Как начать работать с MIPSfpga

MIPSfpga — это пакет, который содержит процессорное ядро в исходниках на Verilog, которое можно менять, добавлять новые инструкции, строить многопроцессорные системы, менять одновременно софтвер и хардвер и т.д. Его можно в целях эксперимента например запускать с частотой 1 такт в секунду и выводить наружу информацию о состоянии кэша, конвейера, и любых структур внутри процессора. При этом ядро MIPS microAptiv UP внутри MIPSfpga — это то же ядро которое например используется в платформе IoT Samsung Artik 1 и Microchip PIC32MZ, т.е. студенты получают возможность работать с тем же кодом, с которым работают инженеры в Samsung и Microchip.

MIPSfpga не предназначен для введения в предмет с абсолютного нуля. Для его плодотворного использования нужно чтобы студент уже знал основы цифровой схемотехники, умел бы программировать на Си и на ассемблере, а также представлял бы концепции микроархитектуры — конвейера, конфликтов конвейера и т.д. Желательно, чтобы до работы с MIPSfpga студент уже бы построил собственный простой процессор с нуля и мог бы сравнивать свой простой процессор с процессором, используемым в промышленности и совместимым с развитой экосистемой разработки.

Список того, что студенту желательно знать заранее, до начала работы с MIPSfpga, а также, наоборот, темы, изучению которых может помочь MIPSfpga, находится в посте:

По просьбе преподавателя одного из российских вузов выписал список тем, связанных с MIPSfpga


По просьбе преподавателя одного из российских вузов выписал список тем, связанных с MIPSfpga

Если студент и исследователь недостаточно владеет знаниями из списка, из можно освежить из книжки Дэвида Харриса и Сары Харрис «Цифровая схемотехника и архитектура компьютера», русский перевод которой можно бесплатно скачать по инструкции из поста:

Бесплатный учебник электроники, архитектуры компьютера и низкоуровневого программирования на русском языке


Бесплатный учебник электроники, архитектуры компьютера и низкоуровневого программирования на русском языке

Пакет MIPSfpga как таковой можно скачать по иструкции из поста:

Инструкция по скачиванию MIPSfpga


Инструкция по скачиванию MIPSfpga

Сначала желательно прочитать базовую презентацию в MIPSfpga_Fundamentals/Slides/MIPSfpga_LectureSlides.pdf

Потом можно просмотреть «MIPSfpga/MIPSfpga Getting Started Guide.pdf» — на нем не нужно зацикливаться; это популярное описание, которое расжевывает слайды, но не заменяет ни в коей мере коммерческую дукументацию на ядро MIPS microAptiv UP, публичная часть которой находится в директории MIPSfpga/Documents, в том числе документация по внешним сигналам (MIPS32® microAptiv™ UP Processor Core Family Integrator’s Guide) и программированию (MIPS32® microAptiv™ UP Processor Core Family Software User’s Manual).

Документацию по архитектуре MIPS стоит скачать (с регистрацией) из:

http://imgtec.com/mips/architectures/mips32/
http://imgtec.com/mips/architectures/mcu-ase/

и других мест на сайте Imagination Technologies.

Для понимания программирования на ассемблере где-нибудь желательно найти несколько устаревшую, но полезную книжку See MIPS Run, Second Edition by Dominic Sweetman, 2006.

Помимо основной документации по MIPSfpga и MIPS может быть полезным скачать материалы семинаров в России:

Публичные презентации, использованные во время семинаров по MIPSfpga в России


Публичные презентации, использованные во время семинаров по MIPSfpga в России

Вскоре после выпуска, у MIPSfpga начали появляться разнообразные расширения и улучшения. Вместо исходного пакеты мы рекомендуем использовать одно из таких расширений, которое называется MIPSfpga+.

Его описание и код можно найти по следующим ссылкам:

MIPSfpga+ allows loading programs via UART and has a switchable clock


MIPSfpga+ allows loading programs via UART and has a switchable clock

http://github.com/MIPSfpga/mipsfpga-plus
https://github.com/MIPSfpga/mipsfpga-plus/blob/master/README.md
http://github.com/MIPSfpga/mipsfpga-plus/wiki

Одна из инструкций по работе с платой и синтезатором:

Инструкция по лабораторным работам по MIPSfpga для платы Terasic DE0-CV c Altera Cyclone V


Инструкция по лабораторным работам по MIPSfpga для платы Terasic DE0-CV c Altera Cyclone V

Если вы готовы сделать проект на основе MIPSfpga, но у вас есть трудности с нахождением или покупкой оборудования, вы можете попробовать бесплатно одолжить FPGA плату:

Раздача слонов: FPGA платы для образовательных проектов с MIPSfpga


Раздача слонов: FPGA платы для образовательных проектов с MIPSfpga

В завершение, в качестве лирического отступления — репортаж о семинарах по MIPSfpga в России:

Путешествие по микроэлектронной России 2015 года


Путешествие по микроэлектронной России 2015 года

About Юрий Панчул