[经验]

从零开始学RISC-V之初探IFU

ben111

2020-8-13 15:18:33

1225 RISC-V

00_core和xf100_inst_ram两个模块，分别对于cpu core和IRAM。
xf100_core包含xf100_ifu和其他模块（暂时用不到）。

例化完成之后，就可以执行加载与仿真了。

加载与仿真

首先在tb/tb_top.v文件里添加对IRAM的上电初始化操作。

// initial instruction ram.
`define INSTR_RAM u_xf100_soc.inst_ram.u_gnrl_inst_ram
integer i;
reg [7:0] instr_mem [0:16384*4-1];

initial begin
$readmemh("../../riscv-tools/riscv-tests/isa/generated/rv32ui-p-add.verilog",instr_mem);

for (i=0;i<16384*4;i=i+1) begin
`INSTR_RAM.ram_r = instr_mem;
end

end

修改vsim/Makefile中的install部分，让新建的.v代码文件能被编译工具识别。需要注意的是此处的路径千万不能出错，否则会在编译过程中出现模块未定义的错误。

install:
mkdir -p ${SIM_DIR}/install/tb
mkdir -p ${SIM_DIR}/install/rtl/${CORE}
cp ${SIM_DIR}/../tb/tb_top.v ${SIM_DIR}/install/tb/ -rf
cp ${SIM_DIR}/../../design ${SIM_DIR}/install/rtl/${CORE}/ -rf

其余改动，你可以根据自身使用工具的情况自行修改。再次提醒注意各个文件的路径，包括存储路径，或者编译过程中使用的其他路径。一般而言，出现模块未定基本上都是这类原因。

上述改动完成之后，就可以运行仿真并查看波形了。实例波形图如下：

从图中可以看出，Addr（注，此处只使用了15bit），按照步长4依次递增。同时从IRAM中返回该地址对应的指令数据。该数据可以与dump文件，也就是程序的反汇编文件对比，用于后续代码的调试。
下一步，我们将进入指令的执行模块，看看第一条加法指令到底是如何被执行的。

总结一下

IFU主要功能是从指定地址获取指令数据，并自行预测下一次读取指令的地址。有可能会预测错误，所以会产生一定的代价，IFU的设计目标之一是减少预测的准确率，并同时降低错误预测代价。
valid-ready握手机制在此处刚刚露了脸，但是由于仅仅只有IFU，因此其作用并未显现，但该机制是保证CPU功能的核心，需要注意。