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FPGA RISC-V软核实现与定制 数字电路处理器设工程实战

共计 30 章节
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01
课程导论与开发环境搭建
RISC-V指令集架构概览 · FPGA开发板选型（Xilinx A… · Vivado与Verilog开发环境…
课程导论开发环境搭建
02
数字电路基础回顾（上）
组合逻辑（与或非门 · 多路选择器 · 加法器）
数字电路基础回顾组合逻辑
03
数字电路基础回顾（下）
有限状态机（FSM）设计（Moore… · 同步与异步复位 · 时钟域与跨时钟域处理基础
数字电路基础回顾FSM
04
RISC-V指令集架构精讲（上）
RV32I基础整数指令集 · R-Type · I-Type
RISC-V指令集架构精讲
05
RISC-V指令集架构精讲（下）
U-Type与J-Type指令格式 · Load/Store指令访存机制 · 分支与跳转指令的PC相对寻址
RISC-V指令集架构精讲
06
处理器微架构设计入门
单周期处理器的概念 · 数据通路（Datapath）设计 · 控制单元（Control Unit）…
处理器微架构设计…单周期处理器的概…
07
单周期RISC-V处理器实现（上）
取指阶段（IF）设计——指令存储器（… · 译码阶段（ID）设计——立即数生成器…
RISC-V单周期
08
单周期RISC-V处理器实现（下）
执行阶段（EX）设计——ALU实现与… · 访存阶段（MEM）设计——数据存储器… · 写回阶段（WB）设计——结果选择与寄…
RISC-V单周期
09
流水线技术基础
流水线概念与性能提升原理 · 五级流水线（IF/ID/EX/MEM… · 流水线寄存器的作用
流水线技术基础流水线概念
10
流水线数据冒险与解决
数据冒险（RAW/WAR/WAW）的… · 前递（Forwarding）技术实现 · 插入气泡（Stall）解决Load-…
流水线数据冒险解决
11
流水线控制冒险与解决
分支预测（静态预测 · 动态预测） · 分支延迟槽
流水线控制冒险解决
12
结构冒险与异常处理
结构冒险（资源冲突）的产生与避免 · 异常与中断的硬件机制 · RISC-V异常处理流程（mtvec
结构冒险异常处理
13
多周期与微程序控制器设计
多周期处理器架构思想 · 微程序控制器的状态机设计 · 对比单周期
多周期微程序控制器设计
14
RISC-V特权架构与CSR实现
机器模式（M-mode）与用户模式（… · CSR读写指令实现 · 中断控制器（CLINT与PLIC）基…
RISC-VCSR
15
总线与SoC集成（上）
AXI4-Lite总线协议详解（握手… · 读写通道） · Wishbone总线简介
SoC总线
16
总线与SoC集成（下）
SoC架构设计（CPU + 总线 +… · GPIO控制器设计与集成 · UART串口控制器设计与集成
SoC总线
17
存储层次与Cache设计
Cache的基本原理（直接映射 · 组相联 · 全相联）
Cache存储层次
18
指令集扩展与自定义指令
RISC-V的扩展机制（Custom… · 自定义ALU指令的实现 · 自定义向量指令（SIMD）的硬件加速
指令集扩展自定义指令
19
乘除法器与M扩展实现
乘法器架构（Booth编码 · Wallace树） · 除法器架构（恢复余数法
乘除法器M扩展实现
20
浮点运算单元（F扩展）基础
IEEE 754浮点标准回顾 · 浮点加法器/乘法器设计 · 浮点除法与开方算法
浮点运算单元F扩展
21
性能分析与优化
CPI（每指令周期数）与IPC（每周… · 性能计数器（Performance… · 使用Verilator进行性能仿真
性能分析优化
22
低功耗设计技术
时钟门控（Clock Gating）… · 操作数隔离（Operand Isol… · 动态电压频率调整（DVFS）概念
低功耗设计技术Clock
23
验证方法论（上）
UVM验证方法学简介 · 定向测试与随机测试 · 功能覆盖率驱动验证
验证方法论UVM
24
验证方法论（下）
形式化验证（Formal Verif… · 断言（Assertion）与SVA · RISC-V兼容性测试套件（risc…
验证方法论Formal
25
FPGA原型验证与调试
FPGA综合与实现流程（Synthe… · Place & Route） · 使用ILA（集成逻辑分析仪）进行片上…
FPGA原型验证
26
RISC-V软核的SoC实战（项目一）
项目需求分析（IoT控制器） · 系统架构设计 · RISC-V核 + 总线 + 外设集…
RISC-VSoC
27
RISC-V软核的SoC实战（项目二）
项目需求分析（简单GPU/图形加速器… · 自定义图形指令扩展 · 帧缓冲（Framebuffer）与V…
RISC-VSoC
28
RISC-V软核的SoC实战（项目三）
项目需求分析（实时音频处理器） · 自定义DSP指令扩展（MAC指令） · I2S音频接口控制器
RISC-VSoC
29
开源RISC-V核分析（SERV与VexRiscv）
SERV（位串行RISC-V核）架构… · VexRiscv（流水线RISC-V… · 对比不同开源核的优劣势
RISC-VSERV
30
课程总结与未来展望
RISC-V生态现状（软件 · 硬件 · 社区）
课程总结未来展望