MPSU/APS
1
0
Fork 0
mirror of https://github.com/MPSU/APS.git synced 2026-06-10 11:13:33 +00:00
Code Issues Packages Projects Releases Wiki Activity

English version draft

Browse Source 
Assisted-by: Claude:claude-4.6-sonnet
This commit is contained in:
Andrei Solodovnikov
2026-04-12 13:53:25 +03:00
parent 63260f434e
commit f3fcd27387
74 changed files with 5133 additions and 5875 deletions
Download Patch File Download Diff File Expand all files Collapse all files

70
Labs/04. Primitive programmable device/board files/README.md
View File

@@ -1,67 +1,67 @@
# Проверка работы CYBERcobra на ПЛИС
# Testing CYBERcobra on FPGA
После того, как вы проверили на моделировании дизайн, вам необходимо проверить его работу на прототипе в ПЛИС.
After verifying the design in simulation, you need to test it on an FPGA prototype.
Инструкция по реализации прототипа описана [здесь](../../../Vivado%20Basics/07.%20Program%20and%20debug.md).
Instructions for implementing the prototype are described [here](../../../Vivado%20Basics/07.%20Program%20and%20debug.md).
На _рис. 1_ представлена схема прототипа в ПЛИС.
_Fig. 1_ shows the prototype schematic on the FPGA.
![../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_cobra_structure.drawio.svg](../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_cobra_structure.drawio.svg)
_Рисунок 1. Структурная схема модуля `nexys_CYBERcobra`._
_Figure 1. Block diagram of the `nexys_CYBERcobra` module._
Прототип позволяет потактово исполнять программу, прошитую в память инструкций. Также прототип отображает операцию исполняемую в данный момент.
The prototype allows you to execute the program stored in the instruction memory one clock cycle at a time. It also displays the operation currently being executed by the processor.
> [!NOTE]
> Объект модуля `instr_mem` в модуле `CYBERcobra` **должен** называться `imem`. Т.е. строка создания сущности модуля должна выглядеть следующим образом: `instr_mem  imem(...)`.
> The instance of the `instr_mem` module inside `CYBERcobra` **must** be named `imem`. That is, the instantiation line must look like this: `instr_mem imem(...)`.
## Описание используемой периферии
## Peripheral Description
- ### Переключатели.
- ### Switches
Значение с переключателей `SW[15:0]` подаются напрямую на порт `sw_i` модуля дизайна.
The values of switches `SW[15:0]` are passed directly to the `sw_i` port of the design module.
- ### Кнопки
- ### Buttons
- `BTND` — при нажатии создает тактовый импульс, поступающий на порт тактирования `clk_i` модуля дизайна.
- `CPU_RESET` — соединен со входом `rst_i` модуля дизайна. Поскольку в модуле `CYBERcobra` используется синхронный сброс (то есть сигнал сброса учитывается только во время восходящего фронта тактового сигнала), то для сброса модуля `CYBERcobra` и вложенных в него модулей необходимо при зажатой кнопке сброса еще нажать кнопку тактирования.
- `BTND` — pressing this button generates a clock pulse delivered to the `clk_i` port of the design module.
- `CPU_RESET` — connected to the `rst_i` input of the design module. Since `CYBERcobra` uses synchronous reset (i.e., the reset signal is only recognized on a rising clock edge), resetting the `CYBERcobra` module and its sub-modules requires holding down the reset button and then pressing the clock button.
- ### Светодиоды
- ### LEDs
Светодиоды `LED[15:0]` отображают младшие 16 бит значения, выставленного в данный момент на порте `out_o` модуля дизайна.
LEDs `LED[15:0]` display the lower 16 bits of the value currently present on the `out_o` port of the design module.
- ### Семисегментные индикаторы
- ### Seven-Segment Displays
Семисегментные индикаторы разбиты на 3 блока (см. _рис. 1_):
The seven-segment displays are divided into 3 blocks (see _Fig. 1_):
- `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.
- `out` — displays the lower 8 bits of the value on the `out_o` port of the design module as a hexadecimal number.
- `PC` — displays the lower 8 bits of the program counter, which is driven to the `addr_i` input of the instruction memory module, as a hexadecimal number.
- `operation` — displays the [operation](#Operations-displayed-by-the-prototype) currently being executed by the processor.
## Операции, отображаемые прототипом
## Operations Displayed by the Prototype
Соответствие типа инструкции отображаемой операции:
Mapping of instruction types to displayed operations:
1. Вычислительные — соответствует опкодам вычислительных операций АЛУ.
1. Инструкция загрузки константы — `LI` (от **l**oad **i**mmediate).
1. Инструкция загрузки из внешних устройств — `IN` (от **in**put).
1. Безусловный переход — `JUMP`.
1. Инструкций условного перехода — соответствует опкодам операций сравнения АЛУ.
1. Computational instructions — corresponds to the opcodes of ALU computational operations.
1. Load-immediate instruction — `LI` (from **l**oad **i**mmediate).
1. Load-from-external-device instruction — `IN` (from **in**put).
1. Unconditional jump — `JUMP`.
1. Conditional branch instructions — corresponds to the opcodes of ALU comparison operations.
Во время исполнения вычислительных инструкций и инструкций условного перехода могут встретиться нелегальные операции (отображается как `ILL`, от **ill**egal). Операция считается нелегальной в следующих случаях:
During the execution of computational instructions and conditional branch instructions, illegal operations may be encountered (displayed as `ILL`, from **ill**egal). An operation is considered illegal in the following cases:
- Если в поле инструкции, отвечающем за операция АЛУ, указана битовая последовательность, не входящая в диапазон допустимых значений.
- Если инструкция является вычислительной, но в поле инструкции, отвечающем за операция АЛУ, указана битовая последовательность, соответствующая операции, вычисляющей флаг. И обратный случай.
- If the ALU operation field of the instruction contains a bit pattern that is not within the range of valid values.
- If the instruction is a computational instruction but the ALU operation field contains a bit pattern corresponding to a flag-computing operation, or vice versa.
Инструкция `0 0 11 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx` отображается как `NOP` (от **n**o **op**eration).
The instruction `0 0 11 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx` is displayed as `NOP` (from **n**o **op**eration).
Соответствие операции ее отображению на семисегментных индикаторах представлено на _рис. 2_:
The mapping of operations to their representation on the seven-segment displays is shown in _Fig. 2_:
!['../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_cobra_operations.drawio.svg'](../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_cobra_operations.drawio.svg)
_Рисунок 2. Соответствие операции ее отображению на семисегментных индикаторах._
_Figure 2. Mapping of operations to their representation on the seven-segment displays._
## Демонстрационная программа
## Demo Program
В качестве демонстрационной программы, предлагается использовать [program.mem](../program.mem). Описание ее работы можно прочитать в разделе [#финальный обзор](../#Финальный-обзор).
The recommended demo program is [program.mem](../program.mem). A description of how it works can be found in the [#final-overview](../#Final-overview) section.