ISOLDE @ TUIAȘI

Despre proiect

Procesoarele sunt „creierul” telefoanelor, automobilelor și aparatelor din casă. Cele mai multe sunt construite pe tehnologii deținute de companii din afara Europei. Proiectul european ISOLDE dezvoltă alternative deschise, bazate pe arhitectura RISC-V, pe care oricine le poate folosi și îmbunătăți.

Echipa Universității Tehnice „Gheorghe Asachi” din Iași a proiectat circuite specializate, numite acceleratoare, care preiau de la procesor sarcinile grele de calcul: prelucrarea semnalelor de la senzori, compresia imaginilor sau controlul convertoarelor analogice. Acceleratoarele au fost testate pe circuite reprogramabile (FPGA) și lucrează de sute până la mii de ori mai repede decât programele obișnuite.

Rezultatul principal este un demonstrator pentru industria auto, care analizează în timp real semnale electrice, utile pentru depistarea defectelor din calculatoarele de bord. Demonstratorul a fost prezentat la Bruxelles, la evaluarea finală a proiectului. O parte din rezultate sunt disponibile gratuit, ca surse deschise, pentru cercetători și companii.

ISOLDE este un proiect Chips JU / Orizont Europa, coordonat de industrie, cu peste 30 de parteneri europeni. Proiectul urmărește extinderea, maturizarea și industrializarea ecosistemului european RISC-V, cu demonstrații în domenii precum automotive, spațiu și IoT. Pagina proiectului european: isolde-project.eu.

Contract

PN-IV-P8-8.1-PME-2024 Nr. 3/2024

Perioadă

mai 2024 - octombrie 2026 (30 de luni)

Contractor

Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” din Iași, Facultatea de Automatică și Calculatoare, Departamentul de Calculatoare

Director de proiect

Conf. dr. ing. Andrei Stan

Contribuție TUIAȘI

acceleratoare și extensii RISC-V (WP3), software de sistem (WP4), demonstratoare (WP5), diseminare (WP6)

Rezultate principale

Extensii RISC-V pentru interacțiunea cu mediul

• SigWavy - generator de semnale PWM pe 32 de canale, comandat direct prin instrucțiuni procesor; configurare de 8,85 ori mai rapidă decât pe un microcontroler ARM Cortex-M7 la 600 MHz.
• RiscADA - controlul a până la 64 de convertoare DAC și 64 de ADC externe, cu procesare autonomă (medie, minim, maxim, detecție de prag); setarea unui DAC de până la 38,6 ori mai rapidă decât soluțiile clasice bazate pe SPI.

Acceleratoare pentru procesarea semnalelor și a imaginilor

• Transformata cosinus discretă (DCT) - de la o primă variantă 1D la acceleratoare 2D cu cuantizare, cu precizie parametrizabilă, folosite în compresia de tip JPEG.
• Transformata wavelet CDF 5/3 (JPEG2000) - de 5 până la 6 ori mai rapidă decât software-ul în regim bare-metal.
• STFT - analiza timp-frecvență a semnalelor; de 130 de ori mai rapidă decât software-ul.
• FIR și un accelerator atan2 asincron, realizat cu circuite fără ceas global.

Infrastructură, software și unelte

• Studiul arhitecturilor de conectare a acceleratoarelor (AXI-Stream, DMA), platforma de extensii RvExp, integrarea motorului iDMA și circuitul CCDC pentru traversarea domeniilor de ceas fără FIFO.
• Linux pe procesoare RISC-V CVA6 implementate pe FPGA (AMD VCU128 și KCU116), cu drivere proprii.
• In(Si)Sim RVE - cadru open-source pentru verificarea extensiilor RISC-V în simulare și direct pe FPGA.

Demonstratoare

Publicații

Articole în reviste

1. C.-T. Axinte, A. Stan, V.-I. Manta, „Embedded Streaming Hardware Accelerators Interconnect Architectures and Latency Evaluation”, Electronics, vol. 14, nr. 8, 1513, 2025. doi:10.3390/electronics14081513
2. C.-A. Popovici, A. Stan, N.-A. Botezatu, V.-I. Manta, „RiscADA: RISC-V Extension for Optimized Control of External D/A and A/D Converters”, Electronics, vol. 14, 3152, 2025. doi:10.3390/electronics14153152
3. C.-A. Popovici, A. Stan, G.-E. Vieriu, V.-I. Manta, „In(Si)Sim RVE - Lightweight Open-Source Framework for Functional Verification of RISC-V Extensions”, IEEE Access, vol. 14, pp. 46349-46370, 2026. doi:10.1109/ACCESS.2026.3675504

Conferințe internaționale

4. Consorțiul ISOLDE (TUIAȘI: C.-T. Axinte, A.-T. Popovici, G.-I. Uleru, A. Stan), „RISC-V Accelerators, Enablement and Applications for Automotive and Smart Home in the ISOLDE Project”, SAMOS 2024, LNCS, Springer.
5. Consorțiile TRISTAN și ISOLDE (TUIAȘI: C.-T. Axinte, A.-T. Popovici, G.-I. Uleru, A. Stan, C.-A. Popovici), „TRISTAN & ISOLDE Chips-JU RISC-V Projects”, SAMOS 2025, LNCS, Springer.
6. Consorții de proiecte europene RISC-V (TUIAȘI: A. Stan, A.-T. Popovici, C.-A. Popovici, G.-E. Vieriu), „Forging Robust Building Blocks for Next-Gen RISC-V Chips: Virtual Repository and IP Card”, 29th Euromicro DSD, Cracovia, 2026. doi:10.23919/DSDCPS00089.2026.00063
7. A. Stan, C.-A. Popovici, „RISC-V Hardware Accelerator for 2-D Discrete Cosine Transform”, poster, RISC-V Summit Europe 2026.

In curs de publicare / in recenzie

8. C.-T. Axinte, A. Stan, V.-I. Manta, "CCDC: Click-Clock Domain Crossing with Self-timed Pipeline for Streaming Data", IEEE Access - versiune revizuita, in recenzie.
9. Consortiile TRISTAN si ISOLDE (TUIASI: A. Stan, A.-T. Popovici, C.-A. Popovici, G.-E. Vieriu, C.-T. Axinte), "TRISTAN and ISOLDE: European Pathways to High-Performance RISC-V Systems", Electronics (MDPI) - in recenzie; versiune extinsa a lucrarii prezentate la SAMOS 2025.

Evenimente

• EFECS 2024, Gent - stand ISOLDE (5-6 decembrie 2024)
• RISC-V Summit Europe 2026 - prezentare poster (11 iunie 2026)
• ISOLDE Final Review Meeting, Chips JU, Bruxelles - demonstrarea TUI-ACC (7 octombrie 2026)

Echipa

Echipa este formată din cadre didactice ale Departamentului de Calculatoare, Facultatea de Automatică și Calculatoare, TUIAȘI:

Finanțare

Proiect finanțat de la bugetul de stat prin Programul 5.8 - Cooperare europeană și internațională, Subprogramul 5.8.1 - Orizont Europa, Parteneriate și misiuni europene, contract PN-IV-P8-8.1-PME-2024 Nr. 3/2024, în calitate de cofinanțare națională a proiectului european ISOLDE (Chips Joint Undertaking, Orizont Europa).

Valoarea cofinanțării naționale: 1.210.220 lei.