一种可重用RISCV验证平台的设计与实现

随着全球芯片技术的飞速发展,处理器的性能逐渐成为了制约各公司前进的短板。而RISCV开源处理器是一种新的精简指令集架构,与其他处理器最大的不同之处在于:它采用模块化的指令集,更易于扩展和组装。然而,目前可重用RISCV的验证平台还不成熟,这可能会造成验证不够充分且效率低等问题。为此,文中设计一种基于通用验证方法学(UVM)的可重用RISCV验证平台。该平台使用UVM搭建一整套RISCV验证环境,包括随机汇编指令自动生成平台、GNU编译器套件(GCC)对汇编指令的编译、C++参考模型的运行、RISCV处理器的运行和结果监测、Python脚本对最终结果的比较以及代码和功能覆盖率的收集等。同时,利用VCS和Verdi等EDA工具对RISCV处理器进行仿真功能测试。结果表明,所搭建的验证环境能够快速、有效地验证RISCV设计的正确性,且可重用程度高,可以更加全面快速地完成RISCV处理器的验证工作。

基于RISCV和MAX2830的无线通信平台设计

设计了基于RISCV和MAX2830的无线通信系统架构。采用开源RISCV软核作为主控单元,其指令架构精简易于集成拓展;对于数字基带单元,基于FPGA平台进行通信算法移植优化研究,设计采用了开放式自有协议结构并兼容BLE通信协议。针对射频前端收发单元,设计了基于MAX2830的射频方案实现无线信号收发电路。对系统平台进行通信测试验证,性能指标满足设计需求,接收灵敏度达-88 dBm,最大发射功率达19 dBm。该软件无线平台通过FPGA可编程逻辑实现模块化设计和动态重构通信模式,适用于多种通信场景。

夯实嵌入式赛道,RISCV产业大有可为

本文阐述了RISCV处理器产业的现状、标准制定和高性能计算方面的最新进展,重点介绍了包括操作系统、工具链、高校教育和电子大赛在内的生态建设情况。应用层面着重阐述了RISCV在汽车处理器方面的研发成果,论文最后分享了笔者对我国RISCV产业发展的思考。

RISCV指令集的SM4专用协处理器设计

针对进口信息产品存在安全隐患以及RISCV架构在安全领域产品严重缺乏的问题,设计了一种可以提高SM4密码算法运算效率且完全自主可控的协处理器。协处理器采用三级流水线结构提高指令执行效率,扩展5条自定义指令用于完成SM4运算,内部封装SM4运算单元以减小对数据通路的影响、便于后续扩展。借助FPGA开发板,在50 MHz的时钟频率下进行验证。验证结果表明,与无指令扩展的处理器相比,本设计密钥扩展运算效率提高了5.8倍,加密运算效率提高了5.5倍,解密运算效率提高了6.4倍,所提出的方案可显著提高SM4运算效率。

用于像素阵列扫描控制的低功耗RISCV处理器

在高能物理实验中,需要在探测器范围内准确测量粒子的时间和位置信息,因此需要大型像素阵列。当像素探测器在有限的区域内形成统一的模块时,多控制器互连和像素阵列的控制将变得复杂。文中提出了一种可重构的数字读出系统来克服这个问题。处理器包括三部分:核心模块、通信接口和像素扫描阵列。处理器的核心模块是基于RISCV指令集的低功耗CPU;通信接口能够在核心控制器之间进行数据交换和程序烧录;像素扫描阵列支持256×256像素点,并且扫描面积和像素阈值可以根据不同情况下的要求进行配置。该原型已成功建立并通过仿真验证,130 nm工艺下处理器面积为7.68 mm^(2),在40 MHz频率下的动态功耗为53.0249 mW。

基于RISCV架构的CORDIC指令集设计与实现

本文提出了一种基于RISCV架构的CORDIC指令集及实现方法,可直接减少执行的指令数量,通过采用独热码编码来减少译码逻辑资源的消耗,通过复用处理器算术逻辑单元来减少算术逻辑资源的消耗,通过预存特殊角度结果来减少计算时间,通过优化选择电路来提高工作频率。该方法在Zynq 7020平台上进行了实现。结果表明,相较于使用基础处理器指令计算的方法,指令数量压缩了97%,计算时间减少了43%;相较于传统CORDIC电路进行计算的方法,寄存器资源减少了79%,工作频率提升了65%,计算时间减少了39%。

RISCV架构的一种指令自动对齐电路

基于RISCV指令集架构实现了一种指令自动对齐电路。该电路可以将指令缓存发送过来的32位指令数据进行分解,从中解析出正确的指令。当指令缓存发送过来的32位指令数据对应的地址不是4字节对齐时(地址的低两位不是00)时,该电路可以自动将下一拍取指令数据的地址对齐到4字节,同时给出指令是否有效的指示标识;当指令地址4字节对齐时,该电路对指令数据进行分析,给出指令有效的标识、指令和对应指令的实际地址。给出的指令对齐电路的延时为4级两输入逻辑门,适用于高频标量处理器的前端取指令电路。

一种基于HXDSP2441的网卡驱动实现方法

研究了RISCV架构HXDSP2441系列芯片的网卡设备通信流程。为满足嵌入式操作系统开发的需求,提出了一种基于HXDSP2441芯片的网卡驱动程序的实现方法,依据C910核的HXDSP2441芯片,对该芯片的网络通信方法进行设计,并通过实验验证该方法的可行性。