僅5,000行Verilog代碼的RISC-V內(nèi)核，支持Linux，性能接近486
2020-02-20 14:59:45 EETOP
東京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院的一個(gè)團(tuán)隊(duì)中開發(fā)了一種可移植且具有Linux功能的RISC-V片上系統(tǒng)（SoC），僅用5,000行Verilog代碼即可實(shí)現(xiàn)。
“ RISC-V是一種開放的，免版稅的指令集架構(gòu)，已在加利福尼亞大學(xué)伯克利分校開發(fā)。使用RISC-V的處理器可以自由設(shè)計(jì)和發(fā)布，”該團(tuán)隊(duì)在背景技術(shù)中解釋道。“因此，到目前為止，已經(jīng)發(fā)布了各種處理器內(nèi)核和片上系統(tǒng)（SoC）。但是，有一些便攜式的RISC-V公共計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以運(yùn)行Linux操作系統(tǒng)。
“在本文中，我們以Verilog HDL設(shè)計(jì)了針對(duì)FPGA的可移植的支持Linux的RISC-V片上系統(tǒng)（SoC）。該系統(tǒng)可以在具有較少硬件資源的FPGA上實(shí)現(xiàn)，并可以在低成本FPGA上實(shí)現(xiàn)。”
RVSoC占用了非常少的FPGA資源
最終的設(shè)計(jì)被稱為RVSoC，它實(shí)現(xiàn)了32位RV32IMAC指令集體系結(jié)構(gòu)，并提供了帶有內(nèi)存管理單元（MMU）的12級(jí)流水線-對(duì)于引導(dǎo)Linux并非嚴(yán)格要求，因?yàn)閮?nèi)核在事件中支持手動(dòng)內(nèi)存映射沒有可用的硬件MMU，但除了最基本的可能用途之外，它絕對(duì)是所有其他產(chǎn)品的必備品。盡管如此，該設(shè)計(jì)僅以5,000行Verilog HDL出現(xiàn)。
團(tuán)隊(duì)承諾：“我們計(jì)劃發(fā)布設(shè)計(jì)的RVSoC的RTL代碼，作為一種開放且免版稅的RTL設(shè)計(jì)。” “由于RVSoC是一種支持Linux并使用少量硬件資源的系統(tǒng)，因此可以應(yīng)用于各種用途。RISC-V的一個(gè)特點(diǎn)是它為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)開發(fā)人員提供了擴(kuò)展指令的空間。擴(kuò)展性可能是特定于應(yīng)用程序的加速器的基本要求，并且可以實(shí)現(xiàn)更專業(yè)的指令集。
RVSoC的性能介于386和486處理器之間
“通過添加獨(dú)特的指令以及相關(guān)軟件的開發(fā)，節(jié)省資源的RVSoC可以適用于各種加速器和特殊處理器內(nèi)核的實(shí)現(xiàn)。RVSoC的Verilog HDL代碼中的行數(shù)約為5,000，并且相對(duì)而言易于理解具有Linux功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整個(gè)實(shí)現(xiàn)。因此，它適合用作計(jì)算機(jī)科學(xué)教育的示例計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。”
該論文將在IEICE信息與系統(tǒng)交易雜志上發(fā)表。
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