Toy CPU 2022

基于 RV32I 指令集。

实现框架

Memory Controller
Instruction Cache
Instruction Fetcher
- With Branch Predictor
Issue Module
Reservation Station
Reorder Buffer
Load and Store Buffer
Register File

To Do

运行效率

目前版本问题：testsleep.c 睡的时长偏小，且 sleep(2000) 时实际睡眠 clk 不足 1.9 s。

上一版本问题：睡眠正常但运行时间过慢（heart.c 1968 s）。经严格控制变量后发现问题不在 Branch Predictor 而在于以下 Warning：

WARNING: [Synth 8-4767] Trying to implement RAM 'valid_reg' in registers. Block RAM or DRAM implementation is not possible; see log for reasons.
Reason is one or more of the following :
	1: Invalid write to RAM. 
	2: Unable to determine number of words or word size in RAM. 
	3: No valid read/write found for RAM. 
RAM "valid_reg" dissolved into registers

产生该 Warning 是因为某种不规范的初始化方式。

上板频率 100 MHz，WNS = -0.721 ns。

测试点名称	运行时间（s)
array_test1	0.018041
array_test2	0.007438
basicopt1	0.018451
bulgarian	1.731970
expr	0.009880
gcd	0.006399
hanoi	3.545234
heart	586.205736
looper	2.008588
lvalue2	0.014634
magic	0.033122
manyarguments	0.016577
multiarray	0.017369
pi	1.608805
qsort	6.536273
queens	3.126208
statement_test	0.004048
superloop	0.014961
tak	0.072251
testsleep	10.008813
uartboom	0.784658

难调的 bug

懒得整理了，见草稿。

WSL2 上板指引

Microsoft 官方文档：https://learn.microsoft.com/zh-cn/windows/wsl/connect-usb

upd on 1/1/2024: USBIPD-WIN 工具的命令格式有更新，见工具仓库 readme。

预备

根据官方文档先完成 USBIPD-WIN 与 USBIP tools and hardware database in Linux 的安装。

将 `.bit` 文件写入板中

在使用数据线连接好 FPGA 板后根据助教的文档操作即可。

连接 FPGA 板至 WSL2

注：接下来需要注意命令的运行环境（以粗体注明）。

以管理员模式打开 PowerShell，输入以下命令列出所有连接到 Windows 的 USB 设备。
```
usbipd wsl list
```
upd on 1/1/2024: 目前 USBIPD 版本下对应命令均需去掉 wsl，即
```
upbipd list
```
找到 FPGA 板（设备名称应该是 USB Serial Converter A, USB Serial Converter B）的 bus ID，然后执行
```
usbipd wsl attach --busid <busid>
```
upd on 1/1/2024: 目前 USBIPD 版本下首次 attach 前需要先执行
```
usbipd bind --busid <busid>
```
之后 attach 无需再次 bind。且目前版本下 attach 后需要带上参数 --wsl，即
```
usbipd attach --busid <busid> --wsl
```
在 WSL 中，可以使用以下命令确认是否连接成功。
```
lsusb
```

修改 `run_test_fpga.sh` 的端口

与 WSL1 不同，应为 /dev/ttyUSB1（或者可能为其它数字，可以通过 attach 前后 ls /dev/ 大致辨别）。

访问权限

通常情况下 attach 至 WSL2 的设备是不允许非 root 用户访问的。有几种方案：

配置 udev 规则。~~我不会（）~~
使用你喜欢的方式直接修改设备文件权限，例如
```
sudo chmod 777 /dev/ttyUSB1
```
不过在该种方法下，每次重新连接设备时都要执行一遍。

之后理论上便可成功执行 ./run_test_fpga.sh 来测试你的硬件代码。

断开连接（或需要 reprogram 时）

当你需要对 FPGA 板重新编程时，需将板重新连回 Windows 中。在 PowerShell 下执行

usbipd wsl detach --busid <busid>

upd on 1/1/2024: 目前 USBIPD 版本下对应命令均需去掉 wsl，即
usbipd detach --busid <busid>

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Toy CPU 2022

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运行效率

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