Συντάχθηκε 14-05-2018 11:38
από Sofia Malandraki
Email συντάκτη: sofiamalandraki<στο>tuc.gr
Ενημερώθηκε:
-
Ιδιότητα: υπάλληλος ΗΜΜΥ.
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΥ ΜΑΚΡΥΓΙΑΝΝΗ
με θέμα
Υλοποίηση Επεξεργαστή ARM με Επέκταση Εντολών SIMD με χρήση Γλώσσας Περιγραφής Υλικού Bluespec
Implementation of an ARM Processor with SIMD Extensions using the Bluespec Hardware Description Language
Τετάρτη 16 Μαΐου 2018, 12 μ.μ.
Αίθουσα 145.Π58, Κτίριο Επιστημών, Πολυτεχνειούπολη
Εξεταστική Επιτροπή
Καθηγητής Διονύσιος Πνευματικάτος (επιβλέπων)
Καθηγητής Απόστολος Δόλλας
Δρ. Δημήτριος Θεοδωρόπουλος
Περίληψη
Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η υλοποίηση ενός επεξεργαστή ARM με επέκταση εντολών SIMD, χρησιμοποιώντας την Bluespec System Verilog (BSV) ως γλώσσα περιγραφής υλικού. Η Bluespec, συγκριτικά με άλλες γλώσσες περιγραφής υλικού, έχει μια θεμελιωδώς διαφορετική προσέγγιση όσον αφορά τη σχεδίαση υλικού. Βασίζεται στην παραγωγή – και όχι απλώς στην περιγραφή – κυκλωμάτων καθώς επίσης και σε ατομικούς κανόνες συναλλαγών, αντί για μια συνολική σύγχρονη άποψη «του κόσμου». Επιπλέον, η Bluespec, θεωρείται μια υψηλού επιπέδου γλώσσα περιγραφής υλικού, η οποία ουσιαστικά είναι επέκταση της Haskell, προκειμένου να χειρίζεται τον σχεδιασμό των chip και εν γένει την αυτοματοποίηση του ηλεκτρονικού σχεδισμού. Αξιολογείται εν μέρει (για τη μετατροπή των Haskell μερών) και μεταφράζεται στο Term Rewriting System (TRS). Η σχεδίασή μας υποστηρίζει pipeline 3 σταδίων (Fetch – Decode – Execute). Η scalar μονάδα ανήκει στην ARM7 οικογένεια επεξεργαστών και χρησιμοποιεί 32-bit αρχιτεκτονική, η οποία βασίζεται στο ARMv4 σύνολο εντολών. Η SIMD μονάδα λειτουργεί ως επέκταση της scalar και βασίζεται σε μια τροποποίηση της τεχνολογίας ARM NEON. H scalar μονάδα υποστηρίζει τις εντολές Data Processing, Multiply (& Accumulate), Multiply Long (& Accumulate), Load/Store Byte/Word καθώς και τις Branch, ενώ η vector μονάδα υποστηρίζει τις εντολές Vector Data Processing, Vector Multiply (& Accumulate) καθώς και τις Vector Load/Store.
Abstract
Τhe goal of this thesis was to implement an ARM processor with Single Instruction Multiple Data (SIMD) extensions using the Bluespec System Verilog (BSV) as a Hardware Description Language (HDL). BSV has a fundamentally different approach to hardware design, comparing to other HDLs. It is based on circuit generation - rather than merely circuit description - and on atomic transactional rules instead of a globally synchronous view of the world. BSV language is considered a high-level functional HDL, which was essentially Haskell - extended to handle chip design and electronic design automation in general. BSV is partially evaluated (to convert the Haskell parts) and compiled to the Term Rewriting System (TRS). Our scalar processor supports a 3-stage pipeline (Fetch – Decode – Execute), belongs to the ARM7 family and uses a 32-bit architecture, which is based on ARMv4 instruction set. The SIMD unit works as an extension to the scalar part and is based on a modification of ARM NEON technology. The scalar part of the processor supports Data processing, Multiply, Long Multiply, Load/Store – Byte/Word and Branch instructions of the ARM Instruction Set Format, while the vector part supports Vector Data Processing, Vector Multiply and Vector Load/Store instructions.
