Anccend
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192e28795a
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实现 MMIO,LED 显示从 ecall 改为内存映射存储
cpu21_mmio.v(新增)
- 在 MEM 级做地址译码,把外设寄存器映射进数据地址空间;目前实现 LED 数据
寄存器(地址由顶层 parameter LED_ADDR 指定,默认 0x0000_1000,位于 4 KB
数据 RAM 之外,不会与 RAM 冲突);
- 地址译码按“字”对齐:同一 32 位寄存器内任意字节偏移都算命中,具体修改
哪几个字节由 wstrb 决定,因此 sw 写全字、sb 只写单字节(与 RAM 字节写
语义一致);
- 读命中时由顶层用 rdata_o 取代 data_rdata_i,从而支持把 LED 值读回;
- led_valid_o 在写入后拉高一拍,作为“本周期有 LED 写入”的指示。
cpu21_riscv_redirect_int_bpb.v
- 顶层参数新增 LED_ADDR;例化 cpu21_mmio 并新增访存读数据选择
mem_rdata = mmio_rdata_hit ? mmio_rdata : data_rdata_i(MEM/WB 捕获用它);
- 删除 ecall 驱动的 LED 逻辑(原 ex_led_event 与 led_data_q/led_valid_q 寄存器
移入 MMIO 模块),LED 输出端口改由 cpu21_mmio 驱动;
- ecall 保留停机语义:a7==34 的历史“显示”调用保留为无操作,其余(如 a7=10)
仍置 halted_o。
测试资产
- tools/rv_asm.py:print 伪指令改为“lui t6,LED_ADDR>>12 + sw a0,0(t6)”(写 MMIO
LED 寄存器,仍需两个字);新增 sb 支持;文末说明同步更新;
- testbench/programs/mmio_test.asm + mmio_test.expected(新增):覆盖全字写、
读回、字节写三种情况;
- isa_test.asm / lui_test.asm 迁移到 MMIO 输出方式;
- 两个 testbench 的 RAM 模型处注明 MMIO 区域不属于 RAM。
验证(xsim,按提交后的正式路径生成 hex)
- mmio_test:4 项输出全部匹配(12345678 / 12345678 / ffffffff / ffff7fff,
最后一项为 sb 覆盖 led[15:8] 后读回);
- isa_test:24 项输出与 isa_test.expected 逐项一致;lui_test:4 项输出正确;
- 中断测试程序回归:IRQ1@cyc85、IRQ2@cyc266、IRQ3@cyc447 与改动前一致,
FINAL 统计完全一致(stalls=11 bubbles=297 cond_taken=648 pred_ok=663
pred_fail=102,6003 周期);
- benchmark 长仿真回归:FINAL 统计与改动前完全一致(stalls=3195 bubbles=6955
cond_taken=8857 pred_ok=9455 pred_fail=1050,60000 周期),且 LED 输出次数为 0,
确认 ecall 已不再驱动 LED;
- cpu21_mmio.v 已加入 Vivado 工程 sources_1。
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2026-09-13 16:30:57 +08:00 |
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Anccend
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266ec6a049
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重构:按功能拆分流水线模块、修复 BLT 指令、注释中文化
1) 模块拆分(便于单独仿真调试)
把原来单文件的三模块结构按功能拆成 10 个独立文件,顶层只保留五级流水
寄存器、子模块例化、PC/IF-ID/ID-EX 控制优先级与对外输出:
cpu21_riscv_alu.v 组合 ALU(result2 用于 MUL 高位/余数)
cpu21_bpb_8.v 8 项全相联分支目标缓冲
cpu21_riscv_decoder.v ID 级组合译码器
cpu21_riscv_regfile.v 寄存器堆(写优先旁路)
cpu21_riscv_forward_unit.v EX 级前递网络
cpu21_riscv_store_unit.v EX 级存储数据对齐(sw/sb)
cpu21_riscv_branch_unit.v EX 级控制流裁决
cpu21_riscv_hazard_unit.v load-use 冒险与停顿/冲刷判定
cpu21_riscv_irq_ctrl.v 中断优先级、ustatus/uepc、嵌套返回栈
cpu21_riscv_perf_counters.v 性能计数器
已把上述文件加入 Vivado 工程 sources_1;端口、时序与行为经 xsim 对同一
ROM 逐周期回归验证,统计量完全一致。
2) 修复 BLT 指令(真值表第 28 行:opcode IR[6:2]=0x18、funct3=100、ALU_OP=SLT)
此前 funct3=100 未译码,blt 被当作空指令执行,于是
`blt s1,zero,loop` 的循环只执行一次就顺序落到退出代码并停机
(现象:只输出第一个值后就不再运行)。
- cpu21_riscv_decoder.v:新增 blt_o,OP_BRANCH 接受 funct3=100,
并按真值表给出 ALU_SLT(beq/bne 仍为 SUB,bltu 仍为 SLTU)
- cpu21_riscv_branch_unit.v:新增 blt_i,用有符号比较
$signed(src1) < $signed(src2) 裁决
- cpu21_riscv_redirect_int_bpb.v:新增 idex_blt_q 流水寄存器,
IF 级 f_is_branch 纳入 funct3=100,使 blt 也参与 BPB 预测
验证:blt 小程序正确输出 -3/-2/-1 后停机(cond_taken=2);
benchmark 第 [4] 段完整输出 fffffff1..ffffffff;
中断测试程序的中断入口与停留周期与改动前一致。
3) 注释中文化
- cpu21_riscv_redirect_int_bpb.v 及全部新增子模块使用中文注释;
- testbench/tb_cpu21_riscv_redirect_int_bpb.v 与新增的 tb_no_intr.v
注释全部译为中文。
- testbench/tb_no_intr.v:与中断测试平台同框架但不注入 irq 脉冲的对照
测试平台(修复其 $dumpvars 引用了不存在的模块名,并改用 tb_no_intr.vcd
避免与另一个 TB 的波形文件互相覆盖)。
4) 其他
- testbench/tb_cpu21_riscv_redirect_int_bpb.v 的默认 ROM_FILE 改为
cpu21_riscv_redirect_int_bpb_rom.hex(中断测试程序);
- cpu21_riscv_redirect_int_bpb说明.md 增补"文件与模块划分"章节与 BLT 说明;
- 真值表.txt 移动到 testbench/programs/ 下。
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2026-09-12 18:48:31 +08:00 |
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