RISC-V CPU设计:从指令集到RTL实现培训课程
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培训对象: CPU设计工程师、处理器架构师、计算机体系结构研究人员、RISC-V爱好者。
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培训目标:
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培训内容介绍:
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一、RISC-V指令集架构概述: 了解RISC-V的模块化设计理念,掌握基础整数指令集(RV32I)的指令格式和编码。
二、RISC-V扩展指令集: 了解M扩展(乘除)、F扩展(单精度浮点)、C扩展(压缩指令)的内容和适用场景。
三、单周期处理器设计: 设计数据通路(取指、译码、执行、访存、写回)和控制单元,实现单周期CPU。
四、流水线处理器基础: 理解流水线的基本概念(IF、ID、EX、MEM、WB),分析流水线冒险问题。
五、流水线冒险解决: 实现前递(Forwarding)解决数据冒险,实现分支预测解决控制冒险。
六、哈佛架构与冯诺依曼架构: 对比哈佛架构(指令与数据分离)与冯诺依曼架构的优缺点,选择适合的架构。
七、存储器子系统设计: 设计指令存储器、数据存储器接口,集成Cache控制器。
八、异常与中断处理: 实现异常处理机制(非法指令、地址越界),集成中断控制器响应外部中断。
九、总线接口设计: 设计处理器总线接口(AXI/AHB),连接外部存储器和外设。
十、指令集仿真器(ISS)开发: 使用C++/Python开发指令集仿真器,验证指令执行的正确性。
十一、FPGA原型验证: 将RISC-V处理器综合到FPGA,下载程序运行,使用串口输出验证功能。
十二、实战项目:五级流水线RISC-V CPU设计: 完成从指令集选择、RTL实现、仿真验证到FPGA原型验证的全流程。
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