marplyn / processor-systems-architecture

МИЭТ, курс "Архитектуры процессорных систем"

Цикл лабораторных работ курса "Архитектуры процессорных систем"

Обзор лабораторных работ

Курс Архитектур процессорных систем включает в себя цикл из 4 лабораторных работ, в течение которых используя язык описания аппаратуры Verilog HDL на основе FPGA (ПЛИС, программируемая логическая интегральная схема), с нуля, последовательно, создается программируемое устройство – процессор.

1. Сумматор. Verilog HDL (Adder)

На первой лабораторной работе изучаются базовые конструкции языка описания аппаратуры Verilog HDL, с помощью которого разрабатывается цифровой сумматор из примитивных логических вентилей, который, в последствии, конфигурируется в ПЛИС и его работа проверяется на отладочном стенде.

2. Арифметико-логическое устройство (ALU)

На второй лабораторной изучаются новые конструкции языка Verilog HDL, на основе которых разрабатывается блок арифметико-логического устройства (АЛУ). АЛУ - это устройство, на входы которого подаются операнды, над которыми нужно выполнить некоторую операцию (сложение, вычитание и тому подобное) и код операции, которую нужно выполнить, а на выходе появляется результат этой операции. Проще говоря АЛУ - это "калькулятор" процессора.

Для проверки правильной работоспособности АЛУ на языке Verilog HDL пишется testbench (тестовое окружение), которое автоматически проверяет корректность его реализации.

3. Регистровый файл и память (RF)

На третьей лабораторной разрабатываются элементы памяти для будущего процессора: память команд и регистровый файл. В памяти команд будет храниться программа, которую будет выполнять процессор. Регистровый файл - это маленькая память с данными, которые могут быть поданы непосредственно на АЛУ.

4. Простейшее программируемое устройство (PPD)

В рамках четвертой лабораторной работы из реализованных блоков собирается программируемое устройство с архитектурой CYBERcobra 3000 Pro 2.0, для которого пишется программа в машинных кодах, а результат запускается и проверяется на отладочном стенде с ПЛИС.