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ENJOU1224/RV32I_Course_Design

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RV32I课程设计

实现了除了fence,PAUSE,ECALL,EBREAK以外的RV32I指令。通过了RISC-V TEST测试。

分为instfetch,decode,alu,memory四个流水级。(其实instfetch不太算一个单独流水级,严格来说算三个。)不严谨是四个流水级,严谨就三个流水级。

instfetch

instfetch部分只做了下一迭代PC生成,有三种情况。

  • PC+4(正常进行)
  • PC(暂停流水)decode级确认遇到跳转 或者 decode出现了对Load结果的依赖
  • JumpBranchAddr(跳转地址),出现分支跳转

输出NextPC分别送到在instfetch和decode之间的PC寄存器以及InstROM。PC寄存器是用以配合同步读写的InstROM来使得PC指示的就是当前Inst的。

decode

这一级有俩组件,decode以及JumpBranchControl。

decode

实现了指令译码,分为下列几层

  • 指令区域划分
  • 指令译码
  • 指令分类(按指令结构类型,指令对应ALU操作,指令对应memory操作,指令操作数类型等)
  • 处理整合生成输出信号

最开始额外加上的rstn和inst的与是为了避免JumpBranchControl中相关标志初始不定态导致instfetch工作不正常。

JumpBranchControl

实现了分支跳转的判断,调用了一个32位比较器完成上述工作。从decode输入了分支跳转类型用于结合判断。最终输出分支跳转是否发生。在流水线版本中,只有分支跳转指令运行到alu部分才开始跳转,原因是使用了alu来计算分支跳转目的地址。

alu

就是alu,没啥特别的,实现了一个并行前缀加法器,其他都是直接调用。有机会替换成手写的算法。对了,为了保证load的性能,读取地址是由alu发出的,使用的是简化的双端口ram,一读一写。

memory

处理loadstore指令以及他们的数据,送入grf中。没啥特别的。

grf

通用寄存器,异步读同步写。

forward

前递模块。处理了decode以来alu结果前递,decode依赖memory结果前递。alu的load是当前mem的store的暂存。处理了decode依赖load结果的暂停。

开发记录(只有几个节点)

RT,但是后续的CPU可能也会基于这个作业

2022.3.24 16:03:39 完成了decode和开始动工ALU,目前单周期,故计划在ALU里完成PC+4,后续计划PC+4向后传输来减轻取消后续单独计算PC+4模块,然后把加法器用去计算跳转地址输出。还单独做了分支跳转模块,里面带了比较器和相等判断器件来服务分支语句是否执行。

2022.3.25 22:38:08 完成了ALU,还有Memory和WB还有IF需要完成。。。。不过应该不麻烦

2022.3.28 17:56:16 完成了编码,正在测试,貌似目前还没发现大问题

2022.4.9 14:54:35 测试了蛮多指令,没完全搞定,有时间继续。

2022.5.5 22:48:38 完成了单周期的测试,没问题,准备流水,存一下

2022.5.6 23:47:29 整完了除了前递和暂停以外的结构,准备前递,暂停现在有现成的套路了。应该可用。

2022.5.7 17:24:13 前递和暂停搞定,add测试通过,希望进度很快了。

2022.5.7 19:18:09 测试完毕,前面的版本没解决写后读,这个解决了。没问题了。

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