Der PicoNut-Prozessor: Ein freier, RISC-V-kompatibler Prozessor für die Lehre und Forschung
Prof. Dr. Gundolf Kiefer, Johannes Hofmann
Der PicoNut-Prozessor ist ein freier Prozessor, der seit 2024 von Studierenden der Arbeitsgruppe “Effiziente Eingebettete Systeme” (EES) an der TH Augsburg entwickelt wird. Zum Einsatz kommen dabei freie FPGA-Entwicklungswerkzeuge und Open-Source-Hardware.
Im Laufe des vergangenen Jahres konnte das Team unter anderem eine Spielkonsole entwickeln. Eine weitere neue Aktivität ist PicoNut AI, eine Erweiterung, mit der sich zukünftig eingebettete KI-Anwendungen effizient realisieren lassen.
Der Vortrag stellt die aktuellen Entwicklungen am PicoNut-System vor und behandelt u.a. die folgenden Themen:
- FPGA-Entwicklung mit freien Tools wie der OSS CAD Suite und freier Hardware,
- die PicoNut-Architektur und den aktuellen Stand des Projektes,
- die RISC-V Vektorerweiterung und KI-Beschleunigung,
- die mögliche Verwendung freier Hardware in der Lehre,
- “PlayNut”: Eine Retro-Spielekonsole basierend auf der PicoNut-Plattform mit vollständig selber entwickelter Hardware.
RISC-V ist ein freier und offener Befehlssatzarchitektur-Standard für Prozessoren und damit ein Schlüsselelement für digitale Souveränität in Deutschland und Europa, wenn es um Hardware-Entwicklung geht. Open-Source-Software und freie Hardware zusammen sorgen dafür, dass man sich weniger von proprietären Lösungen abhängig macht und die Innovationskraft von Unternehmen und Forschungseinrichtungen gesteigert wird.
Programmierbare Logikbausteine (FPGAs) ermöglichen es, eigene digitale Hardware zu entwickeln und das zu einem geringen Kostenaufwand.
Die Arbeitsgruppe EES befasst sich seit vielen Jahren mit der FPGA-Entwicklung und nutzt primär Open-Source-Software, um innovative und effiziente Lösungen für eingebettete Systeme zu erstellen. Mit der PicoNut-Plattforn können Studierende Themen wie das Hardware-Software-Codesign und das systematische Debugging direkt an freier Hardware üben und damit ihre Fähigkeiten in den Bereichen Rechnerarchitektur, FPGA-Entwurf sowie Software-Entwicklung für Embedded Systems vertiefen.
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