wordpress站点前台请求数过多,随州便宜做网站,网站开发开源框架,wordpress原创公司主题从设计 CPU、制作原型机、最终成品到软件编程#xff0c;19 岁极客小伙用了整整两年的时间。RISC-V 是一个基于精简指令集#xff08;RISC#xff09;原则的开源指令集架构#xff08;ISA#xff09;#xff0c;它是对应开源软件运动的一种「开源硬件」。该项目于 2010 年… 从设计 CPU、制作原型机、最终成品到软件编程19 岁极客小伙用了整整两年的时间。RISC-V 是一个基于精简指令集RISC原则的开源指令集架构ISA它是对应开源软件运动的一种「开源硬件」。该项目于 2010 年始于加州大学伯克利分校项目贡献者是该大学以外的志愿者和行业工作者。RISC-V 指令集的设计考虑了小型、快速、低功耗的现实情况来实做但并没有对特定的微架构做过度的设计。与大多数指令集相比RISC-V 指令集可以自由地用于任何目的允许任何人设计、制造和销售 RISC-V 芯片和软件。2021 年 4 月初一位热衷于自制 CPU 的 19 岁极客小伙 Filip Szkandera自己设计和制造出了 32 位功能性 RISC-V CPU并构建了与其他自制计算机不同的个人计算机「菠萝一号Pineapple ONE」。从设计、调试和安装 CPU 和所有硬件Filip 整整花了两年时间。Filip 还受邀在东京举办的 RISC-V Days Tokyo 2021 Spring 上做了演示他也成为了该会议自 2017 年举办以来最年轻的演示者。创建者 Filip Szkandera。整体来看「菠萝一号」是由 8 块正方形打印电路板垂直堆叠组成每块边侧高度约为 10 厘米外加一个 VGA 显示接口卡。一共使用了 230 多个集成电路大多数是 74HCT 系列逻辑芯片。示意图如下32 位 RISC-V CPU 的规格如下最大时钟速度500kHz程序内存512kB内存 512kB闪存 512kBVGA 输出200×150px黑白2 个 8 位输入端口2 个 8 位输出端口目前「菠萝一号」计算机支持的命令包括HELLO、HI、PEEK ADDRESS、POKE ADDRESS DATA、SYSTEM INFORMATION、CLEAR 等。此外虽然 CPU 的运行速度仅有 500kHz但玩个贪吃蛇游戏还是绰绰有余的Filip 在一篇博客中介绍了他从设计 CPU、制作原型机、输入 / 输出端口、最终成品到软件编程的技术细节下文以第一人称叙述。设计自己的 RISC-V CPU此前我在 Youtube 上发现了电子爱好者 Ben Eater 自制 CPU构建著名的 8 位计算机和经典的 6502 微处理器的相关教程所以非常着迷也就有了自制 CPU 的想法。然而我觉得对于 CPU 基础知识了解的还不够因此又观看了 Google Robotics 软件工程师 Robert Baruch 的教程视频他只使用了基本逻辑元件构建了 32 位 RISC-V CPU。之后我便开始在一个名为「Logisim-Evolution」的项目中制造自己的 RISC-V CPU。我给自己设定的目标是不使用任何微控制器或 FPGA只使用基本的分立逻辑元件。编译器支持的最基础 RISC-V CPU 必须包含扩展「整数I」且至少为 32 位。此外我还需要安装一个 VGA视频图形阵列输出卡。我花了整整 6 个月的时间在 Logisim 项目上终于得到一个可运行的程序模拟。下一步绘制所有模块的原理图、从 JLCPCB 网站上购买所有的 PCB印制电路板并重新设计。由于这是我首次购买 PCB担心搞砸一切于是决定在设计过程中分模块处理一次选购几个以免自己应接不暇。Logisim-Evolution 项目中的模拟原理图如下经过了两轮设计最后只剩下几个模块需要处理其中一个是直接生成器immediate generator。当我绞尽脑汁想将它从模拟转化为合适的原理图时发现自己犯了一个致命错误完全不清楚模拟是如何运行的。幸运的是修复起来也没有那么困难于是对已经制作完成的 PCB 做了改进。原型机接下来我将开源电子原型平台 Arduino 连接到每个 PCB 的输入端、同时监控输出端并与预测端prediction做对比从而对这些 PCB 进行测试。设置好之后一切就可以自动运行了。每次测试都至少持续数个小时。当我准备好将所有 PCB 整合到一块时模块也已经间隔地安装在了木头上并使用 3D 打印垫片spacer来固定。接着上传了一个测试程序并开始测试。原型机示意图如下Arduino 平台仅用来调试没有在最终成品中使用。尽管我单独测试了每个 PCB但首次尝试还是失败了这不足为奇。我又不得不花费大量时间来找失败的原因找出了一些错误如很难发现的时序问题。输入 / 输出端口我构建的 RISC-V CPU 拥有两个 8 位输入端口和两个 8 位输出端口你可以通过 RJ50 连接器在前板上访问。此外顶部模块上有一个 7 段式显示器7-segment display它与一个可以通过程序访问的寄存器相连。至于与 VGA 显示器的连接我受 Ben Eater 的启发构建了一个 VGA 卡。VGA 的输出分辨率是 200×150 像素黑白显示。虽然我想实现彩色显示但需要使用大型 V-RAM太贵了也就放弃了。下板board将显示存储在 EEPROM带电可擦可编程只读存储器型号 39SF010A中的静态图像。我在最终成品中使用到了双端口 SRAM静态随机存取存储器。我还构建了一些演示用的 I/O 模块它们在末端都有 RJ50 连接器。PS/2 解码器是买的现成的我没有时间自己制作。最终成品让原型机运行不太容易在大约 5 个月的时间后我终于成功了。我又重新设计了所有的 PCB修复错误并将这些 PCB 以塔状结构堆叠所以每个模块仅用针座pinheader相连接。重新设计 PCB 大约花了 3 个月的时间然后对最终的 PCB 进行有序排列。此外我还设计并使用 Prusa i3 3D 打印机打印了一个圆柱体外壳足以容纳所有的 PCB 和 I/O 连接器这样也可以将键盘和 VGA 显示器直接连接到计算机。最终成品左无圆柱体外壳右安装圆柱体外壳。最终成品的组件拆卸方框图编程最后在经过了数百小时的设计、焊接和调试我终于看到了成功的曙光。在好友 Jan Vykydal 的帮助下我设置了一个兼容 RISC-V 且运行良好的编译器使用 C 语言编写了一些系统软件和 demo 程序。这个编译器可以生成机器代码我使用一个 Python 脚本来接收代码并 flash 入 CPU 内存。我还创建了一个具有一些有用函数的库代码如下Pineshell利用这个库我创建了一个简单的 shell 程序这样可以通过「与其中一个输入端口相连的 PS/2 键盘」来实现与该程序的交互。我使用带有模块的 PS/2 键盘将输入信号解码为 8 位。大功告成来源机器之心参考链接https://riscv-association.jp/en/2021/04/filip-szkandera/https://hackaday.io/project/178826-pineapple-one/detailshttps://www.youtube.com/watch?vNUAVKNVrPh0t16shttps://spectrum.ieee.org/geek-life/hands-on/build-a-riscv-cpu-from-scratch#推荐阅读#专辑|Linux文章汇总专辑|程序人生专辑|C语言我的知识小密圈关注公众号后台回复「1024」获取学习资料网盘链接。欢迎点赞关注转发在看您的每一次鼓励我都将铭记于心~嵌入式Linux微信扫描二维码关注我的公众号点点在看让我知道你喜欢今天的内容
