Школа синтеза глазами выпускников: инженерные байки, хакатоны и ночные мозгоштурмы

В этом году я закончил магистратуру в Бауманке на кафедре «Проектирование и технология производства электронной аппаратуры». Но по специальности не работаю — около полутора лет назад ушёл в ПЛИС и Verilog.

Сначала пытался изучать тему самостоятельно. Нашел бесплатный курс на Coursera, но он оказался слишком сложным — после пары лекций голова просто «взорвалась». К тому же хотелось очного обучения. Когда нужно приехать в назначенное время, сесть за парту и конспектировать, принуждаешь себя работать головой — и эффективность растет. Поэтому Школа синтеза идеально мне подошла.

Школа синтеза пришлась у меня на второй курс магистратуры — параллельно я писал диплом. Спасло то, что занятия проходили по субботам, а на выполнение домашек давали достаточно времени. Делал всё в последний момент, но даже с работой удавалось совмещать. Мне нравится эта сфера, поэтому учеба шла легко, без смертельных затыков.

Хорошо, что лекции по верификации начинались с краткого повторения прошлой темы — минут на 15−20. По себе знаю, что повторить самостоятельно не всегда есть время. После занятий можно было остаться в аудитории, задать вопросы и доделать задания, иногда вместе с преподавателем.

А еще я состоял в рабочей группе по улучшению Школы: мы регулярно созванивались с организаторами, делились фидбэком и идеями, а взамен получали инсайты о планах проекта.

Самой сложной мне показалась верификация. По ней дают очень подробный материал, и если сесть за домашки, то в определенный момент становится очень и очень сложно. Одно дело писать RTL, другое — перейти на верификацию, накручивать ООП, следить за разрастанием кодовой базы и жонглировать множеством понятий. К тому же на верификаторе лежит огромная ответственность. Чип переделать — не скрипт подправить. Цена ошибки огромна.

Школа помогла мне закрыть пробелы в знаниях и структурировать всё, что я до этого собирал по кусочкам из разных источников. Сейчас я работаю в YADRO в отделе верификации. Сначала мне предлагали стажировку «Импульс», но когда я сказал, что уже работаю по специальности, провели дополнительное собеседование и взяли сразу в штат джуном.

Советую переслушивать лекции: хоть на двойной скорости, хоть по дороге в метро, хоть в автобусе, пока есть время слушать. Повторяйте задания из кластера, чтобы закрепить материал. Отдельно проработайте термины: сделайте шпаргалку, чтобы не спотыкаться о них на более сложных темах.

И не бойтесь задавать вопросы. Многие стесняются, думая, что вопрос глупый. Но при таком объеме информации даже у опытного специалиста, может что-нибудь затеряться. Важно просто взять и восстановить этот пробел.

Еще девятиклассником я проходил в МИЭТ двухнедельный курс по цифровой электронике для школьников. Тогда я увлекался микроконтроллерами и проектами на Arduino — крутил моторчиками, мигал светодиодами и следил за такими активностями. Так и узнал про Школу синтеза, а два года назад созрел и подал заявку.

Чтобы заниматься офлайн в московском офисе YADRO, проходил конкурсный тест — знания первых трех глав «Цифровой схемотехники и архитектуры компьютера» Харрисов оказалось достаточно.

Во время занятий в Школе я не учился и не работал. Обычно просыпался утром, запускал лекции, конспектировал и пробовал сделать что-то свое. Жесткого графика у меня не было: иногда гулял целый день, иногда застревал с одной темой по 18 часов. Лекции давали общий вектор, но многое приходилось и искать самому — за 20−25 занятий невозможно рассказать всё о цифровой электронике.

Сложнее всего вообще начать путь в цифровом дизайне, потому что информации о нем очень мало. Когда учишь Python, знания подаются почти «на блюдечке» — о нем много кто пишет. А у нас большое везение, если нашел PDF из 1990-х на третьей странице гугла.

Когда приходишь в сферу без фундаментальных знаний, всё кажется страшным и неинтуитивным. Это заметнее всего у программистов: в железе код ведет себя иначе, чем в софте. Я даже слышал мнение, что опыт софтверного программирования иногда мешает писать для «железа». Плюс в железе нужно видеть всю архитектуру целиком, чтобы начать писать код. А в софте можно сразу набросать алгоритм и оптимизировать его по ходу.

Работодатели активно разбирают выпускников Школы синтеза — инженеры, которые меня собеседовали, отмечали, что таких ребят видно сразу. Сейчас я работаю я в лаборатории МФТИ, мы разрабатываем блоки для обработки видеоизображений, которые потом будут применяться в чипах.

Я работаю над продуктом, который включает не только железо, но и программу для его частичной генерации. Поэтому на собеседовании спрашивали и про Verilog, и про Python. Так вот, мне было проще отвечать про Verilog — все вопросы я уже изучил в Школе. В последнее время я сам провожу собеседования и понимаю: выпускник Школы вполне может сразу стать стажером, а иногда и полноценным джуном.

Смотреть лекции, делать домашки и читать Харрисов — это минимальный набор. Но я советую выходить за пределы этой «песочницы», чтобы потом было проще работать с реальными инструментами. Попробуйте написать что-то свое, без скриптов и готовых инструкций: вывести что-нибудь на монитор или накидать простую игру.

Такой подход помог и мне. На одном из занятий Школы обнаружился баг на платах: не выводились цифры на семисегментных индикаторах. Код индикаторов находился в «обертках» для платы и изначально не предназначался для учеников. Я посмотрел репозиторий Школы, нашел ошибку, отправил pull request — и всё получилось. После этого меня пригласили в команду составителей упражнений, и сейчас я поддерживаю всю скриптовую инфраструктуру домашек Школы синтеза.

Я учусь на кафедре системного программирования СПбГУ. Мы разбираемся, как устроены компиляторы, как их разрабатывать и оптимизировать, изучаем операционные системы и архитектуру компьютеров. Последнее особенно меня увлекло: я начал глубже изучать тему и разрабатывать схемы на языке SystemVerilog. Однажды научный руководитель предложил мне перенести процессорное ядро на плату. У меня неплохо получалось, я увлекся, нашел Школу Синтеза и прошел конкурсный отбор.

Занятия в Школе синтеза проходили по субботам. В этот день в университете шел очный курс по компиляторам, но, к счастью, его записывали, и я мог спокойно посещать Школу. Ездил из Петергофа в кластер ИТМО — два часа в один конец.

Лекции читал преподаватель из московского офиса YADRO по видеосвязи. Мы задавали вопросы и сразу же выполняли задания — лектор делал паузы, чтобы дать время на работу.

Особенно классно было работать с платами: наблюдать, как они реагируют на команды, разбираться в деталях. Например, мы работали со звуком: генерировали на плате ноту и определяли ее с помощью тюнера на телефоне.

А вот лекции по микроархитектуре давались непросто — нужно было модифицировать ядро процессора и добавлять обработку новых инструкций. Для этого требовалось работать с блоками Control и Decode: добавить инструкцию безусловного перехода и операцию умножения. Но прежде чем что-то менять, нужно было разобраться с довольно большой кодовой базой. Это было очень сложно, но и очень интересно.

Знания из Школы вместе с университетской практикой дали мне базовый минимум для собеседований. Я подался на стажировку YADRO «Импульс» и успешно прошел отбор.

Сейчас в работе я активно использую знания по комбинационной и последовательностной логике. Знания по верификации тоже помогает: иногда пишу смоук-тесты для проверки базовой работоспособности блоков.

А недавно пригодилось понимание различий ASIC и FPGA. В дизайне возникли неочевидные латчи, но я быстро решил проблему, потому что о причинах их появления нам рассказывали в Школе.

Мне сильно помогло конспектирование — особенно в начале, когда объясняли основы схемотехники, комбинационную и последовательностную логику. Эти вещи важно понять и запомнить сразу, иначе потом будет сложно. Но всё не так страшно: иногда нужно посидеть подольше, пересмотреть лекции, всё обдумать — и становится намного понятнее.

Я учусь на четвертом курсе питерского Политеха, но в институте нас больше готовят по аналоговой схемотехнике и приборам, а мне интереснее цифровые устройства. Поэтому параллельно с учебой я работаю с языком проектирования аппаратного обеспечения Chisel в совместной лаборатории Политеха и YADRO. Научный руководитель заметил мой интерес и посоветовал Школу синтеза — так я оказалась здесь.

С третьего курса у нас по субботам не было пар, так что можно спокойно приезжать на занятия Школы синтеза. После учебы мы особо не задерживались, уставали за три часа.

Остаток субботы уходил на институтские домашки: по некоторым предметам требовались отчёты по 40 страниц каждую неделю. Нагрузка была огромная, приходилось выкраивать время для Школы, что-то смещать и уплотнять. Из-за этого не успела глубже разобраться в некоторых темах — например, в кешах.

Зато с домашками я хорошо прокачала самостоятельность. Бывало, две недели сидишь над задачей одна, потом ночью пишешь в чат — и через пару часов обсуждения всё получается. В такие моменты горжусь собой, будто Эверест покорила! На лекциях мы сдружились с ребятами со старших курсов, с некоторыми переписываюсь до сих пор.

О да, это FIFO! Перед лекцией нам скинули статьи для ознакомления: я надеялась составить хотя бы общую картинку, но не получилось. Посмотрела лекцию — всё еще непонятно. Пересмотрела, перечитала статьи, села за домашку — и только в процессе выполнения наконец поняла, как это работает.

Еще запомнился SoC Design Challenge. Кстати, там сильно помогли именно знания FIFO. Мы участвовали в RTL-треке: выступили хорошо и могли бы претендовать на призовые места, но другие команды нашли лазейки в документации, и их решения формально считались верными, так что они вырвались вперед. Хитрые ребята, но ничего не поделаешь: все условия они выполнили.

Я бы отметила важность базовых навыков, которые спрашивают почти на каждом собеседовании — например, умение работать с Git.

А что касается самой учёбы в Школе — не бойтесь задавать вопросы про домашки в чатах. Даже ночью. Когда я училась, мне часто писали в личку с просьбой посмотреть, почему что-то не работает. Это занимало много времени в довесок к моим собственным заданиям, поэтому советую писать именно в общий чат. За ними следят преподаватели, они подробно на всё ответят.