産学間連携推進室(AC部屋) 2012 成果報告会

システム情報工学研究科 産学間連携推進室

情報学群 情報科学類 川田裕貴 伊藤剛浩

独立行政法人 情報処理推進機構 2011年度未踏人材発掘育成事業 採択プロジェクト

Open Design Computer?No Intel.No ARM.No MIPS.

The "mist32" Architecture.All new open design processor.

プロジェクトの特徴

開発ツールを一通り揃える

製品利用する際に無いと障壁になる

再利用可能な状態でソース・仕様を公開

プロセッサの HDL は BSD ライセンス

モバイル機器に使われるようなものを想定

OSが乗ったタブレットやスマホなど

mist32 アーキテクチャ

ハードウェアとソフトウェアの協調動作

OS を支援する機能を多く載せ高速化

アウトオブオーダー実行

回路規模は大きくなるが高速化できる

独自の命令セット

アウトオブオーダー実行に最適化

命令レベル並列化・OSの支援

少ないハードウェアでOoOを実現フラグの見直しにより命令間依存を軽減

Rob/Rs/CDBの小型化が実現

OSの機能をハードウェアでサポート

コンテキストスイッチのハードウェア実装

コンテキストをキャッシュを用いたLSに格納

ハードウェアポーリングと割り込みの融合

搭載している FPGA

ALTERA Cyclone IV EP4CE115[Terasic DE2-115 Development Board]

mist1032sa プロセッサ

Load/Store 型 RISC スーパースカラ

2命令同時フェッチ/4命令同時実行片方向の分岐予測と投機的実行レジスタリネーミングTomasulo のアルゴリズム (OoO)

with Flag 命令の撤廃 (OoO 最適化)

mist32 の位置づけ

　性能の目安→↑ビット数

アセンブラとバイナリ00000470 <genrand_int31>:

470: 11 00 03 c0 push rbase

474: 11 00 03 e0 push rret

478: 18 00 03 c0 srspr rbase

47c: 0e e0 03 a0 lih rtmp,0x0

480: 0d 40 47 a0 wl16 rtmp,0x220

484: 20 70 03 e2 movepc rret,8

488: 14 40 03 a0 b rtmp,#al

48c: 08 30 00 01 shr r0,0x1

490: 12 00 03 e0 pop rret

494: 12 00 03 c0 pop rbase

498: 14 40 03 e0 b rret,#al

call

return

32bitaddr

現状の全体図

開発規模について

MIST1032SAプロセッサ + ペリフェラル

行数 : 81,000行使用LE : 101,800LE [in-order: 32,000LE]

開発環境

GCC : 3,100行binutils(gas, ld) : 1,800行シミュレータ : 1,500行Newlib : 1,000行

これから...

回路規模の縮小化

DE2-115 デモボードへ搭載可能な規模に

インオーダーコアの制作 → Done!とりあえず規模の小さいものも作る

OS をはやく載せられる状態に

GCC のバグ修正、OS 支援機能テスト

Web などの資料

プロセッサの仕様と移植に関する資料open-arch.org

ソースコードgithub.com/technogithub.com/cpulabs