• Aulas
  • Outubro
  • 15/10

E - CPU

Entrega
Quarta - 15/10

Nesse projeto cada grupo terá que implementar sua própria CPU do Z01.

Começando

A seguir explicações de como começar o projeto.

Entendendo a Organização do Projeto

A pasta do projeto E no repositório Z01, possui a seguinte estrutura:

e_CPU/
    test_CPU.py
    CPU_cocotb.py
    programCPU_FPGA.py
    /CPU_FPGA
    /Quartus
    /src
        *.vhd
  1. Quartus: Projeto Quartus que faz uso dos arquivos VHDL localizados em src/*.vhd;
  2. CPU_FPGA: Arquivos necessários para programar a FPGA;
  3. *.py: Scripts em python que automatizam a execução dos testes;
  4. src/*.vhd: Arquivos VHDL que serão implementados pelo grupo;

Testando HW

Abra o terminal na pasta e_CPU e execute:

$ pytest -s

O teste do CPU apenas funcionará se o ControlUnit tiver sido implementado.

Todos os módulos vhdl (desde o projeto B) serão compilados e o cpu.vhd será executado.

Projeto

Deve-se implementar o Control Unit e integrar os módulos: MemoryIO e CPU.

Módulos

Note

Esses arquivos estão localizados em e_CPU/src/

  • MemoryIO
    • Arquivo : memoryio.vhd
    • Descrição : Faz o mapa de memória para a CPU.
    • Dependências :
      • .Dispositivos/ram16k.vhd : RAM a ser utilizada no projeto (já foi dado pronto)
      • .Dispositivos/screen.vhd : Controlador do LCD a ser utilizada no projeto (já foi dado pronto)
  • CPU
    • Arquivo : cpu.vhd
    • Descrição : CPU do Z01 integra registradores, controlUnit, ULA e PC.
    • Dependências :
      • controlunit.vhd : Unidade de controle a ser implementada
      • alu.vhd : Unidade lógica desenvolvida no projeto D
      • pc.vhd : Program counter do projeto E
      • register16.vhd, mux16.vhd : Componentes do projeto C e D
  • ControlUnit
    • Arquivo : controlunit.vhd
    • Descrição : Unidade de controle da CPU do Z01.
    • Dependências :
      • não há

Diagramas

memoryio.vhd

controlunit.vhd

Rubrica do projeto

Warning

Os conceitos B e A devem ser feitos em um outro branch!

  • git checkout -B CPU-Extras
Conceito
I Menos da metade dos módulos funcionando
D Ao menos um módulo não está feito e não passa no testes.
C+ Construiu com os módulos do grupo o seu próprio computador
Todos os módulos passando nos testes.
B+ Construiu com os módulos do grupo o seu próprio computador (conceito C+)
E teste da CPU básica na FPGA
E modificou a CPU para realizar carregamento de um valor da instrução diretamente para %D
A+ Todos os itens do conceito B++
A+ E adicionou um novo registrador na CPU com os ajustes correspondentes
E modificou os testes para testar esse novo recurso

O grupo deve avaliar o melhor local para colocar o novo registrador e como fazer o carregamento em %D (Há mais de uma forma).

Testagem mais completa na próxima APS

Para testar o computador de uma forma mais completa, iremos executar os programas realizados na APS f_Assembly no Harware que vocês montaram.

Formulários