SFLで作るPICO-16プロセッサ
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開始行:
[[論理回路設計]]
*はじめに [#i479cc07]
PICO-16プロセッサは慶應義塾大学と東京工科大学で共同開発された教育用16ビットRISCプロセッサで、長崎大学や会津大学などでも、演習の教材として使用されています。作りながら学ぶコンピュータアーキテクチャでは、ハードウェア記述言語であるSFLとPARTHENONシステムを用いた設計を紹介していますが、論理シミュレータのsecondsは少し使いにくいし、プロセッサのSFL記述にも改良の余地があります。そこで今回はSFLをsfl2vlでVerilog-HDLにコンパイルし、論理シミュレータにiverilogを使い、よりSFLらしい記述を考えてPICO-16プロセッサを試作する演習問題を作成します。
この演習は、SCCP参加者の2年生をターゲットとして作成しています。前提知識としてはSFLの構文がなんとなく分かる、もしくは読むことができれば十分とします。論理回路設計特論で初めてVerilog-HDLに触れるので、テストベンチは全てこちらで用意するものとし、プログラムの基礎知識だけでテストデータを簡単にアレンジできるように考慮します。
*演習問題 [#b0eddc6c]
:[[第1回 ALUの設計>SFLで作るPICO-16プロセッサ/第1回]]|プロセッサの主要演算ユニットであるALUの設計。
:[[第2回 レジスタファイルの設計>SFLで作るPICO-16プロセッサ/第2回]]|プロセッサの一時記憶領域であるレジスタファイルの設計。
:[[第3回 命令フェッチ回路の設計>SFLで作るPICO-16プロセッサ/第3回]]|命令メモリからデータを読み込む回路の設計。
:[[第4回 実行ユニットの設計>SFLで作るPICO-16プロセッサ/第4回]]|レジスタファイルのデータ同士の演算を行う回路の設計。
:[[第5回 First PICO-16プロセッサのデータパスの設計>SFLで作るPICO-16プロセッサ/第5回]]|ALUを使用した演算を行う基本的な命令セットを備えたプロセッサの設計。
:[[第6回 ステートマシンを用いた制御ユニットの設計>SFLで作るPICO-16プロセッサ/第6回]]|データパスを制御するステートマシンの設計。
:[[第7回 First PICO-16プロセッサの色々なSFL記述>SFLで作るPICO-16プロセッサ/第7回]]|SFL記述の色々な書き方のサンプル。
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[[論理回路設計]]
*はじめに [#i479cc07]
PICO-16プロセッサは慶應義塾大学と東京工科大学で共同開発された教育用16ビットRISCプロセッサで、長崎大学や会津大学などでも、演習の教材として使用されています。作りながら学ぶコンピュータアーキテクチャでは、ハードウェア記述言語であるSFLとPARTHENONシステムを用いた設計を紹介していますが、論理シミュレータのsecondsは少し使いにくいし、プロセッサのSFL記述にも改良の余地があります。そこで今回はSFLをsfl2vlでVerilog-HDLにコンパイルし、論理シミュレータにiverilogを使い、よりSFLらしい記述を考えてPICO-16プロセッサを試作する演習問題を作成します。
この演習は、SCCP参加者の2年生をターゲットとして作成しています。前提知識としてはSFLの構文がなんとなく分かる、もしくは読むことができれば十分とします。論理回路設計特論で初めてVerilog-HDLに触れるので、テストベンチは全てこちらで用意するものとし、プログラムの基礎知識だけでテストデータを簡単にアレンジできるように考慮します。
*演習問題 [#b0eddc6c]
:[[第1回 ALUの設計>SFLで作るPICO-16プロセッサ/第1回]]|プロセッサの主要演算ユニットであるALUの設計。
:[[第2回 レジスタファイルの設計>SFLで作るPICO-16プロセッサ/第2回]]|プロセッサの一時記憶領域であるレジスタファイルの設計。
:[[第3回 命令フェッチ回路の設計>SFLで作るPICO-16プロセッサ/第3回]]|命令メモリからデータを読み込む回路の設計。
:[[第4回 実行ユニットの設計>SFLで作るPICO-16プロセッサ/第4回]]|レジスタファイルのデータ同士の演算を行う回路の設計。
:[[第5回 First PICO-16プロセッサのデータパスの設計>SFLで作るPICO-16プロセッサ/第5回]]|ALUを使用した演算を行う基本的な命令セットを備えたプロセッサの設計。
:[[第6回 ステートマシンを用いた制御ユニットの設計>SFLで作るPICO-16プロセッサ/第6回]]|データパスを制御するステートマシンの設計。
:[[第7回 First PICO-16プロセッサの色々なSFL記述>SFLで作るPICO-16プロセッサ/第7回]]|SFL記述の色々な書き方のサンプル。
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