Parte 9 – Prototipação de Processadores e Entrada e Saída LABORG 27/novembro/2009 Ney Laert Vilar Calazans

2 César Marcon / Ney Calazans Sumário Introdução TRABALHO A FAZER A ENTREGAR

3 César Marcon / Ney Calazans Sumário Introdução TRABALHO A FAZER A ENTREGAR

4 César Marcon / Ney Calazans Introdução Em aulas anteriores vimos: –Uma implementação VHDL abrangente de uma organização para a arquitetura MIPS-I modelo R2000, denominada MR4; –Uma estrutura de memórias de dados e instruções própria para construir um protótipo da organização proposta sobre os FPGAs do fabricante que utilizamos em laboratório (utilizando BRAMs da Xilinx); –Uma estrutura rudimentar para permitir acesso à memória de dados do subsistema processador-memórias, usando os sinais sel_CPU, addressSerial e data_out –Um testbench rudimentar para permitir simular o subsistema processador-memórias com um programa e seus dados de entrada carregados nas memórias respectivas em tempo de elaboração/síntese

5 César Marcon / Ney Calazans Introdução A idéia fundamental deste trabalho é prototipar a MR4 na plataforma Digilent, empregando o esquema rudimentar que provê possibilidade de verificar o resultado da execução de programas pelo hardware. Deve-se fazer uma pequena modificação no sistemas e elaborar um controlador externo que seja capaz de mostrar os resultados nos recursos da placa, após a finalização da execução do programa.

6 César Marcon / Ney Calazans Sumário Introdução TRABALHO A FAZER A ENTREGAR

7 César Marcon / Ney Calazans TRABALHO A FAZER (1) 1.Primeiro, planejar e implementar em VHDL o controlador. Algumas observações relevantes: –Imediatamente após prototipar o hardware, devido ao tamanho típico dos programas que usamos, e à frequência de operação do processador, o programa já executou e terminou alguns microssegundos após a prototipação. –O conceito de término deve ser obtido tipicamente colocando o processador em um laço eterno do tipo aqui: j aqui após concluir a execução do programa, para evitar alterações incorretas de registradores ou posições da memória de dados. –O controlador DEVE ser simulado junto com a MR4 completa, criando um novo testbench, antes de qualquer tentativa de prototipação. –Antes de elaborar o controlador estudar e definir a interface do sistema com o usuário (em termos de sinais, leds, chaves de mostradores da placa)

8 César Marcon / Ney Calazans TRABALHO A FAZER (2) 2.A alteração do hardware do sistema deve permitir ao software realizar uma operação de saída (mapeada em memória) que gere a indicação de fim de execução para o mundo externo. Como isto pode ser feito? 3.A funcionalidade do controlador externo deve permitir ao usuário: –Ler conteúdos da memória de dados byte a byte, a partir da primeira posição desta –Comandar o processador para deixar de fazer acesso à memória de dados (através do sinal sel_CPU)

9 César Marcon / Ney Calazans TRABALHO A FAZER (3) 4.Prototipar o sistema completo: –Não esquecer de dar a devida atenção à definição da interface do FPGA com o mundo externo, através da especificação do arquivo UCF. –Selecionar a frequência de operação correta na placa.

10 César Marcon / Ney Calazans Sumário Introdução Processos em VHDL TRABALHO A FAZER A ENTREGAR

11 César Marcon / Ney Calazans A ENTREGAR Para esta parte do trabalho, deve-se entregar 1.O projeto completo alterado, validado por simulação usando o Active-HDL (sob a forma de Workspace) 2.Projeto ISE completo do protótipo gerado 3.Documentação descrevendo a estrutura da alteração realizada e do controlador implementado, bem como do programa executado 4.Deve-se mostrar a operação na placa Digilent do projeto ao professor em alguma das aulas dedicadas a esta disciplina