MIPS32-NPC(MIPS32 NJU Processor Collection)

在基础设施搭建以及代码编写过程中，从下列项目借鉴了很多：

• riscv-sodor
• rocket-chip
• riscv_pard_fpga
• noop

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准备工作

clone这个repo

git clone https://github.com/njuallen/mips32-npc.git

安装gcc mips32工具链

sudo apt-get update
sudo apt-get install gcc-mips-linux-gnu
sudo apt-get install g++-mips-linux-gnu

安装scala工具链

1. 安装Java 对于ubuntu 18.04，由于default-jdk版本的问题，运行sbt、scala会出错。因此建议安装oracle Hotspot JVM。 从Java官网下载jre-8u171-linux-x64.tar.gz并解压缩到个人home目录的java目录下，将下列行加入profile。

export JAVA_HOME=~/java
export JRE_HOME=${JAVA_HOME}/jre
export CLASSPATH=.:${JAVA_HOME}/lib:${JRE_HOME}/lib
export PATH=${JAVA_HOME}/bin:$PATH

2. 安装sbt

echo "deb https://dl.bintray.com/sbt/debian /" | sudo tee -a /etc/apt/sources.list.d/sbt.list
sudo apt-key adv --keyserver hkp://keyserver.ubuntu.com:80 --recv 642AC823
sudo apt-get update
sudo apt-get install sbt

安装verilator

对于ubuntu 14.04/16.04

# make autoconf g++ flex bison should be available
wget https://www.veripool.org/ftp/verilator-3.906.tgz
tar -xzf verilator-3.906.tgz
cd verilator-3.906
unset VERILATOR_ROOT
./configure
# use -jN if CPU has N cores
make
# add the following lines to your profile
export VERILATOR_ROOT=$PWD
export PATH=$PATH:$VERILATOR_ROOT/bin

对于ubuntu 18.04，请使用

sudo apt-get install verilator

clone AM及MIPS32-NEMU

git clone https://github.com/njuallen/nexus-am.git
git clone https://github.com/njuallen/mips32-nemu.git

设置环境变量

将下列命令修改后添加到你的.profile文件或者添加到.bashrc文件中。

export AM_HOME=path_to_am
export MIPS32_NEMU_HOME=path_to_mips32-nemu

你可以在所在的命令行界面中运行source .profile或source .bashrc使之生效。 需要注意的是，运行上述命令仅仅是针对你当前用的shell设置了环境变量，如果切换到其他窗口，你还需要再执行source命令。 为方便起见，建议你关闭所有窗口，log out后再重新log in进入系统，这样子可以确保每个新开的shell窗口都设置好了上述环境变量。

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编译运行

编译

$ make

使用verilator进行仿真运行

$ make sim # 请在工作目录下准备好bin.txt

使用vivado-xsim进行仿真运行（结果更加可靠）

$ make xsim # 请在工作目录下准备好bin.txt

生成bitstream

$ make bit

将bit文件编程到开发板上

$ make prog

打开项目对应的vivado项目

$ make vivado

以上描述的仿真流程需要手动将程序处理成bin.txt，才能运行，如果要运行cputest和microbench，有如下的一键运行方式。

运行cputest中的某一个程序fact

$ make run-fact

批量运行cputest

$ make run-cputest

运行microbench

$ make run-microbench

上述命令的运行目录以及输出的log文件，全部在output/cputest/program_name output/microbench文件夹下。

关于使用nemu运行程序，以及与nemu diff，请阅读doc/diff.md。

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项目进展

现在的处理器能运行cputest以及microbench。

Core

• 顺序流水线
• gshare branch prediction + set associative BTB + RAS
• full pipeline forwarding
• AM-Asye(Interrupt and Exception)

Cache

• 1 cycle load to use latency
• set-associative
• pipelined(block on miss)
• blocking
• random replacement

外设

仿真

• 支持uart（仅能输出，不能输入）
• GPIO（用来trap以及结束运行）
• VGA/ps2尚未支持

FPGA

• uart（输入/输出）
• GPIO
• VGA
• ps2键盘

访存

• AXI4

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FAQ

如何开发调试，如何获取更多资源: 请见doc目录

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TODO

处理器

• Out of Order
• 支持pte
• 跑通Nanos，Linux

开发环境

• 完善MIPS32-NEMU，支持更多的指令，跑过更多的测试用例。MIPS32-NEMU现在能跑过所有cputest、microbench、nanos、nwm，同时在外设方面支持uart、GPIO与VGA。
• 完善外设仿真，争取能支持AM的VGA以及PS2键盘