RISC-V处理器设计实战

📚 共计 30 章节

RISC-V前世今生

指令集架构概述 · RISC-V发展历史 · 设计哲学 · 与其他ISA对比

开发环境搭建

Linux环境配置 · GCC工具链 · Verilog仿真 · Makefile基础

工具链环境

RISC-V基础指令集(RV32I)

寄存器模型 · 算术/逻辑/移位/比较指令

指令集基础

存储器访问指令

Load/Store详解 · 寻址模式 · 字节序处理

分支与跳转指令

条件分支 · 无条件跳转 · 跳转链接 · PC相对寻址

CSR指令与系统调用

CSR读写 · 异常处理 · 特权级切换 · mret/sret

指令编码与解码

指令格式分类 · R/I/S/B/U/J型 · 立即数生成

单周期处理器架构(一)

数据通路 · ALU · 寄存器文件 · PC更新

单周期数据通路

单周期处理器架构(二)

控制单元 · 译码器 · 存储器接口 · 顶层集成

单周期处理器验证

Testbench · 指令级仿真 · 波形调试 · 覆盖率

流水线处理器基础

流水线概念 · 五级划分 · 流水线寄存器 · 性能

流水线性能

流水线冒险(一)

结构冒险 · 数据冒险 · 前递技术 · 停顿机制

流水线冒险(二)

控制冒险 · 分支预测 · 静态/动态预测

分支预测冒险

流水线控制单元

控制信号 · 异常处理 · 流水线冲刷 · 多周期指令

哈佛架构与缓存基础

指令/数据缓存 · 写策略 · 缓存一致性

总线接口与AXI协议

AXI4-Lite · 地址/数据通道 · 握手协议

中断与异常处理

中断控制器 · 异常向量表 · 上下文保存 · 嵌套中断

乘法器设计

组合/流水线乘法器 · Booth算法 · Wallace树

乘法器算法

除法器设计

恢复/不恢复余数法 · SRT算法 · 流水线除法器

除法器算法

浮点单元基础(F)

IEEE754标准 · 浮点加减乘除

RISC-V M扩展指令集

乘除指令 · mulh/mulhu/mulhsu · div/rem

RISC-V A扩展指令集

原子操作 · LR/SC · AMO · 内存屏障

RISC-V F扩展指令集

浮点加载存储 · 运算/比较/转换指令

多核处理器基础

多核架构 · MESI协议 · 内存模型 · 核间通信

多核一致性

RISC-V特权架构

机器/监督/用户模式 · 物理内存保护(PMP)

虚拟内存与页表

Sv32页表 · 地址转换 · TLB · 缺页处理

虚拟内存页表

SoC集成与外设

UART · GPIO · SPI · 中断控制器集成

功耗优化技术

时钟门控 · 操作数隔离 · DVFS · 低功耗流程

低功耗优化

可测试性设计(DFT)

扫描链 · BIST · JTAG · 测试覆盖率

处理器验证与调试

形式化验证 · 随机指令 · 覆盖率驱动 · FPGA原型