Кіріспе

32 биттік CPU микропроцессорлық ядро, бастапқыда Еуропалық ғарыш агенттігі жасаған микропроцессорлар отбасы. LEON (lang es – арыстан деген мағынаны білдіреді) – Sun Microsystems әзірлеген SPARC V8 нұсқаулар жиынтығы архитектурасын (ISA) іске асыратын, радиацияға төзімді 32 биттік орталық процессор (CPU) микропроцессорлық ядросы. Ол бастапқыда Sun компаниясының қатысуынсыз, Еуропалық ғарыш агенттігінің (ESA) құрамындағы Еуропалық ғарыш зерттеу және технология орталығы (ESTEC) тарапынан жобаланған. Кейінгі нұсқаларын Gaisler Research әртүрлі иелері атынан жасаған. Ол синтезделетін VHSIC аппараттық сипаттама тілінде (VHDL) сипатталған. LEON екі лицензиялық модельге ие: GNU Lesser General Public License (LGPL) және GNU General Public License (GPL) – тегін және ашық кодты бағдарламалық жасақтама (FOSS) лицензиясы, оны лицензиялық төлемсіз пайдалануға болады, немесе меншік өнімге ендіру үшін сатып алуға болатын коммерциялық лицензия. Ядро VHDL параметрлері арқылы конфигурацияланады және ғылыми зерттеулер мен коммерциялық салаларда жүйе-чип (SOC) жобаларында қолданылады.

Тарих

LEON жобасын Еуропалық ғарыш агенттігі (ESA) 1997 жылдың соңында Еуропалық ғарыш жобаларында қолданылатын жоғары өнімді процессорды зерттеу және әзірлеу үшін бастады. Жобаның мақсаттары – өнімділік, бағдарламалық үйлесімділік және төмен жүйелік құн бойынша болашақ талаптарды қанағаттандыра алатын ашық, портативті және жеке меншік емес процессор дизайнын ұсыну болды. Тағы бір мақсат – бір оқиғадан зардап шегуге төзімді жартылай өткізгіш процесте өндіріс жүргізу еді. SEU-лардың болуы кезінде дұрыс жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін кең ауқымды қателерді анықтау және оларды жою функциялары қажет болды. Мақсаттары – бағдарламалық араласусыз кез келген тіркеуіште бір қатеге төзімділік пен оны анықтау, сондай-ақ комбинациялық логикадағы бір оқиғалық уақытша (SET) қателердің әсерін басу болды. LEON отбасына LEON1 VHSIC аппараттық сипаттама тілі (VHDL) дизайны кіреді, ол 0,25 мкм технологиясында жасалған LEONExpress сынақ микросхемасында қатеге төзімділік тұжырымдамасын дәлелдеу үшін пайдаланылды. Екінші LEON2 VHDL дизайны Atmel (F) компаниясының AT697 процессорлық құрылғысында және әртүрлі жүйе-чип құрылғыларында қолданылды. Осы екі LEON нұсқасын ESA әзірледі. Gaisler Research, қазір Cobham компаниясының бөлігі (бұрын Aeroflex Gaisler) үшінші LEON3 дизайнын әзірледі және төртінші буын LEON4 процессорының қолжетімділігін жариялады.

FPGA жобалау ағыны

LEON-ды FPGA-ға енгізуге арналған жобалау ағынының құжаттамасы өндірушіден және үшінші тарап көздерінен қолжетімді.

Терминология

LEON2/LEON2 FT термині көбінесе LEON2 жүйесінің чип дизайнына сілтеме жасайды, ол LEON2 процессорлық өзегі және LEON2 (FT) таратылымында қол жетімді стандарттық перифериялық құрылғылар жиынтығынан тұрады. LEON сериясының кейінгі процессорлары кең ауқымдағы жобаларда қолданылады, сондықтан олар стандарттық перифериялық құрылғылармен тығыз байланысты емес. LEON3 және LEON4 үшін бұл атау әдетте тек процессорлық өзекті білдіреді, ал LEON/GRLIB толық чип дизайнының жүйесін білдіреді.

LEON2-FT процессорлық өзегі

LEON2 FT процессоры – LEON2 процессорының бір оқиғадан зақымдануға төзімді (FT) нұсқасы. Флип-флоптар үш модульдік артықтықпен қорғалған, ал барлық ішкі және сыртқы жад EDAC немесе паритет біттерімен қорғалған. Осы IP-ге арнайы лицензиялық шектеулер қолданылады (Еуропалық ғарыш агенттігі және Қытайдың Chang'e 4 айға қондырғышы таратылады).

LEON3 процессорлық өзегі

LEON3 – SPARC V8 архитектурасына сәйкес келетін 32 биттік процессордың синтезделетін VHDL моделі. Модель жоғары деңгейде конфигурацияланады және әсіресе чиптегі жүйе (SoC) жобалары үшін өте қолайлы. Толық бастапқы код GNU GPL лицензиясымен қолжетімді, осы арқылы оны лицензиялық төлемсіз кез келген мақсатта пайдалануға болады. LEON3 сонымен қатар коммерциялық лицензия бойынша да қолжетімді, бұл оны коммерциялық қолданбаларда пайдалануға мүмкіндік береді. LEON2 процессорларының екі моделі мен LEON3 арасында бірнеше айырмашылық бар. LEON3 SMP қолдауын және жеті сатылы конвейерді қамтиды, ал LEON2 SMP қолдауын қамтамайды және бес сатылы конвейерге ие.

LEON4 процессорлық өзегі

2010 жылдың қаңтар айында LEON процессордың төртінші нұсқасы жарық көрді.

Реалдық уақыт режимімен операциялық жүйені қолдау

LEON өзегін қолдайтын нақты уақыт операциялық жүйелері қазіргі уақытта RTLinux, PikeOS, eCos, RTEMS, Nucleus, ThreadX, OpenComRTOS, VxWorks (Gaisler Research жасаған порт), LynxOS (Gaisler Research жасаған порт), POK (BSD лицензиясымен таратылған ARINC653 стандартын қолдайтын тегін іске асырылым) және ORK+, жоғары сенімділік қажетті нақты уақыт қосымшалары үшін Ravenscar Profile-мен үйлесімді ашық кодты нақты уақыт ядросы, сондай-ақ Linux бағдарламалық жасақтамасын Linux-сыз пайдалануға мүмкіндік беретін Embox – конфигурацияланатын ашық кодты нақты уақыт ОС.