنعتی، به یک استقلال نسبی و عملیاتی دست یافته است.[2]