微處理機系統原理與實作

這門課會涵蓋微處理器系統的電路及系統軟體的設計實作細節。本課程會以一個開源碼的 RISC-V 處理器電路為基礎,在FPGA開發板上合成出完整的系統單晶片應用處理器,並進行各種實作實驗。我們使用的開源碼處理器是由授課教授的研究團隊所自行開發的 Aquila 處理器。 完整的 Aquila 處理器完全符合 RISC-V RV32-IMA 指令集規範,也支援執行權限及虛擬記憶體管理。在這門課我們會使用一個專為課程修改過的版本,透過百分之百開源的軟硬體程式碼進行一系列的的實作訓練,讓學生學習一個完整的、可執行即時作業系統 FreeRTOS 的微處理器系統的所有軟硬體設計細節,並在最後一個實驗整合所學的技術來實作一個可為AI神經網路加速的應用處理器。

數位電路設計(或邏輯設計)。 計算機組織。 C 和 Verilog 語言設計能力。

無備註

所有授課資源會放在E3課程網頁。

整門課程會有六個實作作業。每個作業會要求你修改課程提供的開源碼 RISC-V 處理器 Aquila 的軟硬體程式碼(用 C 和 Verilog 撰寫),來提升應用處理器系統的計算效能、或增加新的電路功能。所有的實作作業都會使用一塊 Xilinx Artix-7 XC7A100T FPGA 開發板來驗證系統的正確性。而每個作業都需撰寫一份報告作為成績評估的依據。最後期末作業則是會整合所有學到的技術來實作一個可為AI神經網路計算加速的特殊應用處理器。 另外,會有兩次的上機考,以測試同學實作能力。

• Introduction to the Course

  Introduction to the course, the EDA tools used, and the homework projects.

  講授：

  3

• RISC-V Instruction Set Architecture

  A brief overview of the RISC-V ISA, just to get you started on reading/writing RISC-V assembly code.

  講授：

  6

• Microprocessor Design: History and Review

  A review of the when, why, and how of microprocessor designs.

  講授：

  8

• Application Processors and the Aquila SoC

  An introduction to the new trend of application processors design and the architecture of the Aquila SoC.

  講授：

  6

• Memory Subsystems of the Microprocessors

  A practical view on the current practices of the hierarchical and non-uniform memory subsystem for embedded systems.

  講授：

  6

• I/O Subsystems of the Microprocessors

  An introduction on how I/O controllers and accelerators are connected to the processor core.

  講授：

  6

• Multi-core Processor Organizations

  An introduction to multicore processor SoCs.

  講授：

  6

• Microprocessor Support for the Operating Systems

  Discussions on hardware features of a modern processor core that facilitate the execution of the operating systems.

  講授：

  6

None.

地點

EC718

時間

Tue. EF. and Fri. B.

聯絡方式

電話分機: 31628 email: cjtsai@cs.nycu.edu.tw