手写RISC-V处理器(1)

2023-08-28

由来

由于去年工作变动,有幸进入了芯片行业,但主要工作内容为基于RISC-V的嵌入式应用软件开发,几乎接触不到芯片设计的相关知识,然而随着工作的深入,越来越想探究一下运行在软件之下的CPU的世界,于是便产生了自己手写一个RISC-V处理器的想法,同时在博客里记录和分享一下自己学习和探索的过程。作为芯片设计领域的小白,深感道阻且长,幸运的是,有无数前辈们留下的足迹作为指引,再者说,事在认为,那就抖胆试一试吧。

思路

在尝试一个新的领域的时候,我会希望先从宏观上理一下思路,分解一下可能需要的做的1234,然后再按照这个思路一步一步向目标靠近。那么手写一个RISC-V处理器,需要哪些基础和步骤呢?

1. 计算机理论基础

这方面最经典的书籍应该是《深入理解计算机系统》,相信从事软件行业的人大部分都读过,在自己实现一个处理器的同时,再回过头来温习一下这本书,一定有不一样的收获。

2. 数字电子技术基础

这个在大学阶段相关专业都学过,我们需要理解和掌握组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计,以及一些基本概念。

3. Verilog语言

编程语言最终还是选择了Verilog,是目前比较主流的语言,语法比较容易上手,入门教程有很多,比如这里。

4. RISC-V指令集

我们需要非常熟悉RISC-V指令集,它的指令分类,构成、用法等,最直接的就是在处理器的译码执行阶段一定会用到。

5. FPGA开发平台

选择一个FPGA开发平台,目前主流的三大FPGA厂商是Xilinx、Altera、Lattice,可以根据自己的需要,选择购买一款对应的开发板,熟悉和掌握它的开发环境。

6. 芯片的bring up

这里需要熟悉汇编语言,熟悉和理解C运行环境前的准备工作。我们不仅要手写一个处理器,还要通过bring up让它真正运行起来。

小结

以上列举的是一些需要掌握的基础,可以针对性的进行学习和掌握,边做边学,我基本都是在上班通勤的路上学习这些理论基础,这里推荐大家读一下刘未鹏的暗时间,充分利用起暗时间,是我们业余时间学习的关键。

手写RISC-V处理器(1)的相关教程结束。