Forth и другие саморасширяющиеся системы программирования Locations of visitors to this page
Текущее время: Вс май 27, 2018 21:22

...
Google Search
Forth-FAQ Spy Grafic

Часовой пояс: UTC + 3 часа [ Летнее время ]




Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 128 ]  На страницу 1, 2, 3, 4, 5 ... 9  След.
Автор Сообщение
 Заголовок сообщения: VHDL: процессор за час
СообщениеДобавлено: Пт фев 04, 2011 18:10 
Не в сети
Administrator
Administrator
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Вт май 02, 2006 13:19
Сообщения: 3565
Откуда: St.Petersburg
Благодарил (а): 4 раз.
Поблагодарили: 72 раз.
Смешно звучит название темы, правда?

А, вот, ничего смешного!

Хищник когда-то мне продемонстрировал сей трюк.

Теперь моя очередь демонстрировать, до чего сам додумался.

Итак, предпосылки следующие.

Во-первых. Делаем это дело на VHDL.
Язык этот структурированый, типизированый и еще бес его знает какой умный.
Поэтому буду пользоваться всеми его возможностями, которыe до меня дошли. В смысле, я дошел, как ими пользоваться.

Во-вторых. В основу кладем ту идею, что я описал в наметке своей статьи про процессор в ПЛИС: http://winglion.ru/ahdl/processor.htm

AHDL уходит прочь, и вместо него только VHDL.

Начинаю с того, что прямо сейчас запускаю QUARTUS II. Вот, нажму кнопку 'отправить' и запускаю.

_________________
С уважением, WingLion
Forth-CPU . RuF09WE
Мой Форт
Отсутствие бана это не заслуга юзера, а недоработка модератора (с)


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
Ответить с цитатой  
 Заголовок сообщения: Re: VHDL: процессор за час
СообщениеДобавлено: Пт фев 04, 2011 18:23 
Не в сети
Administrator
Administrator
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Вт май 02, 2006 13:19
Сообщения: 3565
Откуда: St.Petersburg
Благодарил (а): 4 раз.
Поблагодарили: 72 раз.
В квартусе, не мудрствуя особо, создаю новый проект с именем CPU_2011.

И в созданном проекте сразу же создаю файл VHDL-исходника, в который копипастом вписываю группу

Код:
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.std_logic_1164.all;
USE IEEE.std_logic_unsigned.all;


Сохраняю в файл CPU2011.vhd

и пишу дальше
Код:
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.std_logic_1164.all;
USE IEEE.std_logic_unsigned.all;

package CPUpack is

end;


А в начало первого файла добавляю четвертой строчкой:

Код:
USE WORK.CPUpack.all;



Теперь небольшая задержка для объяснений.
для портов процессора надо объявлять типы, кроме того, надо бы задать параметры, такие как ширина шин, глубина стеков, да и сами типы надо объявить. И, вот для этого в VHDL есть пакеты.

А по сему, возвращаюсь в квартус и создаю еще один vhdl файл для пакета.

Пишу в самом начале:

Код:
package CPUpack is

end;

_________________
С уважением, WingLion
Forth-CPU . RuF09WE
Мой Форт
Отсутствие бана это не заслуга юзера, а недоработка модератора (с)


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
Ответить с цитатой  
 Заголовок сообщения: Re: VHDL: процессор за час
СообщениеДобавлено: Пт фев 04, 2011 18:29 
Не в сети
Administrator
Administrator
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Вт май 02, 2006 13:19
Сообщения: 3565
Откуда: St.Petersburg
Благодарил (а): 4 раз.
Поблагодарили: 72 раз.
В пакете объявляю константы ширины данных и глубины стеков
и создаю первы подтип, который нужен для описания выводов процессора.

получившийся код в файле пакета:
Код:
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.std_logic_1164.all;
USE IEEE.std_logic_unsigned.all;
USE WORK.CPUpack.all;

package CPUpack is

constant width : natural :=16;
constant depth : natural :=8;

   subtype word is std_logic_vector (width-1 downto 0)
   
end;


теперь использую объявленный тип для описания выводов:
Код:
entity CPU2011 is

   Ports(
      clk : in std_logic;
      reset : in std_logic;
      addr : out word;
      iData : in word;
      oData : out word;
      
   );
END CPU2011;

_________________
С уважением, WingLion
Forth-CPU . RuF09WE
Мой Форт
Отсутствие бана это не заслуга юзера, а недоработка модератора (с)


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
Ответить с цитатой  
 Заголовок сообщения: Re: VHDL: процессор за час
СообщениеДобавлено: Пт фев 04, 2011 18:40 
Не в сети
Administrator
Administrator
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Вт май 02, 2006 13:19
Сообщения: 3565
Откуда: St.Petersburg
Благодарил (а): 4 раз.
Поблагодарили: 72 раз.
Запускаю анализ, правлю ошибки...

А пока оно крутится думаю, что еще надо обявлять в типах...

Во первых - нужны стеки. Во множественном числе, поэтому для стека объявляю отдельный тип в виде record

анализ закончился, в одном месте точки с запятой не хватает, в другом лишняя.
после исправления ошибок нет, поэтому
добавляю в пакет новые типы:

Код:
   type stk is array (depth-3 downto 0) of word;
   
   type stack is record
      top    : word;
      subtop    : word;
      regs    : stk;
   end record;


stk - это просто набор регистров стека
top и subtop - именованные регистры, и всего их depth штук

снова делаю анализ и получаю, что все ok.

_________________
С уважением, WingLion
Forth-CPU . RuF09WE
Мой Форт
Отсутствие бана это не заслуга юзера, а недоработка модератора (с)


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
Ответить с цитатой  
 Заголовок сообщения: Re: VHDL: процессор за час
СообщениеДобавлено: Пт фев 04, 2011 18:46 
Не в сети
Administrator
Administrator
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Вт май 02, 2006 13:19
Сообщения: 3565
Откуда: St.Petersburg
Благодарил (а): 4 раз.
Поблагодарили: 72 раз.
Иду дальше.
В главном файле объявляю архитектуру:

В ней объявляю сигналы.
Пока с неописанным типом, но он будет описан чуть позже, поэтому просто пишу заглушку:

Код:
architecture rtl of CPU2011 is
   signal new_CPU,CPU : CPU_regs;

begin

   process (reset,clk) begin
      if reset = '0' then
         new_CPU <= (others =>'0');
      elsif clk'event and clk='1' then
         CPU <= new_CPU;
      end if;

   end process;

end;


процесс описывает элементарное поведение - сброс и обновление состояния процессора по каждому тактовому сигналу.

Анализ не запускаю, так как тип не объявлен и будет ошибка.

_________________
С уважением, WingLion
Forth-CPU . RuF09WE
Мой Форт
Отсутствие бана это не заслуга юзера, а недоработка модератора (с)


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
Ответить с цитатой  
 Заголовок сообщения: Re: VHDL: процессор за час
СообщениеДобавлено: Пт фев 04, 2011 18:51 
Не в сети
Administrator
Administrator
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Вт май 02, 2006 13:19
Сообщения: 3565
Откуда: St.Petersburg
Благодарил (а): 4 раз.
Поблагодарили: 72 раз.
Возвращаюсь к файлу с пакетом для объявления типа процессора.
Он будет записью, как и стек, и в нем объявляются регистры, стеки, флаги, и выходы для адреса, данных и управления памятью.

Получается следущий файл пакета:

Код:
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.std_logic_1164.all;
USE IEEE.std_logic_unsigned.all;


package CPUpack is

constant width : natural :=16;
constant depth : natural :=8;

   subtype word is std_logic_vector (width-1 downto 0);
   
   type stk is array (depth-3 downto 0) of word;
   
   type stack_d is record
      top    : word;
      subtop    : word;
      regs    : stk;
   end record;
   
   tupe mem_t is (Mread,Mwrite,Mnop);
   
   type cpu_t is record
      cmd : word;
      pc   : word;
      data_stack : stack_t;
      return_stack : stack_t;
      addr : word;
      oData : word;
      mem : mem_t;
   end record;
   
end;

_________________
С уважением, WingLion
Forth-CPU . RuF09WE
Мой Форт
Отсутствие бана это не заслуга юзера, а недоработка модератора (с)


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
Ответить с цитатой  
 Заголовок сообщения: Re: VHDL: процессор за час
СообщениеДобавлено: Пт фев 04, 2011 18:54 
Не в сети
Administrator
Administrator
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Вт май 02, 2006 13:19
Сообщения: 3565
Откуда: St.Petersburg
Благодарил (а): 4 раз.
Поблагодарили: 72 раз.
Правлю тип в главном файле проекта, правлю tupe на type, и все снова ок.


Код:
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.std_logic_1164.all;
USE IEEE.std_logic_unsigned.all;
USE WORK.CPUpack.all;

entity CPU2011 is

   Port(
      clk : in std_logic;
      reset : in std_logic;
      addr : out word;
      iData : in word;
      oData : out word
   );
END CPU2011;
   
architecture rtl of CPU2011 is
   signal new_CPU,CPU : CPU_t;

begin

   process (reset,clk) begin
      if reset = '0' then
         new_CPU <= (others =>'0');
      elsif clk'event and clk='1' then
         CPU <= new_CPU;
      end if;

   end process;

end;

_________________
С уважением, WingLion
Forth-CPU . RuF09WE
Мой Форт
Отсутствие бана это не заслуга юзера, а недоработка модератора (с)


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
Ответить с цитатой  
 Заголовок сообщения: Re: VHDL: процессор за час
СообщениеДобавлено: Пт фев 04, 2011 19:00 
Не в сети
Administrator
Administrator
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Вт май 02, 2006 13:19
Сообщения: 3565
Откуда: St.Petersburg
Благодарил (а): 4 раз.
Поблагодарили: 72 раз.
Теперь о том, как писать дальше. Можно было бы в главном файле выписать большой case в котором все определено, но я сделаю иначе. Обявляю функцию, которая все должна сделать, то есть вычислить новое состояние процессора по старому.

И записываю ее объявление в пакет:
Код:
   function logic_kernel(CPU : cpu_t, data : word) return cpu_t;
   

end;

function logic_kernel(CPU : cpu_t, data : word) return cpu_t is
   variable new_CPU;
begin
      new_CPU :=CPU;
      
   return CPU;
end;


функция пока опеределена как заглушка простым повторением.
A в начале описания архитектуры добавляю:

Код:
new_CPU := Logic_kernel(CPU);

_________________
С уважением, WingLion
Forth-CPU . RuF09WE
Мой Форт
Отсутствие бана это не заслуга юзера, а недоработка модератора (с)


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
Ответить с цитатой  
 Заголовок сообщения: Re: VHDL: процессор за час
СообщениеДобавлено: Пт фев 04, 2011 19:07 
Не в сети
Administrator
Administrator
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Вт май 02, 2006 13:19
Сообщения: 3565
Откуда: St.Petersburg
Благодарил (а): 4 раз.
Поблагодарили: 72 раз.
Анализирую квартусом, исправляю ошибки.

Забыто объявление package body, при использовании функции не хватает входного параметра...

сигнал неправильно соединен командой := а надо <=
неправильно обявлена переменная в функции...

кажется, все. Анализ показывает отсутствие ошибок в синтаксисе.

_________________
С уважением, WingLion
Forth-CPU . RuF09WE
Мой Форт
Отсутствие бана это не заслуга юзера, а недоработка модератора (с)


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
Ответить с цитатой  
 Заголовок сообщения: Re: VHDL: процессор за час
СообщениеДобавлено: Пт фев 04, 2011 19:13 
Не в сети
Administrator
Administrator
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Вт май 02, 2006 13:19
Сообщения: 3565
Откуда: St.Petersburg
Благодарил (а): 4 раз.
Поблагодарили: 72 раз.
Так, смотрю, чего забыл...

Не подключены выходы Addr и oData

делаю подключение.

Код:
   Addr <= Logic_kernel(CPU,iData).addr;
   oData <= Logic_kernel(CPU,iData).oData;


Казалось бы, такая конструкция не должна работать, тем не менее, квартус ее компилирует как надо.

Запускаю первую компиляцию, и тут же начинаю ловить ошибки.

исправляю ветку сброса на:

Код:
      if reset = '0' then
         new_CPU.pc <= (others =>'0');
         new_CPU.cmd <= (others =>'0');



Компиляция проходит, 50 выводов у процессора и ноль логических ячеек.
Еще бы, главная функция то еще не определена как надо!

_________________
С уважением, WingLion
Forth-CPU . RuF09WE
Мой Форт
Отсутствие бана это не заслуга юзера, а недоработка модератора (с)


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
Ответить с цитатой  
 Заголовок сообщения: Re: VHDL: процессор за час
СообщениеДобавлено: Пт фев 04, 2011 19:22 
Не в сети
Administrator
Administrator
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Вт май 02, 2006 13:19
Сообщения: 3565
Откуда: St.Petersburg
Благодарил (а): 4 раз.
Поблагодарили: 72 раз.
Возвращаюсь к пакету и редактирую логическое ядро:

Код:
function logic_kernel(CPU : cpu_t; data : word) return cpu_t is
   variable new_CPU : cpu_t;
   variable sh_cmd : word;
begin
      new_CPU :=CPU;
      sh_cmd := CPU.cmd(width-5 downto 0)&nop;
      
      new_CPU.cmd :=sh_cmd;
      
      case CPU.cmd(width-1 downto width-4) is
         when nop =>
            new_CPU.pc := CPU.pc+1;
            new_CPU.cmd := iData;
         when others => null;
         
      end case;


Здесь уже определилось, что команда будет четырехбитная и
полностью определено действие по команде nop.
сам идентификатор nop - это константа, которая опеределена с другими именами команд чуть выше в пакете, строчками:

Код:
constant nop : std_logic_vector (3 downto 0)   := "0000";
constant lit : std_logic_vector (3 downto 0)    := "0001";
constant call : std_logic_vector (3 downto 0)   := "0010";
constant ret : std_logic_vector (3 downto 0)   := "0011";

_________________
С уважением, WingLion
Forth-CPU . RuF09WE
Мой Форт
Отсутствие бана это не заслуга юзера, а недоработка модератора (с)


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
Ответить с цитатой  
 Заголовок сообщения: Re: VHDL: процессор за час
СообщениеДобавлено: Пт фев 04, 2011 19:26 
Не в сети
Administrator
Administrator
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Вт май 02, 2006 13:19
Сообщения: 3565
Откуда: St.Petersburg
Благодарил (а): 4 раз.
Поблагодарили: 72 раз.
Запускаю компиляцию, правлю ошибки

новый код функции:

Код:
function logic_kernel(CPU : cpu_t; data : word) return cpu_t is
   variable new_CPU : cpu_t;
   variable sh_cmd : word;
begin
      new_CPU :=CPU;
      sh_cmd := CPU.cmd(width-5 downto 0)&nop;
      
      new_CPU.cmd :=sh_cmd;
      new_CPU.addr :=CPU.pc;
      case CPU.cmd(width-1 downto width-4) is
         when nop =>
            new_CPU.pc := CPU.pc+1;
            new_CPU.cmd := Data;
         when others => null;
         
      end case;
      
   return CPU;
end;

_________________
С уважением, WingLion
Forth-CPU . RuF09WE
Мой Форт
Отсутствие бана это не заслуга юзера, а недоработка модератора (с)


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
Ответить с цитатой  
 Заголовок сообщения: Re: VHDL: процессор за час
СообщениеДобавлено: Пт фев 04, 2011 19:33 
Не в сети
Administrator
Administrator
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Вт май 02, 2006 13:19
Сообщения: 3565
Откуда: St.Petersburg
Благодарил (а): 4 раз.
Поблагодарили: 72 раз.
Глупая ошибка

return new_CPU; надо, а не return CPU;

еще одна глупая ошибка -

Код:
      if reset = '0' then
         CPU.pc <= (others =>'0');
         CPU.cmd <= (others =>'0');


вместо того же самого с new_CPU

Исправляю, компилирую...
И вот, первый вариант компилируется на 33 логические ячейки и 32 тригера в них..
собственно, иного и ожидать сложно, когда есть лишь одна команда NOP.

_________________
С уважением, WingLion
Forth-CPU . RuF09WE
Мой Форт
Отсутствие бана это не заслуга юзера, а недоработка модератора (с)


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
Ответить с цитатой  
 Заголовок сообщения: Re: VHDL: процессор за час
СообщениеДобавлено: Пт фев 04, 2011 19:41 
Не в сети
Administrator
Administrator
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Вт май 02, 2006 13:19
Сообщения: 3565
Откуда: St.Petersburg
Благодарил (а): 4 раз.
Поблагодарили: 72 раз.
Правлю, добавляю команды lit, call и ret

Код:
         when lit =>
            -- загружаем литерал
            new_CPU.top := iData;
            -- счетчик команды увеличивается на единицу
            new_CPU.pc := CPU.pc+1;
            -- старое значение вершины заталкиваем в стек данных
            new_CPU.data_stack := PUSH2STACK(CPU.data_stack,CPU.top);
         when call =>
            -- загружаем новое значение для PC
            new_CPU.pc := iData;
            -- старое заталкиваем в стек возвратов
            new_CPU.return_stack := PUSH2STACK(CPU.return_stack,CPU.pc+1);
         when ret =>
            -- возвращаем адрес
            new_CPU.pc := CPU.rst.top;
            -- и выталкиваем его из стека возвратов
            new_CPU.return_stack := POP4STACK(CPU.return_stack);


функции для стеков еще не определены, но принцип должен быть ясен.

Собственно, время вышло, в час я не уложился... :weep;

_________________
С уважением, WingLion
Forth-CPU . RuF09WE
Мой Форт
Отсутствие бана это не заслуга юзера, а недоработка модератора (с)


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
Ответить с цитатой  
 Заголовок сообщения: Re: VHDL: процессор за час
СообщениеДобавлено: Пт фев 04, 2011 19:56 
Не в сети
Administrator
Administrator
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Вт май 02, 2006 13:19
Сообщения: 3565
Откуда: St.Petersburg
Благодарил (а): 4 раз.
Поблагодарили: 72 раз.
WingLion писал(а):
Собственно, время вышло, в час я не уложился... :weep;


Тем не менее, я продолжаю пусть, не час, а два или три, но... (топик можно и поправить :) )
Код:
   function PUSH2STACK(stack : stack_t; data: word) return stack_t is
      variable new_stack : stack_t;
   begin
      new_stack.top := data;
      new_stack.subtop := stack.top;
      new_stack.regs(depth-3) := stack.subtop;
      for i in depth-2 downto 0 loop
         new_stack.regs(i) := stack.regs(i+1);
      end loop;
      return new_stack;
   end;
   
   function POP4STACK(stack : stack_t) return stack_t is
      variable new_stack : stack_t;
   begin
      new_stack.top := stack.subtop;
      new_stack.subtop := stack.regs(depth-3);
      for i in depth-3 downto 1 loop
         new_stack.regs(i) := stack.regs(i-1);
      end loop;
      new_stack.regs(0) := zero;
   
      return new_stack;
   end;


функции определены, компилирую, исправляю ошибки

_________________
С уважением, WingLion
Forth-CPU . RuF09WE
Мой Форт
Отсутствие бана это не заслуга юзера, а недоработка модератора (с)


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
Ответить с цитатой  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 128 ]  На страницу 1, 2, 3, 4, 5 ... 9  След.

Часовой пояс: UTC + 3 часа [ Летнее время ]


Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 2


Вы не можете начинать темы
Вы можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

cron
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
phpBB сборка от FladeX // Русская поддержка phpBB