Pedro Medina – Eğitim amaçlı kullanım için bir RISC-V işlemcisinin tasarımı ve uygulanması
Öğrenci Pedro José Medina Sánchez tarafından geliştirilen bu çalışma, üniversite ortamında mikroelektronik öğrenimini kolaylaştırmak için açık bir donanım mimarisi öneriyor.
Bitirme Projesi (TFG) başlıklı "Öğretim amaçlı kullanım için bir RISC-V işlemcisinin tasarımı ve uygulanması", yapan Pedro José Medina SánchezBu ödül, beşinci baskısında takdir edildi. Turing Makinesi ÖdülleriProje, Ubotica şirketi tarafından Gömülü Sistemler kategorisinde verilen ödülün yanı sıra, Bilgisayar Bilimleri Yüksekokulu tarafından verilen En İyi Bitirme Projesi ödülünü de kazandı.
Çalışma, öğretmenlerin gözetimi altında gerçekleştirildi. José Antonio de la Torre las Heras y Fernando Rincón CalleBu program, Avrupa'da yarı iletken sektöründe profesyonellere olan artan talebe ve bu konuların öğretimindeki teknik karmaşıklığı azaltma ihtiyacına yanıt olarak oluşturulmuştur.
Didaktik bir yaklaşım: Tek Döngülü Mimari
Projenin özü, bu mimariye dayalı bir işlemcinin geliştirilmesinden oluşmaktadır. RISC V türü Tek Döngü (Tek döngü). Performansı en üst düzeye çıkarmak için tasarlanmış ticari işlemcilerin aksine, bu tasarım akademik anlayışı önceliklendirir: her komut tek bir saat döngüsünde yürütülür. Bu, öğrencilerin veri akışını ve iç sistem kontrolünü basitleştirilmiş bir şekilde görselleştirmelerine ve anlamalarına olanak tanıyarak, daha karmaşık mimarilerin sıklıkla sunduğu giriş engellerini ortadan kaldırır.
Sistem, temel RISC-V komut setini uygulayarak gerçek programları çalıştırabilen işlevsel bir birim haline gelir. Yapısı, hiyerarşik ve modüler bir yapı kullanır. Çip Üzerinde Sistem (SoC), aşağıdakileri içerir:
SoC Mimarisi
Merkezi İşlem Birimi (CPU)
Kod çözücü, ALU (Aritmetik Mantık Birimi), kayıt bankası ve yükleme/depolama birimi (LSU) gibi net işlevsel bloklara ayrılmıştır.
Harvard Anıları
Harvard mimarisine uygun olarak, bilgi akışının görsel olarak izlenmesini kolaylaştırmak için talimatları verilerden fiziksel olarak ayırır.
G/Ç Arayüzleri
Seri iletim için sıfırdan tasarlanmış bir UART denetleyicisi ve harici dijital sinyallerle etkileşim için bir AXI GPIO modülü içerir.
FPGA üzerinde gerçek dünya etkileşimi
Çalışmanın kilit noktalarından biri, fiziksel olarak hayata geçirilmesidir. FPGA (Bu örnekte bir Digilent Nexys A7), ancak tasarım diğer modellere de uyarlanabilir. Bu somut versiyon, eğitim deneyiminin teorik simülasyonun ötesine geçmesini sağlar.
Uygulanan arayüzler sayesinde öğrenciler işlemciyle gerçek zamanlı olarak etkileşim kurabilirler: bilgisayardan program yükleyebilir, veri belleğinin içeriğini adım adım okuyabilir veya harici sensörler ve dijital sinyaller bağlayabilirler. Bu, öğrencilere bir komutun girişinden nihai yürütülmesine kadar olan davranışını izleme olanağı sağlayarak donanımın iç işleyişini somut hale getirir.
Gelecek projeler için temel
Pedro, bu tasarımı açık bir platform olarak tasavvur ediyor. İşlemci, gelecekteki lisans ve yüksek lisans tezleri için bir temel oluşturmayı amaçlıyor; böylece diğer öğrencilerin yeteneklerini genişletmelerine, yeni çevre birimleri eklemelerine veya işlem birimlerini iyileştirmelerine olanak tanıyarak, okulda RISC-V teknolojisi etrafında işbirlikçi bir öğretim ekosistemi oluşturmayı hedefliyor.
