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, симулировать на симуляторе верилога, синтезировать для ПЛИС/FPGA 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 или исследователь 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
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:
http://habrahabr.ru/post/259505/
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
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 http://www.amazon.com/Second-Edition-Kaufmann-Computer-Architecture/dp/0120884216
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
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
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
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
В завершение, в качестве лирического отступления — репортаж о семинарах по MIPSfpga в России:
Путешествие по микроэлектронной России 2015 года
Автор: YuriPanchul
