Пример реализации однотактного процессорного ядра RISC-V в САПР Altera Quartus II

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В России продолжается популяризация и развитие открытой архитектуры RISC-V. Сегодня разработкой проектов на базе открытой архитектуры RISC-V занимается ряд российских компаний и ведущих университетов. Например, микроконтроллер Hackee на базе ядра SCR1 (от российского разработчика Syntacore) был спроектирован совместно магистрантами НИУ «МИЭТ» и специалистами компании Yadro. «Микрон» представил микроконтроллер «MIK32 Амур» (К1948ВК018) на базе RISC-V и отладочную плату на его основе. Есть проекты и других российских компаний, действующих в рамках «Альянса RISC-V» [1]. Одним из направлений исследований в этой области является отработка прототипов процессоров на платформе ПЛИС. В статье рассмотрен пример реализации однотактного процессорного ядра RISC-V в базисе ПЛИС Cyclone V с применением САПР Altera Quartus II.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Строгонов

Воронежский государственный технический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: andreistrogonov@mail.ru

доктор технических наук, профессор кафедры твердотельной электроники

Россия, 394006, Воронеж

А. Винокуров

Воронежский государственный технический университет

Email: andreistrogonov@mail.ru
Россия, 394006, Воронеж

А. И. Строгонов

Воронежский государственный университет

Email: andreistrogonov@mail.ru

факультет компьютерных наук, кафедра программирования и информационных технологий, ассистент

Россия, Воронеж

Список литературы

  1. Строгонов А.В., Бордюжа О.Л., Строгонов А.И. Эффективный подход в разработке управляющих автоматов микропроцессорных ядер // ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. 2024. № 1. С. 78–86.
  2. Харрис С.Л., Харрис Д. Цифровая схемотехника и архитектура компьютера RISC-V / Пер. с англ. В.С. Яценкова, А.Ю. Романова; под ред. А.Ю. Романова. М.: ДМК Пресс, 2021. 810 с.
  3. Harris S.L., Harris D. Digital Design and Computer Architecture RISC-V Edition. 2022. ISBN: 978-0-12-820064-3.
  4. Intel Quartus Prime Pro Edition User Guide. Design Recommendations. UG-20131. ID: 683082. Version: 2021.10.04.
  5. XST User Guide. 10.1. ROMs Using Block RAM Resources HDL Coding Techniques // www.xilinx.com.
  6. https://pastebin.com/ew0SACWy.
  7. https://luplab.gitlab.io/rvcodecjs/#q=00C00193&abi=false& isa=AUTO.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Структурная схема однотактного процессорного ядра RISC-V

Скачать (168KB)
3. Рис. 2. Функциональная схема однотактного процессорного ядра RISC-V

Скачать (133KB)
4. Рис. 3. Ассемблерный и машинный коды (крайний правый столбец – прошивка ПЗУ, текстовый файл riscvtest.txt)

Скачать (317KB)
5. Рис. 4. Верхний уровень иерархии однотактного процессорного ядра RISC-V в САПР Quartus II

Скачать (508KB)
6. Рис. 5. Тракт данных однотактного процессорного ядра RISC-V в САПР Quartus II

7. Рис. 6. Ошибка компиляции VHDL-кода ПЗУ из примера 7.14 работы [1]

Скачать (217KB)
8. Рис. 7. Пример 1: VHDL-код ПЗУ, который проходит безошибочную компиляцию в САПР Quartus II, но с генерацией «пустого» mif-файла

Скачать (196KB)
9. Рис. 8. Пример 2: фрагмент сгенерированного «пустого» mif-файла из VHDL-кода ПЗУ

Скачать (215KB)
10. Рис. 9. Пример 3: фрагмент сгенерированного mif-файла из SystemVerilog-кода ПЗУ

Скачать (188KB)
11. Рис. 10. RTL-представление из SystemVerilog-кода ПЗУ

Скачать (262KB)
12. Рис. 11. Пример 4: инициализация ПЗУ непосредственно из HDL-кода

Скачать (214KB)
13. Рис. 12. RTL-представление из VHDL-кода ПЗУ (Пример 4)

Скачать (383KB)
14. Рис. 13. Пример 5: фрагмент сгенерированного mif-файла при инициализации ПЗУ непосредственно в HDL-коде

Скачать (188KB)
15. Рис. 14. Пример 6: фрагмент VHDL-кода ОЗУ данных (пример 7.15, работы [1, 2])

Скачать (89KB)
16. Рис. 15. Пример 7: фрагмент VHDL-кода ОЗУ данных с одним оператором process на запись и считывание

Скачать (155KB)
17. Рис. 16. Пример 8: код АЛУ с поддержкой команды SLT

Скачать (186KB)
18. Рис. 17. Временная диаграмма успешного прохождения теста, представленного на рис. 3

19. Рис. 18. Окно онлайн-программы «Кодер/декодер команд RISC-V», позволяющей переводить машинный код в ассемблерный с выделением полей команд в двоичном коде

Скачать (142KB)

© Строгонов А.В., Винокуров А., Строгонов А.И., 2024