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RISC-V香山高性能处理器架构入门到精通

共计 30 章节

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RISC-V指令集架构发展历程 · 香山处理器项目背景与目标 · 学习路径与课程安排

课程导入RISC-V

RV32I/RV64I基础指令集 · 特权架构 · CSR寄存器

RISC-VRV32I/RV64I

香山处理器概述

香山架构设计理念 · 微架构总体框图 · 关键特性（高性能

香山处理器概述香山架构设计理念

开发环境搭建

Linux环境配置 · RISC-V工具链安装 · 香山源码获取

开发环境搭建Linux

流水线基础

经典五级流水线 · 香山流水线深度与划分 · 取指

流水线基础经典五级流水线

取指单元设计

分支预测器原理 · BTB · RAS

取指单元设计分支预测器原理

译码与指令分发

指令译码逻辑 · 指令队列 · 发射队列

译码指令分发

整数运算单元 · 浮点运算单元 · 向量扩展（RVV）

执行单元整数运算单元

访存子系统

Load/Store单元 · 存储队列 · 缓存层次结构（L1/L2/L3）

访存子系统Load/Store

虚拟内存 · 页表遍历 · TLB设计

内存管理虚拟内存

乱序执行与调度

Tomasulo算法 · ROB（重排序缓冲） · 发射策略

乱序执行调度

分支预测与推测执行

分支预测器类型（局部/全局/混合） · 预测恢复机制 · 推测执行中的异常处理

分支预测推测执行

中断与异常处理

异常分类 · 中断控制器 · 异常向量表

异常处理异常分类

多核与一致性

多核架构 · 缓存一致性协议（MOESI） · 一致性引擎

多核一致性

性能分析基础

CPI · IPC · 流水线停顿

性能分析基础CPI

性能优化方法

编译器优化 · 指令调度 · 循环展开

性能优化方法编译器优化

香山微架构深入

关键路径分析 · 时序优化 · 功耗管理

香山微架构深入关键路径分析

验证方法学

UVM验证 · 随机测试 · 形式化验证

验证方法学UVM

FPGA原型验证

FPGA平台搭建 · 香山在FPGA上的部署 · 调试技巧

FPGA原型验证

操作系统适配

Linux内核移植 · 启动流程 · 设备树

操作系统适配Linux

编译器后端

LLVM/GCC RISC-V后端 · 指令选择 · 寄存器分配

编译器后端LLVM/GCC

仿真与调试工具

Spike模拟器 · QEMU · GDB调试

仿真调试工具

基于香山的简单SoC设计 · 外设接口（UART/SPI/GPIO… · 运行裸机程序

案例实战SoC

在香山处理器上运行Linux系统 · 优化启动时间 · 系统性能调优

案例实战Linux

实现自定义指令扩展 · 修改香山微架构 · 验证新指令功能

案例实战实现自定义指令扩…

常见问题与解决

流水线冒险处理 · 缓存一致性问题 · 分支预测失败

常见问题解决

性能调优实战

使用性能计数器定位瓶颈 · 优化关键代码 · 对比不同配置下的性能

性能调优实战使用性能计数器定…

RISC-V向量扩展（RVV） · AI加速指令 · 可重构计算

前沿技术RISC-V

设计一个基于香山的专用处理器（如AI… · 完整流程（需求分析 · 架构设计

课程总结与进阶

香山处理器生态 · 社区贡献 · 未来发展方向

课程总结进阶