Lagarto I, el primer procesador de cómputo mexicano

En México no se diseñan computadoras o sistemas operativos, todos son importados. Pero, la situación está por cambiar, porque ingenieros del Instituto Politécnico Nacional (IPN) desarrollaron Lagarto I, el primer procesador de computadora mexicano, que abrirá camino hacia la generación de CPU´s mexicanos.

El problema del hardware y software de los equipos de cómputo es que nadie asegura que no contengan “puertas traseras” que permitan el acceso a los datos personales o empresariales. La principal cualidad del procesador Lagarto I diseñado en el Centro de Investigación en Computación (CIC) del IPN es ser totalmente seguro y evitará la filtración de información.

El líder del proyecto Marco Antonio Ramírez Salinas, profesor del CIC, explicó que Lagarto I es el primero de dos procesadores embebidos proyectados para 2015 y 2016, que por ahora se utilizan para la investigación y docencia en la maestría en Ciencias de la Ingeniería de Cómputo, con el propósito de generar recursos humanos de alta especialidad y a largo plazo se produzcan estos procesadores.

Lagarto I cuenta con una arquitectura tipo RISC (Computador con Conjunto de Instrucciones Reducidas) basada en el procesador MIPS con algunas modificaciones, ejecuta un conjunto de instrucciones de 32 bits que operan sobre datos de 32 bits.

Lagarto I ha sido modelado en RTL (Register Tranfer Level) mediante un lenguaje de descripción de hardware llamado Verilog, el cual se utiliza para describir sistemas digitales complejos a alto nivel de abstracción, tales como ALUs,( unidad aritmética lógica) registros y memorias.

Asimismo es una arquitectura segmentada en siete etapas: búsqueda y extracción de instrucciones, decodificación, lectura de registros, ejecución, adelantado de valores, escritura de resultados y acceso a memoria de datos, detalló el doctor en Arquitectura y Tecnología de Computadoras.

Una vez modelada toda la arquitectura del procesador a nivel RTL, después de compilar la información se transfiere vía serial desde una computadora a un dispositivo de prueba llamados FPGA´s (Field Programmable Gate Array), que sirven para evaluar de manera física, la microarquitectrura de Lagarto I, en donde se evalúa su funcionamiento.

Ramírez Salinas agregó, que los FPGA´s se utilizan para verificar que funcione, y debe realizarse antes de transferirlo al procesador final, la cual es una fase del diseño de semiconductores denominada verificación funcional pre-silicio. La razón es porque un dispositivo de prueba cuesta 40 mil pesos, mientras que fabricar un chip de silicio o procesador de 0.5 centímetros cuadrados cuesta alrededor de 600 mil pesos.

Dentro del grupo de investigación de Microtecnología y Sistemas Embebidos (MICROSE) del CIC existen diferentes estudiantes que trabajan en el desarrollo de bloques funcionales de la arquitectura así como programas de prueba o benchmarks que puedan correr en Lagarto I, por ejemplo, existe uno que tiene la función de contar los números primos, los cuales se visualizan en una pantalla externa.

La evolución de la primera arquitectura es Lagarto II, el cual es un procesador superescalar segmentado, con planificación dinámica que extrae, decodifica y ejecuta dos instrucciones por ciclo de reloj. Esta última es una arquitectura desarrollada al cien por ciento por el MICROSE.

Por otra parte, la razón que motivó al grupo a diseñar procesadores fue lograr la emancipación y dejar de depender de empresas extranjeras que ofrecen servicios a México en áreas consideradas de seguridad nacional y de este modo contar con una alternativa propia en el corto y mediano plazo para evitar depositar en ellas el resguardo de información sensible, remarcó el investigador del IPN.

El experto en diseño de computadoras comentó que aunque en su equipo de trabajo existen especialistas para endurecer los sistemas operativos, proceso que reduce la vulnerabilidad de los mismos. El hecho de que México se comience a diseñar sus propios procesadores es un gran paso para evitar la infiltración en los sistemas informáticos.

Marco Ramírez, quien realizó su doctorado en la Universidad Politécnica de Cataluña, comentó que “en nuestro país existen pocos especialistas en arquitectura de computadoras, por lo mismo no hay tradición en las escuelas para enseñar esta área del conocimiento. Las escuelas más aventajadas ofrecen cursos de aplicaciones con microprocesadores, lo que da como resultado que los estudiantes tengan competencias de usuarios de la tecnología y propiedad intelectual que otros países producen.

Al conocer esta situación, el programa del CIC se propuso como objetivo incrementar el número de especialistas en el desarrollo de arquitecturas seguras de procesadores de alto desempeño y sistemas operativos móviles. El proyecto tiene como propósito a corto plazo la formación y desarrollo de Propiedad Intelectual para Procesadores de Alto Desempeño y Sistemas Operativos.

El grupo de MICROSE conformado por los ingenieros Cuauhtémoc Peredo Macías, Osvaldo Espinosa Sosa, Víctor Hugo Ponce Ponce, Herón Molina Lozano, Luis Villa Vargas y Marco Ramírez Salinas ha trabajado en los últimos seis años en el desarrollo de forma independiente de procesadores de alto desempeño y sistemas operativos para cómputo embebido, en un esquema de formación de estudiantes de posgrado y desarrollo de propiedad intelectual.

(Agencia ID)