Изменение регистра в ссылках на заголовки (#151)

По умолчанию, якоря на параграфы страницы генерируются в VSCode в
нижнем регистре.
Гиперссылки работают нормально при просмотре страниц непосредственно
в репозитории github, но при просмотре в электронной книге mdbook, эти
гиперссылки не открываются. Для того чтобы они работали, необходимо
чтобы регистр якорей ссылки совпадал с регистром параграфов страницы.


---------

Co-authored-by: Andrei Solodovnikov <voultboy@yandex.ru>
This commit is contained in:
Rufubi
2025-11-02 19:33:22 +00:00
committed by GitHub
parent 71a9c0141b
commit a01f986d8e
41 changed files with 391 additions and 391 deletions

View File

@@ -190,13 +190,13 @@ _Рисунок 5. Схема 4-битного сумматора._
Как же реализовать модуль, состоящий из цепочки других модулей? Половину этой задачи мы уже сделали, когда писали тестбенч к 1-битному полусумматору в _Листинге 2_ — мы создавали модуль внутри другого модуля и подключали к нему провода. Теперь надо сделать то же самое, только с чуть большим числом модулей.
Описание 4-битного сумматора, сводится к описанию межсоединения четырёх экземпляров 1-битного сумматора. Подробней о том, как описывать создание экземпляров модулей рассказано в главе [Описание модулей на языке SystemVerilog](../../Basic%20Verilog%20structures/Modules.md#иерархия-модулей), который вы изучали перед лабораторной работой.
Описание 4-битного сумматора, сводится к описанию межсоединения четырёх экземпляров 1-битного сумматора. Подробней о том, как описывать создание экземпляров модулей рассказано в главе [Описание модулей на языке SystemVerilog](../../Basic%20Verilog%20structures/Modules.md#Иерархия-модулей), который вы изучали перед лабораторной работой.
![../../.pic/Labs/lab_01_adder/fig_06.png](../../.pic/Labs/lab_01_adder/fig_06.png)
_Рисунок 6. Схема 4-битного сумматора, сгенерированная САПР Vivado._
Несмотря на запутанность схемы, если присмотреться, вы увидите, как от шин A, B и S отходят линии к каждому из сумматоров, а бит переноса передаётся от предыдущего сумматора к следующему. Для передачи битов переноса от одного сумматора к другому, потребуется создать вспомогательные провода, которые можно сгруппировать в один [вектор](../../Basic%20Verilog%20structures/Modules.md#векторы) (см. сигналы c[0]-c[2] на _рис. 5_).
Несмотря на запутанность схемы, если присмотреться, вы увидите, как от шин A, B и S отходят линии к каждому из сумматоров, а бит переноса передаётся от предыдущего сумматора к следующему. Для передачи битов переноса от одного сумматора к другому, потребуется создать вспомогательные провода, которые можно сгруппировать в один [вектор](../../Basic%20Verilog%20structures/Modules.md#Векторы) (см. сигналы c[0]-c[2] на _рис. 5_).
## Задание
@@ -307,7 +307,7 @@ _Листинг 3. Пример создания массива модулей._
2. Опишите модуль `fulladder`, схема которого представлена на _[Рис. 2](../../.pic/Labs/lab_01_adder/fig_02.drawio.svg)_.
1. Модуль необходимо описать с таким же именем и портами, как указано в задании.
3. Проверьте модуль с помощью верификационного окружения, представленного в файле [`lab_01.tb_fulladder.sv`](lab_01.tb_fulladder.sv). Убедитесь по сигналам временной диаграммы, что модуль работает корректно. В случае обнаружения некорректного поведения сигналов суммы и выходного бита переноса, вам необходимо [найти](../../Vivado%20Basics/05.%20Bug%20hunting.md) причину этого поведения, и устранить её.
4. Опишите модуль `fulladder4`, схема которого представлена на _Рис. 5 и 6_, используя [`иерархию модулей`](../../Basic%20Verilog%20structures/Modules.md#%D0%B8%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%80%D1%85%D0%B8%D1%8F-%D0%BC%D0%BE%D0%B4%D1%83%D0%BB%D0%B5%D0%B9), чтобы в нем выполнялось поразрядное сложение двух 4-битных чисел и входного бита переноса. Некоторые входы и выходы модуля будет необходимо описать в виде [`векторов`](../../Basic%20Verilog%20structures/Modules.md#векторы).
4. Опишите модуль `fulladder4`, схема которого представлена на _Рис. 5 и 6_, используя [`иерархию модулей`](../../Basic%20Verilog%20structures/Modules.md#Иерархия-модулей), чтобы в нем выполнялось поразрядное сложение двух 4-битных чисел и входного бита переноса. Некоторые входы и выходы модуля будет необходимо описать в виде [`векторов`](../../Basic%20Verilog%20structures/Modules.md#Векторы).
1. Модуль необходимо описать с таким же именем и портами, как указано в задании.
2. Обратите внимание, что входной бит переноса должен подаваться на сумматор, выполняющий сложение нулевого разряда, выходной бит переноса соединяется с выходным битом переноса сумматора, выполняющего сложение 4-го разряда. Промежуточные биты переноса передаются с помощью вспомогательных проводов, которые необходимо создать самостоятельно.
5. Проверьте модуль с помощью верификационного окружения, представленного в файле [`lab_01.tb_fulladder4.sv`](lab_01.tb_fulladder4.sv). Убедитесь по сигналам временной диаграммы, что модуль работает корректно. В случае обнаружения некорректного поведения сигналов суммы и выходного бита переноса, вам необходимо [найти](../../Vivado%20Basics/05.%20Bug%20hunting.md) причину этого поведения, и устранить её.

View File

@@ -14,9 +14,9 @@
## Общий ход выполнения работы
1. Изучить устройство и принцип работы АЛУ (раздел [#теория](#теория))
2. Изучить языковые конструкции SystemVerilog для реализации АЛУ (раздел [#инструменты](#инструменты))
3. Внимательно ознакомиться с заданием (раздел [#задание](#задание))
1. Изучить устройство и принцип работы АЛУ (раздел [#теория](#Теория))
2. Изучить языковые конструкции SystemVerilog для реализации АЛУ (раздел [#инструменты](#Инструменты))
3. Внимательно ознакомиться с заданием (раздел [#задание](#Задание))
4. Описать модуль АЛУ, проверить его предоставленным верификационным окружением.
5. Проверить работу АЛУ в ПЛИС.
@@ -316,7 +316,7 @@ _Рисунок 5. Пример схемы, реализующей АЛУ._
1. Поскольку данный файл не содержит описания модулей, он не отобразится во вкладке `Hierarchy` окна `Sources` Vivado (исключением может быть ситуация, когда в проекте вообще нет ни одного модуля). Добавленный файл можно будет найти во вкладках `Libraries` и `Compile Order`.
2. Обратите внимание, что имена параметров кодов операций АЛУ, объявленных в добавляемом пакете, имеют префикс `ALU_`, которого не было в _таблицах 1 и 2_.
3. В случае, если вы добавили пакет в проект и импортировали его в модуле АЛУ, однако Vivado выдает ошибку о том, что используемые параметры не объявлены, попробуйте сперва исправить все остальные синтаксические ошибки и сохранить файл. Если и это не помогло, можно перейти на вкладку `Compile Order`, нажать правой кнопкой мыши по файлу `alu_opcodes_pkg.sv` и выбрать `Move to Top`. Таким образом, мы сообщаем Vivado, что при компиляции проекта, этот файл всегда необходимо собирать в первую очередь. Это вариант "последней надежды" и должен использоваться только в самом крайнем случае. Когда в проекте нет никаких проблем, Vivado всегда может самостоятельно определить правильный порядок компиляции файлов. Тот факт, что вам приходится менять этот порядок означает, что в проекте есть какие-то проблемы, не позволяющие Vivado определить правильный порядок самостоятельно.
2. Опишите модуль `alu` с таким же именем и портами, как указано в [задании](#задание).
2. Опишите модуль `alu` с таким же именем и портами, как указано в [задании](#Задание).
1. Поскольку у вас два выходных сигнала, зависящих от сигнала `alu_op_i`, вам потребуется описать два разных [мультиплексора](../../Basic%20Verilog%20structures/Multiplexors.md) (их лучше всего описывать через два отдельных блока `case`). При описании, используйте `default` на оставшиеся комбинации сигнала `alu_op_i`.
2. Следите за разрядностью ваших сигналов.
3. Для реализации АЛУ, руководствуйтесь таблицей с операциями, а не схемой в конце задания, которая приведена в качестве референса. Обратите внимание, в одной половине операций `flag_o` должен быть равен нулю, в другой `result_o` (т.е. всегда либо один, либо другой сигнал должен быть равен нулю). Именно поэтому удобней всего будет описывать АЛУ в двух разных блоках `case`.
@@ -324,7 +324,7 @@ _Рисунок 5. Пример схемы, реализующей АЛУ._
5. Описывая операцию сложения вы **должны** использовать ваш 32-битный сумматор из первой лабораторной. При описании вычитания сумматор использовать не надо, можно использовать оператор `-`.
1. При подключении сумматора, на входной бит переноса необходимо подать значение `1'b0`. Если не подать значение на входной бит переноса, результат суммы будет не определен (т.к. не определено одно из слагаемых).
2. Выходной бит переноса при подключении сумматора можно не указывать, т.к. он использоваться не будет.
6. При реализации операций сдвига, руководствуйтесь [особенностями реализации сдвигов](#особенности-реализации-сдвига).
6. При реализации операций сдвига, руководствуйтесь [особенностями реализации сдвигов](#Особенности-реализации-сдвига).
3. Проверьте модуль с помощью верификационного окружения, представленного в файле [`lab_02.tb_alu.sv`](lab_02.tb_alu.sv). В случае, если в TCL-консоли появились сообщения об ошибках, вам необходимо [найти](../../Vivado%20Basics/05.%20Bug%20hunting.md) и исправить их.
1. Перед запуском моделирования убедитесь, что у вас выбран корректный модуль верхнего уровня в `Simulation Sources`.
4. [Проверьте](./board%20files) работоспособность вашей цифровой схемы в ПЛИС.

View File

@@ -17,8 +17,8 @@
## Ход работы
1. Изучить способы организации памяти (раздел [#теория про память](#теория-про-память)).
2. Изучить конструкции SystemVerilog для реализации запоминающих элементов (раздел [#инструменты](#инструменты-для-реализации-памяти)).
1. Изучить способы организации памяти (раздел [#теория про память](#Теория-про-память)).
2. Изучить конструкции SystemVerilog для реализации запоминающих элементов (раздел [#инструменты](#Инструменты-для-реализации-памяти)).
3. Реализовать модули памяти инструкции и регистрового файла.
4. Проверить с помощью верификационного окружения корректность их работы.
5. Проверить работу регистрового файла в ПЛИС.

View File

@@ -14,10 +14,10 @@
## Ход работы
1. Изучить принцип работы процессоров (соответствующий раздел [#теории](#теория-про-программируемое-устройство))
2. Познакомиться с архитектурой и микроархитектурой `CYBERcobra 3000 Pro 2.1` (раздел про эту [#архитектуру](#архитектура-cybercobra-3000-pro-21-и-её-микроархитектура))
3. Изучить необходимые для описания процессора конструкции SystemVerilog (раздел [#инструменты](#инструменты-для-реализации-процессора))
4. Реализовать процессор с архитектурой `CYBERcobra 3000 Pro 2.1` ([#задание по разработке аппаратуры](#задание-по-реализации-процессора))
1. Изучить принцип работы процессоров (соответствующий раздел [#теории](#Теория-про-программируемое-устройство))
2. Познакомиться с архитектурой и микроархитектурой `CYBERcobra 3000 Pro 2.1` (раздел про эту [#архитектуру](#Архитектура-cybercobra-3000-pro-21-и-её-микроархитектура))
3. Изучить необходимые для описания процессора конструкции SystemVerilog (раздел [#инструменты](#Инструменты-для-реализации-процессора))
4. Реализовать процессор с архитектурой `CYBERcobra 3000 Pro 2.1` ([#задание по разработке аппаратуры](#Задание-по-реализации-процессора))
5. Проверить работу процессора в ПЛИС.
Доп. задание, выполняемое дома:
@@ -38,7 +38,7 @@
Любая инструкция приводит к изменению состояния памяти. В случае процессора с архитектурой `CYBERcobra 3000 Pro 2.1` есть два класса инструкций: одни изменяют содержимое регистрового файла — это инструкции записи. Другие изменяют значение `PC` — это инструкции перехода. В первом случае используются вычислительные инструкции и инструкции загрузки данных из других источников. Во втором случае используются инструкции перехода.
Если процессор обрабатывает вычислительную инструкцию, то `PC` перейдет к следующей по порядку инструкции. В ЛР№3 мы реализовали память инструкций с [побайтовой адресацией](../03.%20Register%20file%20and%20memory/README.md#1-память-инструкций). Это означает, что каждый байт памяти имеет свой собственный адрес. Поскольку длина инструкции составляет `4 байта`, для перехода к следующей инструкции `PC` должен быть увеличен на `4` (`PC = PC + 4`). При этом, регистровый файл сохранит результат некоторой операции на АЛУ или данные с порта входных данных.
Если процессор обрабатывает вычислительную инструкцию, то `PC` перейдет к следующей по порядку инструкции. В ЛР№3 мы реализовали память инструкций с [побайтовой адресацией](../03.%20Register%20file%20and%20memory/#1-Память-инструкций). Это означает, что каждый байт памяти имеет свой собственный адрес. Поскольку длина инструкции составляет `4 байта`, для перехода к следующей инструкции `PC` должен быть увеличен на `4` (`PC = PC + 4`). При этом, регистровый файл сохранит результат некоторой операции на АЛУ или данные с порта входных данных.
Если же обрабатывается инструкция перехода, то возможно два варианта. В случае безусловного или успешного условного перехода, значение `PC` увеличится на значение константы, закодированной внутри инструкции `PC = PC + const*4` (иными словами, `const` говорит о том, через сколько инструкций перепрыгнет `PC`, `const` может быть и отрицательной). В случае же неуспешного условного перехода `PC`, как и после вычислительных команд, просто перейдет к следующей инструкции, то есть `PC = PC + 4`.

View File

@@ -36,7 +36,7 @@ _Рисунок 1. Структурная схема модуля `nexys_CYBERco
- `out` — отображают младшие 8 бит значения, выставленного в данный момент на порте `out_o` модуля дизайна, в виде шестнадцатеричного числа.
- `PC` — отображают в виде шестнадцатеричного числа младшие 8 бит программного счетчика, который подается на вход `addr_i` модуля памяти инструкций.
- `operation` — отображают [операцию](#операции-отображаемые-прототипом), исполняемую процессором на текущем такте.
- `operation` — отображают [операцию](#Операции-отображаемые-прототипом), исполняемую процессором на текущем такте.
## Операции, отображаемые прототипом
@@ -64,4 +64,4 @@ _Рисунок 2. Соответствие операции ее отображ
## Демонстрационная программа
В качестве демонстрационной программы, предлагается использовать [program.mem](../program.mem). Описание ее работы можно прочитать в разделе [#финальный обзор](../README.md#финальный-обзор).
В качестве демонстрационной программы, предлагается использовать [program.mem](../program.mem). Описание ее работы можно прочитать в разделе [#финальный обзор](../инальный-обзор).

View File

@@ -1,6 +1,6 @@
# Написание программы под процессор CYBERcobra
Чтобы максимально "прочувствовать" принцип работы созданного вами процессора, вам необходимо написать один из [вариантов программ](#индивидуальные-задания). Вариант выдаётся преподавателем.
Чтобы максимально "прочувствовать" принцип работы созданного вами процессора, вам необходимо написать один из [вариантов программ](#Индивидуальные-задания). Вариант выдаётся преподавателем.
Порядок выполнения задания следующий:
@@ -175,7 +175,7 @@ cyberconverter принимает до двух аргументов. Поряд
## Индивидуальные задания
В приведённых ниже заданиях под `a` будет подразумеваться некоторое число, заданное в программе (например, в программе прописано `a=10`), под `sw_i` — вход с внешних устройств. "Вывести в `out_o`" — означает, что в конце программы необходимо реализовать бесконечный цикл, с указанием в `RA1` адреса регистра, хранящего результат (см. пункт 8 параграфа "[Написание программы под процессор CYBERcobra](#написание-программы-под-процессор-cybercobra)").
В приведённых ниже заданиях под `a` будет подразумеваться некоторое число, заданное в программе (например, в программе прописано `a=10`), под `sw_i` — вход с внешних устройств. "Вывести в `out_o`" — означает, что в конце программы необходимо реализовать бесконечный цикл, с указанием в `RA1` адреса регистра, хранящего результат (см. пункт 8 параграфа "[Написание программы под процессор CYBERcobra](#Написание-программы-под-процессор-cybercobra)").
В случае, если задание используется для написания программы на ассемблере, `sw_i` будет обозначать ещё одно число, заданное в программе (как и `a`), а под "Вывести в `out_o`" — запись результата в регистр `x10` (в назначение этого регистра входит возврат результата функции) в конце выполнения программы.

View File

@@ -16,10 +16,10 @@
1. Изучить микроархитектуру реализуемого процессорного ядра.
1. Разобраться с логикой формирования управляющих сигналов для всех типов инструкций.
2. Изучить [описание сигналов декодера инструкций](#описание-сигналов-декодера-инструкций).
3. Изучить [набор поддерживаемых инструкций **RISC-V** и способы их кодирования](#набор-поддерживаемых-инструкций-risc-v-и-способы-их-кодирования)
4. Изучить конструкции **SystemVerilog**, с помощью которых будет описан декодер ([#инструменты](#инструменты))
5. Реализовать на языке **SystemVerilog** декодер инструкций ([#задание](#задание))
2. Изучить [описание сигналов декодера инструкций](#Описание-сигналов-декодера-инструкций).
3. Изучить [набор поддерживаемых инструкций **RISC-V** и способы их кодирования](#Набор-поддерживаемых-инструкций-risc-v-и-способы-их-кодирования)
4. Изучить конструкции **SystemVerilog**, с помощью которых будет описан декодер ([#инструменты](#Инструменты))
5. Реализовать на языке **SystemVerilog** декодер инструкций ([#задание](#Задание))
6. Проверить с помощью верификационного окружения корректность его работы.
## Предлагаемая микроархитектура процессора RISC-V

View File

@@ -67,7 +67,7 @@ import memory_pkg::DATA_MEM_SIZE_WORDS;
);
```
Как и память инструкций, память данных будет состоять из 32-битных ячеек, количество которых определяется параметром. Как и в памяти инструкций, необходимо использовать только младшие биты адреса в количестве, равном логарифму по основанию 2 от количества ячеек памяти, начиная со второго бита (см. код памяти инструкций из [ЛР№3](../03.%20Register%20file%20and%20memory/#1-память-инструкций)).
Как и память инструкций, память данных будет состоять из 32-битных ячеек, количество которых определяется параметром. Как и в памяти инструкций, необходимо использовать только младшие биты адреса в количестве, равном логарифму по основанию 2 от количества ячеек памяти, начиная со второго бита (см. код памяти инструкций из [ЛР№3](../03.%20Register%20file%20and%20memory/#1-Память-инструкций)).
Отличие от памяти инструкций будет заключаться в:

View File

@@ -9,7 +9,7 @@
## Ход работы
1. Изучить микроархитектурную реализацию однотактного процессора RISC-V (без поддержки команд загрузки/сохранения байт/полуслов)
2. Реализовать тракт данных с подключенным к нему устройством управления([#задание](#задание))
2. Реализовать тракт данных с подключенным к нему устройством управления([#задание](#Задание))
3. Подготовить программу по индивидуальному заданию и загрузить ее в память инструкций
4. Сравнить результат работы процессора на модели в **Vivado** и в симуляторе программы ассемблера

View File

@@ -27,7 +27,7 @@ _Рисунок 1. Структурная схема модуля `nexys_process
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.
- `operation` — отображают [операцию](#Операции-отображаемые-прототипом), исполняемую процессором на текущем такте.
## Операции, отображаемые прототипом
@@ -43,4 +43,4 @@ _Рисунок 2. Соответствие операции ее отображ
## Демонстрационная программа
В качестве демонстрационной программы, предлагается использовать [program.mem](../program.mem). Описание ее работы можно прочитать в разделе [#задание](../README.md#задание).
В качестве демонстрационной программы, предлагается использовать [program.mem](../program.mem). Описание ее работы можно прочитать в разделе [#задание](../#Задание).

View File

@@ -54,5 +54,5 @@ module processor_core (
2. Обратите внимание на то, что появилась константа `imm_Z` — это единственная константа ядра, которая расширяется нулями, а не знаковым битом.
3. Проверьте модуль с помощью верификационного окружения, представленного в файле [lab_11.tb_processor_system.sv](lab_11.tb_processor_system.sv).
1. Перед запуском симуляции убедитесь, что выбран правильный модуль верхнего уровня в `Simulation Sources`.
2. Как и в случае с проверкой процессора архитектуры CYBERcobra, вам не будет сказано пройден тест или нет. Вам необходимо самостоятельно, такт за тактом, проверить, что процессор правильно выполняет [описанные](../10.%20Interrupt%20subsystem#пример-обработки-перехвата) в _Листинге 1_ ЛР№10 инструкции (см. порядок выполнения задания ЛР№4). Для этого необходимо сперва самостоятельно рассчитать что именно должна сделать данная инструкция, а потом проверить что процессор сделал именно это.
2. Как и в случае с проверкой процессора архитектуры CYBERcobra, вам не будет сказано пройден тест или нет. Вам необходимо самостоятельно, такт за тактом, проверить, что процессор правильно выполняет [описанные](../10.%20Interrupt%20subsystem#Пример-обработки-перехвата) в _Листинге 1_ ЛР№10 инструкции (см. порядок выполнения задания ЛР№4). Для этого необходимо сперва самостоятельно рассчитать что именно должна сделать данная инструкция, а потом проверить что процессор сделал именно это.
4. Данная лабораторная работа не предполагает проверки в ПЛИС.

View File

@@ -152,9 +152,9 @@ _Таблица 1. Карта памяти периферийных устрой
1. Ознакомьтесь с [примером описания модуля контроллера](../../Basic%20Verilog%20structures/Controllers.md).
2. Ознакомьтесь со спецификацией контроллеров периферии своего варианта. В случае возникновения вопросов, проконсультируйтесь с преподавателем.
3. Добавьте в проект пакет [`peripheral_pkg`](peripheral_pkg.sv). Данный пакет содержит старшие части адресов периферии в виде параметров, а также вспомогательные вызовы, используемые верификационным окружением.
4. Реализуйте модули контроллеров периферии. Имена модулей и их порты будут указаны в [описании контроллеров](#описание-контроллеров-периферийных-устройств). Пример разработки контроллера приведен в [примере описания модуля контроллера](../../Basic%20Verilog%20structures/Controllers.md).
4. Реализуйте модули контроллеров периферии. Имена модулей и их порты будут указаны в [описании контроллеров](#Описание-контроллеров-периферийных-устройств). Пример разработки контроллера приведен в [примере описания модуля контроллера](../../Basic%20Verilog%20structures/Controllers.md).
1. Готовые модули периферии, управление которыми должны осуществлять модули-контроллеры хранятся в папке `peripheral modules`.
5. Обновите модуль `processor_system` в соответствии с параграфом ["Дополнительные правки модуля processor_system"](#дополнительные-правки-модуля-processor_system).
5. Обновите модуль `processor_system` в соответствии с параграфом ["Дополнительные правки модуля processor_system"](#Дополнительные-правки-модуля-processor_system).
1. Подключите в проект файл `sys_clk_rst_gen.sv`.
2. Добавьте в модуль `processor_system` входы и выходы периферии, а также замените вход `rst_i` входом `resetn_i`. **Необходимо добавить порты даже тех периферийных устройств, которые вы не будете реализовывать**.
3. Создайте в начале описания модуля `processor_system` экземпляр модуля `sys_clk_rst_gen`, скопировав фрагмент кода, приведённый в _листинге 1_.

View File

@@ -9,16 +9,16 @@
## Ход работы
1. Изучить теорию:
1. [Соглашение о вызовах](#соглашение-о-вызовах)
2. [Скрипт для компоновки](#скрипт-для-компоновки-linker_scriptld)
3. [Файл первичных команд](#файл-первичных-команд-при-загрузке-startups)
2. [Подготовить набор инструментов для кросс-компиляции](#практика)
1. [Соглашение о вызовах](#Соглашение-о-вызовах)
2. [Скрипт для компоновки](#Скрипт-для-компоновки-linker_scriptld)
3. [Файл первичных команд](#Файл-первичных-команд-при-загрузке-startups)
2. [Подготовить набор инструментов для кросс-компиляции](#Практика)
3. Изучить порядок компиляции и команды, её осуществляющую:
1. [Компиляция объектных файлов](#компиляция-объектных-файлов)
2. [Компоновка объектных файлов в исполняемый](#компоновка-объектных-файлов-в-исполняемый)
3. [Экспорт секций для инициализации памяти](#экспорт-секций-для-инициализации-памяти)
4. [Дизассемблирование](#дизассемблирование)
4. [Написать и скомпилировать собственную программу](#задание)
1. [Компиляция объектных файлов](#Компиляция-объектных-файлов)
2. [Компоновка объектных файлов в исполняемый](#Компоновка-объектных-файлов-в-исполняемый)
3. [Экспорт секций для инициализации памяти](#Экспорт-секций-для-инициализации-памяти)
4. [Дизассемблирование](#Дизассемблирование)
4. [Написать и скомпилировать собственную программу](#Задание)
5. Проверить исполнение программы вашим процессором в ПЛИС
## Теория
@@ -31,7 +31,7 @@
> Но разве в процессе компиляции исходного кода на языке Си мы не получаем программу, написанную на языке ассемблера? Получится ведь тот же код, что мы могли написать и сами.
Штука в том, что ассемблерный код, который писали ранее вы отличается от ассемблерного кода, генерируемого компилятором. Код, написанный вами, обладал, скажем так... более тонким микро-контролем хода программы. Когда вы писали программу, вы знали какой у вас размер памяти, где в памяти расположены инструкции, а где данные (ну, при написании программ вы почти не пользовались памятью данных, а когда пользовались — просто использовали случайные адреса и всё получалось). Вы пользовались всеми регистрами регистрового файла по своему усмотрению, без ограничений. Однако, представьте на секунду, что вы пишете проект на ассемблере вместе с коллегой: вы пишите одни функции, а он другие. Как в таком случае вы будете пользоваться регистрами регистрового файла? Ведь если вы будете пользоваться одними и теми же регистрами, вызов одной функции может испортить данные в другой. Поделите его напополам и будете пользоваться каждый своей половиной? Но что будет, если к проекту присоединится ещё один коллега — придётся делить регистровый файл уже на три части? Так от него уже ничего не останется. Для разрешения таких ситуаций было разработано [соглашение о вызовах](#соглашение-о-вызовах) (calling convention).
Штука в том, что ассемблерный код, который писали ранее вы отличается от ассемблерного кода, генерируемого компилятором. Код, написанный вами, обладал, скажем так... более тонким микро-контролем хода программы. Когда вы писали программу, вы знали какой у вас размер памяти, где в памяти расположены инструкции, а где данные (ну, при написании программ вы почти не пользовались памятью данных, а когда пользовались — просто использовали случайные адреса и всё получалось). Вы пользовались всеми регистрами регистрового файла по своему усмотрению, без ограничений. Однако, представьте на секунду, что вы пишете проект на ассемблере вместе с коллегой: вы пишите одни функции, а он другие. Как в таком случае вы будете пользоваться регистрами регистрового файла? Ведь если вы будете пользоваться одними и теми же регистрами, вызов одной функции может испортить данные в другой. Поделите его напополам и будете пользоваться каждый своей половиной? Но что будет, если к проекту присоединится ещё один коллега — придётся делить регистровый файл уже на три части? Так от него уже ничего не останется. Для разрешения таких ситуаций было разработано [соглашение о вызовах](#Соглашение-о-вызовах) (calling convention).
Таким образом, генерируя ассемблерный код, компилятор не может так же, как это делали вы, использовать все ресурсы без каких-либо ограничений — он должен следовать ограничениям, накладываемым на него соглашением о вызовах, а также ограничениям, связанным с тем, что он ничего не знает о памяти устройства, в котором будет исполняться программа — а потому он не может работать с памятью абы как. Работая с памятью, компилятор следует некоторым правилам, благодаря которым после компиляции компоновщик сможет собрать программу под ваше устройство с помощью специального скрипта.
@@ -556,7 +556,7 @@ FF5FF06F 04400293 FFF00313 30529073
Обратите внимание что байты не просто склеились в четверки, изменился так же и порядок следования байт. Это важно, т.к. в память данные должны лечь именно в таком (обновленном) порядке байт (см. первую строчку скрипта компоновщика). Когда-то `objcopy` содержал [баг](https://sourceware.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=25202), из-за которого порядок следования байт не менялся. В каких-то версиях тулчейна (отличных от представленного в данной лабораторной работе) вы всё ещё можете столкнуться с подобным поведением.
Вернемся к первой строке: `@00000000`. Как уже говорилось, число, начинающееся с символа `@` говорит САПР, что с этого момента инициализация идет начиная с ячейки памяти, номер которой совпадает с этим числом. Когда вы будете экспортировать секции данных, первой строкой будет: `@20000000`. Так произойдет, поскольку в скрипте компоновщика сказано инициализировать память данных с `0x80000000` адреса (значение которого было поделено на 4, чтобы получить номер 32-битной ячейки памяти; когда-то в objcopy был ещё один [баг](https://sourceware.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=27214), в результате которого деление на 4 не производилось). Это было сделано, чтобы не произошло наложения адресов памяти инструкций и памяти данных (см параграф [скрипт для компоновки](#скрипт-для-компоновки-linker_scriptld)). **Чтобы система работала корректно, эту строчку необходимо удалить.**
Вернемся к первой строке: `@00000000`. Как уже говорилось, число, начинающееся с символа `@` говорит САПР, что с этого момента инициализация идет начиная с ячейки памяти, номер которой совпадает с этим числом. Когда вы будете экспортировать секции данных, первой строкой будет: `@20000000`. Так произойдет, поскольку в скрипте компоновщика сказано инициализировать память данных с `0x80000000` адреса (значение которого было поделено на 4, чтобы получить номер 32-битной ячейки памяти; когда-то в objcopy был ещё один [баг](https://sourceware.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=27214), в результате которого деление на 4 не производилось). Это было сделано, чтобы не произошло наложения адресов памяти инструкций и памяти данных (см параграф [скрипт для компоновки](#Скрипт-для-компоновки-linker_scriptld)). **Чтобы система работала корректно, эту строчку необходимо удалить.**
### Дизассемблирование
@@ -619,7 +619,7 @@ _Листинг 3. Пример дизасемблированного файл
Следующая за адресом строка, записанная в шестнадцатеричном виде — это та инструкция (или данные), которая размещена по этому адресу. С помощью этого столбца вы можете проверить, что считанная инструкция на временной диаграмме (сигнал `instr`) корректна.
В правом столбце находится ассемблерный (человекочитаемый) аналог инструкции из предыдущего столбца. Например, инструкция `00001197` — это операция `auipc gp,0x1`, где `gp` — это синоним (ABI name) регистра `x3` (см. параграф [Соглашение о вызовах](#соглашение-о-вызовах)).
В правом столбце находится ассемблерный (человекочитаемый) аналог инструкции из предыдущего столбца. Например, инструкция `00001197` — это операция `auipc gp,0x1`, где `gp` — это синоним (ABI name) регистра `x3` (см. параграф [Соглашение о вызовах](#Соглашение-о-вызовах)).
Обратите внимание на последнюю часть листинга: дизасм секции `.data`. В этой секции адреса могут увеличиваться на любое число, шестнадцатеричные данные могут быть любого размера, а на ассемблерные инструкции в правом столбце и вовсе не надо обращать внимание.
@@ -645,7 +645,7 @@ _Листинг 3. Пример дизасемблированного файл
## Задание
Написать программу для вашего [индивидуального задания](../04.%20Primitive%20programmable%20device/Индивидуальное%20задание#индивидуальные-задания) к 4-ой лабораторной работе на языке C или C++ (в зависимости от выбранного языка необходимо использовать соответствующий компилятор: gcc для C, g++ для C++).
Написать программу для вашего [индивидуального задания](../04.%20Primitive%20programmable%20device/Индивидуальное%20задание#Индивидуальные-задания) к 4-ой лабораторной работе на языке C или C++ (в зависимости от выбранного языка необходимо использовать соответствующий компилятор: gcc для C, g++ для C++).
Для того чтобы ваша программа собралась, необходимо описать две функции: `main` и `int_handler`. Аргументы и возвращаемые значения могут быть любыми, но использоваться они не смогут. Функция `main` будет вызвана в начале работы программы (после исполнения .boot-секции startup-файла), функция `int_handler` будет вызываться автоматически каждый раз, когда ваш контроллер устройства ввода будет генерировать запрос прерывания (если процессор закончил обрабатывать предыдущий запрос).
@@ -658,7 +658,7 @@ _Листинг 3. Пример дизасемблированного файл
Функция main может быть как пустой, содержать один лишь оператор return или бесконечный цикл — ход работы в любом случае не сломается, т.к. в стартап-файле прописан бесконечный цикл после выполнения main. Тем не менее, вы можете разместить здесь и какую-то логику, получающую данные от обработчика прерываний через глобальные переменные.
Доступ к регистрам контроллеров периферии осуществляется через обращение в память. В простейшем случае такой доступ осуществляется через [разыменование указателей](https://ru.wikipedia.org/wiki/Указатель_(тип_данных)ействия_над_указателями), проинициализированных адресами регистров из [карты памяти](../13.%20Peripheral%20units#задание) 13-ой лабораторной работы.
Доступ к регистрам контроллеров периферии осуществляется через обращение в память. В простейшем случае такой доступ осуществляется через [разыменование указателей](https://ru.wikipedia.org/wiki/Указатель_(тип_данных)ействия_над_указателями), проинициализированных адресами регистров из [карты памяти](../13.%20Peripheral%20units#Задание) 13-ой лабораторной работы.
При написании программы помните, что в C++ сильно ограничена арифметика указателей, поэтому при присваивании указателю целочисленного значения адреса, необходимо использовать оператор `reinterpret_cast`.
@@ -755,7 +755,7 @@ void _putchar(char character);
3. В функции `int_handler` вам необходимо считать поступившие от устройства ввода входные данные.
4. Вам необходимо самостоятельно решить, как вы хотите построить ход работы вашей программы: будет ли ваше индивидуальное задание вычисляться всего лишь 1 раз в функции `main`, данные в которую поступят от функции `int_handler` через глобальные переменные, или же оно будет постоянно пересчитываться при каждом вызове `int_handler`.
5. Доступ к регистрам контроля и статуса необходимо осуществлять посредством указателей на структуры, объявленные в файле [platform.h](./platform.h). В случае VGA-контроллера, доступ к областям памяти осуществляется через экземпляр структуры (а не указатель на нее), содержащий имена массивов `char_map`, `color_map` и `tiff_map`.
5. [Скомпилируйте](#практика) программу и [стартап-файл](startup.S) в объектные файлы.
5. [Скомпилируйте](#Практика) программу и [стартап-файл](startup.S) в объектные файлы.
6. Скомпонуйте объектные файлы в исполняемый файл, передав компоновщику соответствующий [скрипт](linker_script.ld).
7. Экспортируйте из объектного файла секции `.text` и `.data` в текстовые файлы `init_instr.mem`, `init_data.mem`. Если вы не создавали инициализированных статических массивов или глобальных переменных, то файл `init_data.mem` может быть оказаться пустым.
1. Если файл `init_data.mem` не пустой, необходимо проинициализировать память в модуле `data_mem` c помощью системной функции `$readmemh` как это было сделано для памяти инструкций.

View File

@@ -8,12 +8,12 @@
## Ход работы
1. Познакомиться с информацией о программаторах и загрузчиках ([#теория](#теория))
2. Изучить информацию о конечных автоматах и способах их реализации ([#практика](#практика))
3. Описать перезаписываемую память инструкций ([#память инструкций](#перезаписываемая-память-инструкций))
4. Описать и проверить модуль программатора ([#программатор](#программатор))
5. Интегрировать программатор в процессорную систему и проверить её ([#интеграция](#интеграция-программатора-в-processor_system))
6. Проверить работу системы в ПЛИС с помощью предоставленного скрипта, инициализирующего память системы ([#проверка](#%D0%BF%D1%80%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D1%80-%D0%B7%D0%B0%D0%B3%D1%80%D1%83%D0%B7%D0%BA%D0%B8-%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D1%8B))
1. Познакомиться с информацией о программаторах и загрузчиках ([#теория](#Теория))
2. Изучить информацию о конечных автоматах и способах их реализации ([#практика](#Практика))
3. Описать перезаписываемую память инструкций ([#память инструкций](#Перезаписываемая-память-инструкций))
4. Описать и проверить модуль программатора ([#программатор](#Программатор))
5. Интегрировать программатор в процессорную систему и проверить её ([#интеграция](#Интеграция-программатора-в-processor_system))
6. Проверить работу системы в ПЛИС с помощью предоставленного скрипта, инициализирующего память системы ([#проверка](#Пример-загрузки-программы))
## Теория
@@ -568,10 +568,10 @@ _Листинг 6. Пример использования скрипта для
2. Добавьте пакет [`bluster_pkg`](bluster_pkg.sv), содержащий объявления параметров и вспомогательных вызовов, используемых модулем и тестбенчем.
3. Опишите модуль `bluster`, используя код, представленный в _листинге 5_. Завершите описание этого модуля.
1. Опишите конечный автомат используя сигналы `state`, `next_state`, `send_fin`, `size_fin`, `flash_fin`, `next_round`.
2. [Реализуйте](#реализация-конечного-автомата) логику счетчиков `size_counter`, `flash_counter`, `msg_counter`.
3. [Реализуйте](#реализация-сигналов-подключаемых-к-uart_tx) логику сигналов `tx_valid`, `tx_data`.
4. [Реализуйте](#реализация-интерфейсов-памяти-инструкций-и-данных) интерфейсы памяти инструкций и данных.
5. [Реализуйте](#реализация-оставшейся-части-логики) логику оставшихся сигналов.
2. [Реализуйте](#Реализация-конечного-автомата) логику счетчиков `size_counter`, `flash_counter`, `msg_counter`.
3. [Реализуйте](#Реализация-сигналов-подключаемых-к-uart_tx) логику сигналов `tx_valid`, `tx_data`.
4. [Реализуйте](#Реализация-интерфейсов-памяти-инструкций-и-данных) интерфейсы памяти инструкций и данных.
5. [Реализуйте](#Реализация-оставшейся-части-логики) логику оставшихся сигналов.
4. Проверьте модуль с помощью верификационного окружения, представленного в файле [`lab_15.tb_bluster.sv`](lab_15.tb_bluster.sv). В случае, если в TCL-консоли появились сообщения об ошибках, вам необходимо [найти](../../Vivado%20Basics/05.%20Bug%20hunting.md) и исправить их.
1. Перед запуском моделирования убедитесь, что у вас выбран корректный модуль верхнего уровня в `Simulation Sources`.
2. Для работы тестбенча потребуется пакет [`peripheral_pkg`](../13.%20Peripheral%20units/peripheral_pkg.sv) из ЛР№13, а также файлы [`lab_15_char.mem`](lab_15_char.mem), [`lab_15_data.mem`](lab_15_data.mem), [`lab_15_instr.mem`](lab_15_instr.mem) из папки [mem_files](mem_files).
@@ -591,7 +591,7 @@ _Листинг 6. Пример использования скрипта для
8. Подключите к проекту файл ограничений ([nexys_a7_100t.xdc](../13.%20Peripheral%20units/nexys_a7_100t.xdc)), если тот ещё не был подключён, либо замените его содержимое данными из файла, представленного в ЛР№13.
9. Проверьте работу вашей процессорной системы на отладочном стенде с ПЛИС.
1. Для инициализации памяти процессорной системы используется скрипт [flash.py](flash.py).
2. Перед инициализацией необходимо подключить отладочный стенд к последовательному порту компьютера и узнать номер этого порта (см. [пример загрузки программы](#пример-загрузки-программы)).
2. Перед инициализацией необходимо подключить отладочный стенд к последовательному порту компьютера и узнать номер этого порта (см. [пример загрузки программы](#Пример-загрузки-программы)).
3. Формат файлов для инициализации памяти с помощью скрипта аналогичен формату, использовавшемуся в [тестбенче](lab_15_tb_bluster.sv). Это значит что первой строчкой всех файлов должна быть строка, содержащая адрес ячейки памяти, с которой должна начаться инициализация (см. п. 6.2).
10. В текущем исполнении инициализировать память системы можно только 1 раз с момента сброса, что может оказаться не очень удобным при отладке программ. Подумайте, как можно модифицировать конечный автомат программатора таким образом, чтобы получить возможность в неограниченном количестве инициализаций памяти без повторного сброса всей системы.

View File

@@ -295,7 +295,7 @@ _Листинг 6. Лог вывода результатов coremark. Знач
## Порядок выполнения задания
1. [Опишите](#таймер) таймер в виде модуля `timer_sb_ctrl`.
1. [Опишите](#Таймер) таймер в виде модуля `timer_sb_ctrl`.
2. Проверьте модуль с помощью верификационного окружения, описанного в файле [lab_16.tb_timer.sv](lab_16.tb_timer.sv).
3. Интегрируйте модуль `timer_sb_ctrl` в процессорную систему.
1. Ко входу `rst_i` модуля подключите сигнал `core_reset_o` программатора. Таким образом, системный счётчик начнет работать только когда память системы будет проинициализирована.
@@ -304,14 +304,14 @@ _Листинг 6. Лог вывода результатов coremark. Знач
5. Получите исходный код программы coremark. Для этого можно либо склонировать [репозиторий](https://github.com/eembc/coremark/tree/d5fad6bd094899101a4e5fd53af7298160ced6ab), либо скачать его в виде архива.
6. Добавьте реализацию платформозависимых функций программы coremark. Для этого в папке `barebones` необходимо:
1. в файле `core_portme.c`:
1. [реализовать](#1-реализация-функции-измеряющей-время) функцию `barebones_clock`, возвращающую текущее значение системного счётчика;
1. [реализовать](#1-Реализация-функции-измеряющей-время) функцию `barebones_clock`, возвращающую текущее значение системного счётчика;
2. объявить макрос `CLOCKS_PER_SEC`, характеризующий тактовую частоту процессора;
3. [реализовать](#3-реализация-функции-первичной-настройки) функцию `portable_init`, выполняющую первичную инициализацию периферийных устройств до начала теста;
2. в файле `ee_printf.c` [реализовать](#2-реализация-вывода-очередного-символа-сообщения) функцию `uart_send_char`, отвечающую за отправку очередного символа сообщения о результате.
3. [реализовать](#3-Реализация-функции-первичной-настройки) функцию `portable_init`, выполняющую первичную инициализацию периферийных устройств до начала теста;
2. в файле `ee_printf.c` [реализовать](#2-Реализация-вывода-очередного-символа-сообщения) функцию `uart_send_char`, отвечающую за отправку очередного символа сообщения о результате.
7. Добавьте с заменой в корень программы файлы [Makefile](Makefile), [linker_script.ld](linker_script.ld) и [startup.S](../14.%20Programming/startup.S).
8. Скомпилируйте программу вызовом `make`.
1. Если кросскомпилятор расположен не в директории `C:/riscv_cc`, перед вызовом `make` вам необходимо соответствующим образом отредактировать первую строчку в `Makefile`.
2. В случае отсутствия на компьютере утилиты `make`, вы можете самостоятельно скомпилировать программу вызовом команд, представленных в параграфе ["Компиляция"](#компиляция).
2. В случае отсутствия на компьютере утилиты `make`, вы можете самостоятельно скомпилировать программу вызовом команд, представленных в параграфе ["Компиляция"](#Компиляция).
9. Временно измените размер памяти инструкций до 64&nbsp;KiB, а памяти данных до 16&nbsp;KiB, изменив значение параметров `INSTR_MEM_SIZE_BYTES` и `DATA_MEM_SIZE_BYTES` в пакете `memory_pkg` на `32'h10_000` и `32'h4_000` соответственно.
10. Проинициализируйте память инструкций и память данных файлами `coremark_instr.mem` и `coremark_data.mem`, полученными в ходе компиляции программы.
1. Память можно проинициализировать двумя путями: с помощью вызова системной функции `$readmemh`, либо же с помощью программатора. Однако имейте в виду, что инициализация памятей с помощью программатора будет достаточно долго моделироваться в виду большого объема программы.

View File

@@ -2,30 +2,30 @@
## Содержание
- [Курс лабораторных работ](#курс-лабораторных-работ)
- [Содержание](#содержание)
- [Полезное](#полезное)
- [Порядок выполнения лабораторных работ для групп](#порядок-выполнения-лабораторных-работ-для-групп)
- [ИБ, ИКТ, КТ, РТ, ПИН-31Д, ИВТ-31В](#иб-икт-кт-рт-пин-31д-ивт-31в)
- [ПИН, ПМ](#пин-пм)
- [ИВТ](#ивт)
- [Обзор лабораторных работ](#обзор-лабораторных-работ)
- [1. Сумматор. SystemVerilog](#1-сумматор-systemverilog)
- [2. Арифметико-логическое устройство](#2-арифметико-логическое-устройство)
- [3. Регистровый файл и внешняя память](#3-регистровый-файл-и-внешняя-память)
- [4. Простейшее программируемое устройство](#4-простейшее-программируемое-устройство)
- [5. Декодер инструкций](#5-декодер-инструкций)
- [6. Основная память](#6-основная-память)
- [7. Тракт данных](#7-тракт-данных)
- [8. Блок загрузки и сохранения данных](#8-блок-загрузки-и-сохранения-данных)
- [9 Интеграция блока загрузки и сохранения](#9-интеграция-блока-загрузки-и-сохранения)
- [10. Подсистема прерывания](#10-подсистема-прерывания)
- [11. Интеграция подсистемы прерывания](#11-интеграция-подсистемы-прерывания)
- [12. Блок приоритетных прерываний](#12-блок-приоритетных-прерываний)
- [13. Периферийные устройства](#13-периферийные-устройства)
- [14. Программирование на языке высокого уровня](#14-программирование-на-языке-высокого-уровня)
- [15. Программатор](#15-программатор)
- [16. Оценка производительности](#16-оценка-производительности)
- [Курс лабораторных работ](#Курс-лабораторных-работ)
- [Содержание](#Содержание)
- [Полезное](#Полезное)
- [Порядок выполнения лабораторных работ для групп](#Порядок-выполнения-лабораторных-работ-для-групп)
- [ИБ, ИКТ, КТ, РТ, ПИН-31Д, ИВТ-31В](#ИБ-ИКТ-КТ-РТ-ПИН-31Д-ИВТ-31В)
- [ПИН, ПМ](#ПИН-ПМ)
- [ИВТ](#ИВТ)
- [Обзор лабораторных работ](#Обзор-лабораторных-работ)
- [1. Сумматор. SystemVerilog](#1-Сумматор-systemverilog)
- [2. Арифметико-логическое устройство](#2-Арифметико-логическое-устройство)
- [3. Регистровый файл и внешняя память](#3-Регистровый-файл-и-внешняя-память)
- [4. Простейшее программируемое устройство](#4-Простейшее-программируемое-устройство)
- [5. Декодер инструкций](#5-Декодер-инструкций)
- [6. Основная память](#6-Основная-память)
- [7. Тракт данных](#7-Тракт-данных)
- [8. Блок загрузки и сохранения данных](#8-Блок-загрузки-и-сохранения-данных)
- [9 Интеграция блока загрузки и сохранения](#9-Интеграция-блока-загрузки-и-сохранения)
- [10. Подсистема прерывания](#10-Подсистема-прерывания)
- [11. Интеграция подсистемы прерывания](#11-Интеграция-подсистемы-прерывания)
- [12. Блок приоритетных прерываний](#12-Блок-приоритетных-прерываний)
- [13. Периферийные устройства](#13-Периферийные-устройства)
- [14. Программирование на языке высокого уровня](#14-Программирование-на-языке-высокого-уровня)
- [15. Программатор](#15-Программатор)
- [16. Оценка производительности](#16-Оценка-производительности)
## Полезное