APS/Labs/03. Register file and memory/board files

Проверка работы регистрового файла на ПЛИС

После того, как вы проверили на моделировании регистровый файл, вам необходимо проверить его работу на прототипе в ПЛИС.

Инструкция по реализации прототипа описана здесь.

На рис. 1 представлена схема прототипа в ПЛИС.

Рисунок 1. Структурная схема модуля nexys_rf_riscv.

Описание используемой периферии

Периферия показана на рис. 2.

Рисунок 2. Периферия, доступная прототипу.

• Переключатели и кнопки.

  Для работы с регистровым файлом необходимо выставлять сигналы адресов и данных. У платы недостаточно переключателей для такого количества входов регистрового файла, поэтому адреса и данные задаются одним источником ввода:

  1. Ввод адресов (read_addr1_i/read_addr2_i/write_addr_i) регистрового файла осуществляется через переключатели SW[14:0]. Соответствие следующее:

     • SW[ 4: 0] — write_addr_i
     • SW[ 9: 5] — read_addr2_i
     • SW[14:10] — read_addr1_i

     Для того чтобы выставить введенные адреса на входные порты регистрового файла, необходимо нажать кнопку BTND (addr_en на рис. 2). Таким образом, происходит запоминание адресов в элемент памяти.

  2. Ввод данных (write_data_i) регистрового файла осуществляется через переключатели SW[15:0]. Таким образом, можно выставить только младшие 16 бит данных. Для записи введенных данных по адресу write_addr_i используется кнопка BTNR (we на рис. 2).

• Светодиоды

  Светодиоды LED[14:0] отображают адреса (read_addr1_i/read_addr2_i/write_addr_i), которые выставлены в данный момент на порты регистрового файла:

  • LED[ 4: 0] — write_addr_i
  • LED[ 9: 5] — read_addr2_i
  • LED[14:10] — read_addr1_i

• Семисегментные индикаторы

  На левом блоке семисегментных индикаторов (индикаторы 7-4) отображется значение младших 16-ти бит порта read_data1_o, а на правом блоке семисегментных индикаторов (индикаторы 3-0) отображается значение младших 16-ти бит порта read_data2_o.

  Числа отображаются в шестнадцатеричном формате.

Выполнение операций с регистровым файлом на прототипе

Доступные операции: запись, чтение.

• Запись

  Рассмотрим последовательность действий, которые надо осуществить для записи в регистровый файл, на примере.

  1. Запишем значение 0x1234 в регистр 5.

     1. Сразу после прошивки, как видно по негорящим светодиодам, на портах регистрового файла выставлены нулевые адреса. Нам нужно изменить адрес записи, поэтому выставим на переключателях значение 5 и нажмем кнопку BTND (см. рис. 3).

        

        Рисунок 3. Выставление адреса 5 на порт write_addr_i регистрового файла.

        Обратите внимание: на светодиодах сразу после нажатия кнопки отображается адрес 5.

     2. Чтобы записать данные в указанный (пятый) регистр, выставим на переключателях значение 0x1234 и нажмем кнопку BTNR (см. рис. 4).

        

        Рисунок 4. Запись 0x1234 в регистр 5.

  2. Запишем значение 0x5678 в регистр 6.

     1. Выставим на блок переключателей, отвечающих за порт записи, значение 6 и нажмем кнопку BTND (см. рис. 5).

        

        Рисунок 5. Выставление адреса 6 на порт write_addr_i регистрового файла.

        Обратите внимание: на светодиодах сразу после нажатия кнопки отображается адрес 6.

     2. Чтобы записать данные в указанный (шестой) регистр, выставим на переключателях значение 0x5678 и нажмем кнопку BTNR (см. рис. 6).

        

        Рисунок 6. Запись 0x5678 в регистр 6.

• Чтение

  Рассмотрим последовательность действий, которые надо осуществить для чтения из регистрового файла, на примере. Прочитаем из регистров 5 и 6 заранее записанные значения 0x1234 и 0x5678 соответственно и выведем его на оба блока семисегментных индикаторов 7-0 и 3-0.

  Выставим значение 5 и 6 на блоки переключателей ra1 и ra2 (см. рис. 2) соответственно, и нажмем кнопку BTND, чтобы обновить адрес значением с переключателей (см. рис. 7).

  

  Рисунок 7. Чтение из регистров 5 и 6.

  Обратите внимание на то, что для чтения достаточно выставить нужный адрес на порт регистрового файла, и содержимое регистра оказывается считанным.

Note

Кнопка сброса CPU_RESETN не сбрасывает содержимое регистрового файла, т.к. сигнал сброса не заведен в модуль регистрового файла, а модуль nexys_rf_riscv самостоятельно его не сбрасывает. Для сброса можно осуществить перепрошивку ПЛИС.

Попробуйте записать информацию в нулевой регистр, затем по другим адресам. После чего считайте записанную информацию и убедитесь, что она соответствует той, которую вы записывали (с учетом особенностей регистрового файла RISC-V).