Návrh superskalární mikroarchitektury RISC-V procesoru

Abstract

Zaměřením této práce je přiblížení činnosti superskalárních procesorů a navržení superskalární mikroarchitektury procesoru využívající instrukční sady RISC-V RV32I. Navržená mikroarchitektura se nazývá VTM Veznik Tomas Microarchitecture) a je popsána jazykem SystemVerilog. VTM je superskalární mikroarchitektura, která zpracovává dvě instrukce najednou a ve vykonávacím stupni vykonává do čtyř instrukcí najednou. Hlavním výstupem této práce jsou zdrojové kódy popisující VTM. Zdrojové kódy spolu s teoretickou částí této práce mohou posloužit jako učební pomůcka, která ukazuje fungovaní superskalárních procesorů, cílená na studenty.

This thesis aims to explain the superscalar processor's working principles and to design a microarchitecture based on the RISC-V RV32I instruction set architecture. The designed microarchitecture is called VTM (Veznik Tomas Microarchitecture) and is described using SystemVerilog hardware description language. The VTM is a dual-issue out-of-order superscalar microarchitecture that executes up to four instructions in the execution stage simultaneously. The primary output of this thesis is the VTM source code. The simulation, accompanied by the theoretical part of this thesis, serves as a learning tool for anyone who wants to understand the inner workings of superscalar processors, with students as the primary audience.