Переработка лабораторных работ, связанных с памятью (#89)

* Переработка лабораторных работ, связанных с памятью

Существенно переработаны ЛР3 и ЛР7:

Из ЛР3 убрано задание реализовать память данных. Эта память
использовалась только студентами ИВТ и только в рамках одной лабы.
В итоге использовалась готовая память, и ничего не мешает использовать
ее с самого начала.

Задание по реализации памяти инструкций также претерпело изменения.
Теперь код памяти инструкций предоставляется сразу. Это объясняется тем,
что код модуля состоит в общем-то из 4х строк, на которые тратится
слишком много времени (с учетом добавления тестбенча и проверок).
Кроме того, использование готового кода позволяет дать модуль чуть
посложнее (с параметризацией размера).

По итогу правок, третья лабораторная работа превращается чисто в
лабораторную по написанию регистрового файла, что должно положительно
сказаться на кривой сложности лаб. После второй лабы происходит слишком
резкий скачок в объемах работы.

Соответственно, в связи с тем, что память данных больше не делается на
третьей лабе, дополнительная ЛР по памяти данных с byte enable
необходимо перенести до реализации тракта данных.

* ЛР3, 5, 6. Правки из ревью

* ЛР7. Добавление иллюстраций
This commit is contained in:
Andrei Solodovnikov
2024-07-02 10:24:41 +03:00
committed by GitHub
parent 06dc07c03f
commit 85883858ac
36 changed files with 278 additions and 368 deletions

View File

@@ -0,0 +1,46 @@
# Проверка работы riscv_unit на ПЛИС
После того, как вы проверили на моделировании дизайн, вам необходимо проверить его работу на прототипе в ПЛИС.
Инструкция по реализации прототипа описана [здесь](../../../Vivado%20Basics/How%20to%20program%20an%20fpga%20board.md).
На _рис. 1_ представлена схема прототипа в ПЛИС.
![../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_riscv_unit_structure.drawio.svg](../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_riscv_unit_structure.drawio.svg)
_Рисунок 1. Структурная схема модуля `nexys_riscv_unit`._
Прототип позволяет потактово исполнять программу, прошитую в память инструкций. Также прототип отображает операцию исполняемую в данный момент.
> [!NOTE]
> Объект модуля `riscv_core` в модуле `riscv_unit` **должен** называться `core`. Т.е. строка создания сущности модуля должна выглядеть следующим образом: `riscv_core core(...)`.
## Описание используемой периферии
- ### Кнопки
- `BTND` — при нажатии создает тактовый импульс, поступающий на порт тактирования `clk_i` модуля дизайна. Стоит помнить то, что инструкции, работающие с внешней памятью, требуют несколько тактов для своего выполнения.
- `CPU_RESET` — соединен со входом `rst_i` модуля дизайна. Поскольку в модуле `riscv_unit` используется синхронный сброс (то есть сигнал сброса учитывается только во время восходящего фронта тактового сигнала), то для сброса модуля `riscv_unit` и вложенных в него модулей необходимо при зажатой кнопке сброса еще нажать кнопку тактирования.
- ### Семисегментные индикаторы
Семисегментные индикаторы разбиты на 2 блока (см. _рис. 1_):
- `PC` — отображают в виде шестнадцатеричного числа младшие 16 бит программного счетчика, которые вычисляются на основе выхода `instr_addr_o` модуля процессорного ядра.
- `operation` — отображают [операцию](#операции-отображаемые-прототипом), исполняемую процессором на текущем такте.
## Операции, отображаемые прототипом
Прототип определяет тип операции по младшим 7 битам инструкции.
Если тип операции является легальным в рамках процессорного устройства, реализуемого на лабораторных работах, то отображается соответствующий опкод. Опкоды описаны в [decoder_pkg.sv](../../05.%20Main%20decoder/decoder_pkg.sv). Если определенный прототипом тип операции является нелегальным, то на семисегментных индикаторах отображается `ILL` (от **ill**egal).
Соответствие операции ее отображению на семисегментных индикаторах представлено на _рис. 2_:
!['../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_riscv_unit_operations.drawio.svg'](../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_riscv_unit_operations.drawio.svg)
_Рисунок 2. Соответствие операции ее отображению на семисегментных индикаторах._
## Демонстрационная программа
В качестве демонстрационной программы, предлагается использовать [program.mem](../program.mem). Описание ее работы можно прочитать в разделе [#задание](../README.md#задание).