RISC-VとChiselで学ぶ はじめての自作CPU メモ

「RISC-VとChiselで学ぶ　はじめての自作CPU」に取り組んでいます。その過程で躓いたところ、自分なりに追加で考えたところを記しておきます。

RISC-VとChiselで学ぶ はじめてのCPU自作 ――オープンソース命令セットによるカスタムCPU実装への第一歩

4章　環境構築

• 本に書いてあるdockerfileは古いので、著者のdockerhubからイメージごと引っ張ってくる （例えばubuntuのバージョンがサポート終了しているもののせいでapt-getでエラーが出たりする）
  

• 僕はwinowsマシンでWSLでdockerを使おうとしたら色々はまった WSLはいくつか特殊な設定がいるみたいなので例えば下記サイトなどを参考にする https://www.kagoya.jp/howto/cloud/container/wsl2_docker/

6章　テスト

ここも本に書いてあるコードや設定は古いので最新にアップデートする必要がある

• build.sbtは下記に書いてある通りのバージョンにする https://github.com/freechipsproject/chisel-template/blob/main/build.sbt
  

• not found: type FlatSpec コードが書かれたときからchiselTestのバージョンが上がって破壊的変更が入っている

import org.scalatest.flatspec.AnyFlatSpec

を追加し、FlatSpe → AnyFlatSpecに変更

• [error] /src/chisel-template/src/test/scala/FetchTest.scala:12:48: Boolean does not take parameters [error] c => while(!c.io.exit.peek().litToBoolean()){ litToBooleanが正しい（カッコなし）
  

• sbtコマンドはbuild.sbtと同じディレクトリで実行する でないと実行するテストが見つからない [success]と表示されて一見成功したように見えるので注意！ （よく見るとNo tests to run for Test / testOnlyと書いてある）
  

• printfで改行する場合は .n → \n
  

• scala.NotImplementedError: TODO: convert LoadMemoryAnnotation loadMemoryFromFileをloadMemoryFromFileInlineにするとできた（理由は不明） https://www.chisel-lang.org/docs/appendix/experimental-features#inline-initialization-with-external-file

7章　命令デコーダの実装

• packageをdecodeに変えたので、DecodeTest.scalaの先頭でimport fetch._が必要 （でないとTopとかを認識できずコンパイルエラーになる）

8章　LW命令の実装

• Top.scalaに以下を追加（4章の全体コードにはちゃんと書いてある）

core.io.dmem <> memory.io.dmem

これを忘れると以下のエラーが出る（CoreとMemoryが繋がっていないから初期化できていない）

firrtl2.passes.PassExceptions: firrtl2.passes.CheckInitialization$RefNotInitializedException:  @[src/main/scala/Top.scala 16:22] : [module Top]  Reference memory is not fully initialized.

13章　シフト演算の実装

• asUInt() → asUInt ここもカッコ無しが正しい。でないとoverloaded method apply with alternativesというコンパイルエラーになる 以下は想像だが、カッコつきはビット幅を指定するためのメソッドと認識されているのが原因なのかなぁ ビット幅指定は変数の定義の際に使うもので、キャストには使えないらしい https://www.chisel-lang.org/docs/explanations/data-types

15章　分岐命令の実装

• 命令bit列にimm[0]がない理由： pcは2の倍数にしかなりえない、つまり最下位bitは常に0だからわざわざ命令bit列には含めない これによりビット数を節約できる

16章　ジャンプ命令の実装

• (exe_fun === ALU_JALR) -> ((op1_data + op2_data) & ~1.U(WORD_LEN.W)).asUInt

17章　即値ロード命令の実装

• 即値が20bitしかない理由:32ビットのレジスタでrdなども伝達しないといけないから jump指令の場合、アドレスを12bitで指令するから、組み合わせたら32bit分使える
  

• 12bitシフトする理由: rdなどの配置を他の命令形式と合わせるため