Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế bộ vi xử lý 32 bit

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH – VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ BỘ VI XỬ LÝ 32 BIT
NGÀNH : CNKT ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

SVTH :

NGUYỄN BẢO TÍNH
MSSV: 20161383
TRẦN NHẬT HẢI
MSSV: 20161311

Tp. Hồ Chí Minh, 06/2024

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH – VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ BỘ VI XỬ LÝ 32 BIT
NGÀNH : CNKT ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

SVTH:

NGUYỄN BẢO TÍNH
MSSV: 20161383
TRẦN NHẬT HẢI
MSSV: 20161311

GVHD

: ThS. LÊ MINH THÀNH

Tp. Hồ Chí Minh, 06/2024

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
***-Tp. Hồ Chí Minh, ngày 03 tháng 06 năm 2024

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên:

Nguyễn Bảo Tính

MSSV: 20161383

Trần Nhật Hải

MSSV: 20161311

Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện tử- viễn thông

Lớp: 2016VMVT1

Giảng viên hướng dẫn: ThS. Lê Minh Thành
Ngày nhận đề tài: 19/02/2024

Ngày nộp đề tài: 03/06/2024

1. Tên đề tài: Thiết kế bộ vi xử lý 32 bit
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
 Kiến thức về các môn: Mạch điện, Điện tử cơ bản, Kỹ thuật số, Kỹ
thuật vi xử lý, Thiết kế mạch tích hợp VLSI.
 Các tài liệu về phần mềm Vivado.
 Các kiến thức về lập trình ngôn ngữ phần cứng Verilog.
3. Nội dung thực hiện đề tài:
 Vẽ sơ đồ khối tổng quát cho hệ thống.
 Thiết kế chi tiết hệ thống.
 Lập trình từng mô đun bằng phần mềm Vivado.
 Mô phỏng chương trình bằng phần mềm Vivado.
 Viết báo cáo.
 Bảo vệ đồ án tốt nghiệp.
4. Sản phẩm:
Kết quả mô phỏng chạy các lệnh của hệ thống trên Vivado.

LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, nhóm chúng tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Lê Minh Thành,
người đã tận tình hướng dẫn và chia sẻ kiến thức cùng kinh nghiệm quý báu. Sự
động viên và hỗ trợ không ngừng của Thầy đã giúp nhóm vượt qua mọi khó khăn
trong suốt quá trình thực hiện đồ án này.
Nhóm xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến Ban Giám hiệu, các thầy cô giáo
và toàn thể cán bộ nhân viên trong trường, những người đã tạo điều kiện thuận lợi
và cung cấp môi trường học tập, nghiên cứu lý tưởng giúp chúng tôi hoàn thành
đồ án.
Nhóm cũng cảm ơn các bạn bè đã luôn sát cánh, chia sẻ những khó khăn và
đóng góp nhiều ý kiến giá trị trong suốt thời gian thực hiện đồ án.
Dù đã cố gắng hết sức, nhưng do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế, đồ án
của nhóm không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng tôi mong nhận được sự góp ý
và chỉ bảo từ các thầy cô và bạn bè để hoàn thiện hơn nữa.
Xin chân thành cảm ơn!
Ng
...

...
0011
1100011
1100011
1100011
1100011
1100011
0000011
0000011
0000011
0000011
0000011
0100011
0100011
0100011
0010011
0010011
0010011
0010011
0010011
0010011
0010011
0010011
0010011
0110011

LUI
AUIPC
JAL
JALR
BEQ
BNE
BLT
BGE
BLTU
BGEU
LB
LH
LW
LBU
LHU
SB
SH
SW
ADDI
SLTI
SLTIU
XORI
ORI
ANDI
SLLI
SRLI
SRAI
ADD

31

26 25 24
20 19 15 14 12 11
funct7
rs2
rs1 funct3
rd
imm[11:0]
rs1 funct3
rd

76

0
opcode
opcode

R-type
I-type

RV32I Base Instruction Set ( tiếp theo)
0100000
rs2
0000000
rs2
0000000
rs2
0000000
rs2
0000000
rs2
0000000
rs2
0100000
rs2
0000000
rs2
0000000
rs2
0000
pred
succ
0000
0000
0000
000000000000
000000000001
csr
csr
csr
csr
csr
csr

rs1
rs1
rs1
rs1
rs1
rs1
rs1
rs1
rs1
00000
00000
00000
00000
rs1
rs1
rs1
zimm
zimm
zimm

000
001
010
011
100
101
101
110
111
000
001
000
000
001
010
011
101
110
111

rd
rd
rd
rd
rd
rd
rd
rd
rd
00000
00000
00000
00000
rd
rd
rd
rd
rd
rd

0110011
0110011
0110011
0110011
0110011
0110011
0110011
0110011
0110011
0001111
0001111
1110011
1110011
1110011
1110011
1110011
1110011
1110011
1110011

SUB
SLL
SLT
SLTU
XOR
SRL
SRA
OR
AND
FENCE
FENCE.I
ECALL
EBREAK
CSRRW
CSRRS
CSRRC
CSRRWI
CSRRSI
CSRRCI

0110011
0110011
0110011
0110011
0110011
0110011
0110011
0110011

MUL
MULH
MULHSU
MULHU
DIV
DIVU
REM
REMU

RV32M Standard Extension
0000001
0000001
0000001
0000001
0000001
0000001
0000001
0000001

rs2
rs2
rs2
rs2
rs2
rs2
rs2
rs2

rs1
rs1
rs1
rs1
rs1
rs1
rs1
rs1

000
001
010
011
100
101
110
111

rd
rd
rd
rd
rd
rd
rd
rd

B. Quy ước gọi hàm
Quy ước gọi hàm trong RISC-V là một tập hợp các quy tắc và thỏa thuận về
cách các hàm được gọi, cách các đối số được truyền và cách giá trị được trả về

80

trong kiến trúc máy tính RISC-V. Dưới đây là một số điểm chính của quy ước gọi
hàm cho kiến trúc RV32I và RV32M:


Truyền đối số qua thanh ghi: Khi có thể, các đối số được truyền qua các
thanh ghi. Tối đa tám thanh ghi số nguyên (a0-a7) và tối đa tám thanh ghi
số học dấu phẩy động (fa0-fa7) được sử dụng để truyền đối số.



Truyền đối số qua ngăn xếp: Nếu có nhiều hơn tám đối số, các đối số còn
lại sẽ được truyền qua ngăn xếp.



Trả về giá trị: Giá trị trả về của hàm, nếu là kiểu số nguyên hoặc con trỏ,
thường được trả về qua thanh ghi a0 (hoặc a1 nếu giá trị trả về là một cấu
trúc lớn).



Lưu trữ trạng thái: Các thanh ghi s0-s11 được sử dụng để lưu trữ trạng thái
qua các lời gọi hàm.

C. Link Github:
Tất cả các code được đính kèm trong liên kết Github dưới:
https://github.com/nbtinh2002/32-bit-RISC-V-CPU.git

81