Linux が動作する RISC-V CPU を自作した (2019 年度 CPU 実験 余興)
私が所属する東京大学理学部情報科学科では三年の冬学期に CPU 実験という実験授業が開講されています。本稿ではその簡単な説明をした後、その実験の一環として約一ヶ月ほど取り組んだ「Linux が動作する RISC-V CPU を自作するプロジェクト」で何をしたか、またどのような成果を得たかについて紹介したいと思います。 本稿を読むその前に 弊学科では「XX 年度に教養学部から理学部情報科学科に進学してきた学生」を「XXer」と呼ぶ文化があります。本稿ではこの表現を断りなく用います1。また私は普段 Web が好きでもっぱら Web セキュリティに関することを追いかけているだけのしがない学部 3 年生なので (私についての情報は ここ に大体まとまっています)、こういう低いレイヤのことは未だによく分かっていません。あくまで素人の記事だとご理解いただけると嬉しいです。誤りの指摘や質問があれば、ここ
CPU実験が終わりました 〜コア係目線〜 - Mister雑記
この記事は以下に移植されました。 tiramister.net
TopPage - Verilog HDL & FPGA
FPGAボード（Spartan-3Eスタータキット，またはSpartan-3Aスタータキット）で動作するCPUをVerilog HDLで設計します． さらに，そのCPUをターゲットとするアセンブラとコンパイラも設計します． ソースコードはかなり簡潔に書かれており，コード量がかなり少ない（約250行程度）にもかかわらず，必要最低限の機能をもったＣＰＵがＦＰＧＡボードで正しく動作します． ソースコードの簡潔さに重点をおいているので，回路が使用するリソースや効率化は重視していません． 論理合成ツールの安定性とVerilog HDLの基本構文のみ用いることを考慮し，ソースコードは原則Verilog-95に準拠しています． Verilog 2001などでも論理合成可能です．アセンブラはPerl，コンパイラはflexとbisonで記述されており，きわめて少ないコード量で正しく処理することができます．
計算機科学実験及演習3（ハードウェア）
新型コロナウイルス感染症（COVID-19）への対応について 今年度の計算機科学実験及演習3（ハードウェア）は次のように実施します． 本学の新型コロナウイルス感染拡大防止に伴う活動制限のガイドラインにおける対応レベルがレベル1の間は対面で実施します．演習室で長時間密集することを避けるため，地下の演習室を開放します．積極的に利用してください． 発熱や咳などの症状が出ている場合は養生に努めてください．また，教員・TAにその旨連絡してください． 対応レベルがレベル2(-)以上の場合は，各自の自宅で演習を進めていただきます．どのように演習を進めるかは切り替わるタイミングの前にアナウンスします． 対応レベルがレベル2(-)以上に変更された場合に備えて，各自のPCに開発環境 Quartus Prime 17.1 をインストールして演習を進める用意をしておいてください． バージョン番号17.1(最新版で
RISC Vに従うCPUの上で動作するOSをRustで書く（CPU実験余興） - 欣快の至り
お手製のCPUの上で自分で作ったOSを動かすというのは、割と夢のある行為だと思っていて、今回それを一定のレベルですることができたので、簡単に内容についてメモをしておこうと思います。 曖昧な日本語を読むより、プログラムを読むほうが速いと思う人は、駄文を読まずにGitHubを見てください。 https://github.com/moratorium08/osmium/ 僕が書いたのはOSだけで、コアはATPが書きました。また、乗算命令の実装はdaiが書きました。 https://github.com/hitohira/yokyo 概要 RustでフルスクラッチでRISC-V(rv32im)で動作するOSの実装をしました。OSを実装するにあたり、ページングやカーネルとユーザーモードでの権限切り分け、割り込みなどの仕様を考える必要があり、これもRISC-VのPrivilegeの仕様書に従ったものに
FPGAでCPUを作ろう 〜FPGAで、あなたも自分がデザインしたコンピュータを動かせる〜
サポートサイト著者によるサポートページが公開されています→『FPGAでCPUを作ろう』サポートページ 書誌情報 著者: 岸本誠 発行日: 2012-03-21 最終更新日: 2012-06-22 バージョン: 1.0.0 ページ数: 112ページ(A4PDF版換算) 対応フォーマット: EPUB, PDF 出版社: 達人出版会 対象読者 プロセッサの設計方法についての知識はあるが、FPGA を使ったりといった電子工作の経験はない、という方。あるいは、電子工作の経験はあるが、プロセッサの設計方法はよくわからない、という方。 著者について 岸本誠 計算機科学を専攻した後、プログラマとして働く。プログラマとしてした仕事としては、Globus Toolkit と計算アプリケーションの間で使うミドルウェアに関係した開発と調査だったが、GT 3 と 4 で採用されていた XML ウェブサービス（ SO
東大のCPU実験で自作コア上の自作OS上で自作シェルを動かした話 - 旅する情報系大学院生
東大の情報科学科では3年の秋学期にCPU実験という、自分たちでCPU、コンパイラ、シミュレーターを作ってレイトレーシングを動かすことが単位要件の名物実験があります。僕らの班では12月初旬に単位要件を満たすCPUは出来ていたので、2/20にあった成果報告会までの間にIwashi班という自作CPU上でlinuxを動かすことを目標とした余興班を作ってこのエントリのタイトルにあるような結果に終わったのでその報告をしたいと思います。 コンテキストスイッチしている画像: 目次 目次 対象とする読者 自己紹介 できたこととできなかったこと 技術的な詳細 ISA よかったところ 悪かったところ 結論 ステート管理 Floating point UART 自作OS/Shellの仕様 動機 やること 実装方針 増えるレジスタ 増える命令 MMUの挙動 タイマ割り込みの挙動 iretの挙動 Kernelの実装
2017/03/17 平木敬教授 最終講義「計算機を創る」
平木 敬 教授 最終講義『計算機を創る』 日時：2016年3月17日（金）16:00～18:00 場所：小柴ホール（理学部１号館） http://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/announce/last-lecture/2016/ ライブ配信した最終講義の模様を公開しました。 ぜひご覧ください。 【キーワード】 並列分散計算機 多数並列 高速化 スーパーコンピュータ Grape-DR Data-Reservoir FLATS プリント基板 SIGMA-1 JUMP-1 お茶の水シリーズ CPU実験 リアルお茶の水博士 東京大学 東大 理学系研究科 情報理工学系研究科 理学部 物理学科 公式 【ホームページ】 理学系研究科・理学部： http://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/ 情報理工学系研究科： http://www.i.u-tokyo.ac.
ハード素人が32bit CPUをFPGAで自作して動かすまで読んだ本のまとめ - スティルハウスの書庫の書庫
男子たるもの一度は自分でCPUを作ってみたいものだけど、ICでLEDをピカピカさせた程度の経験しかないハード素人な俺だったので、CPUを自作してる東大生などを遠くから見て憧れてるだけだった。しかしおよそ一年前のこと、「MIPSなんて簡単に作れますよ！」とKさん（←FPGAでLispマシンを自作するような人）に言われて、お、おぅ。。そりゃKさんはそうでしょうよ。。あれ、もしかして俺にもできるかな。。？ と思った。この一言がなければ32bitのCPUを自作しようなんて考えなかっただろう。 それから一年ちょい、とくに今年の正月休みやFPGA温泉でがっつりがんばって、なんとかMIPS Iサブセットの自作CPUが動いた。これはフィボナッチを計算してるところ。 ちなみに、これはこんな感じのフィボナッチのコードをCで書いて、 void main() { int i, *r = (int *)0x7f00
CPU実験：マルチコアで並列実行するまで（コンパイラ係目線） - eguchishi
CPU実験が終わって半年ですが、忘れる前にやったことを書き残しておこうと思います。 並列化ーー CPU実験 全体 4人程のチームで、自作CPU、コンパイラ、アセンブラ、シュミレータ等を作り、最終的には高級言語(mincamlというOcamlのサブセット)で書かれたプログラム（レイトレーシング）を実行速度を競います。CPU実験の詳細は検索すると結構出てくるかと思います。 レイトレプログラムの出力結果 自班の最終成果 『レイトレプログラムをマルチコアで並列実行する』ということをやりました。結論から言うとこれがかなり上手いこといって、歴代最速記録を大幅に(1/2位？）更新することができました。 具体的には記録は以下の通りです。詳しくは*1 4.666948 s(7コア、逐次実行と比べ演算順序が変わり得る） 5.193502 s（6コア、演算順序が変わらない） ＊実験の条件も年々良くなっているので
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Xilinx社の無料FPGA開発ツールVivadoでCPUを自作する（導入編） – ENGINEER TOSHIO KUGA .NET
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