Design and VHDL Implementation of an Application-Specific Instruction Set Processor
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2020-01-20
Department
Major/Subject
Signal, Speech and Language Processing
Mcode
ELEC3031
Degree programme
CCIS - Master’s Programme in Computer, Communication and Information Sciences (TS2013)
Language
en
Pages
66+45
Series
Abstract
Open source processors are becoming more popular. They are a cost-effective option in hardware designs, because using the processor does not require an expensive license. However, a limited number of open source processors are still available. This is especially true for Application-Specific Instruction Set Processors (ASIPs). In this work, an ASIP processor was designed and implemented in VHDL hardware description language. The design was based on goals that make the processor easily customizable, and to have a low resource consumption in a System-on-Chip (SoC) design. Finally, the processor was implemented on an FPGA circuit, where it was tested with a specially designed VGA graphics controller. Necessary software tools, such as an assembler were also implemented for the processor. The assembler was used to write comprehensive test programs for testing and verifying the functionality of the processor. This work also examined some future upgrades of the designed processor. The upgrades include improvements to hardware, software tools and usability. The source codes for the processor, graphics controller and test programs are published under the MIT license, and are available at: http://www.iki.fi/lauri.isola/asip38.Avoimen lähdekoodin prosessorit ovat yleistymässä. Ne ovat laitteistosuunnittelun kannalta kustannustehokas vaihtoehto, koska prosessorin käyttäminen ei vaadi kallista lisenssiä. Avoimen lähdekoodin prosessoreita on tarjolla kuitenkin vielä varsin rajallinen määrä. Tämä koskee etenkin sovelluskohtaisia käskykantaprosessoreita (ASIP). Tässä työssä on suunniteltu sovelluskohtainen käskykantaprosessori ja toteutettu se VHDL-laitteistokuvauskielellä. Suunnittelun lähtökohtina olivat prosessorin vaivaton muokattavuus sekä toteuttaminen järjestelmäpiirille (SoC) mahdollisimman vähillä resursseilla. Prosessori on toteutettu FPGA-piirille, jossa sitä testattiin erikseen suunnitellulla VGA-grafiikkaohjaimella. Prosessoria varten toteutettiin myös tarvittavat ohjelmistotyökalut, kuten assembler-kääntäjä. Sen avulla kirjoitettiin kattavat testiohjelmat, joita käytettiin prosessorin toiminnan testaamiseksi ja todentamiseksi. Tässä työssä tutustuttiin myös prosessorin jatkokehittämiseen. Tarkastelussa olivat laitteistoon, ohjelmistotyökaluihin ja käytettävyyteen liittyvät kehitysideat. Prosessorin, grafiikkaohjaimen sekä testiohjelmien lähdekoodit on julkaistu MIT-lisenssillä ja ne ovat saatavilla osoitteessa: http://www.iki.fi/lauri.isola/asip38.Description
Supervisor
Ryynänen, JussiThesis advisor
Kosunen, MarkoKeywords
ASIP, CPU, RTL, HDL, FPGA, SoC