FPGAでCPU作成

電子工作に興味がわきました。

そもそもの発端は
名著「CPUの創りかた」を読んだからです。

http://www.amazon.co.jp/dp/4839909865

本に従い、ロジックICを買ってきて組み立てようかと誘惑に駆られたのですが、
作ってそこで終わりな気がしたので、ちょっと方向を変えることにし、
以前から気になっていたFPGAに手を出すことにしました。

参考にしたサイトは
触って学ぼう FPGA開発入門です。
非常にわかりやすいです。

ちなみに、同じ著者の「【実践】C言語による組込みプログラミングスタートブック」も買ってはみたものの、Cでロジックを書く意味が見いだせず、こちらはお蔵入りとなりました。

上記サイトにて使用されているEDX-002を購入し、サイトの記述に従って
実際にやってみました。
わからないことはいろいろありますが、まずはLED制御がなんとなくできるようになりました。

わかった気になったので、CPUをつくることにしました。
アーキテクチャは「CPUの～」の設計(TD4)をそのままつかわせてもらいました。
命令セットが見事です。

で、ごにょごにょやっていると、なんとなく動くものができました。
まだバグがあり、
・入力ポートが動かないっぽい
・クロックが適当
という不具合があるものの、
プログラムが動き、LEDが点滅しました。
すばらしい。

ソースは公開しておきますか。

https://subversion.assembla.com/svn/yosinori_public/trunk/fpga/spartan2/cpu1/

cpu.vがソース。たったの187行。
FPGAって楽だなぁ。

ハードのことがわからない人間がFPGAの知識もほぼない状態で
CPUを作るとこんな感じになる、というモデルケースの一つとして参考にしてください。

次なるステップは
・実用的なCPUを作る(設計も自分流に)
・既存のIPコア、picoblaze or pacoblazeを試す
・シリアル通信などのハード制御をしてみる。
あたりですかね。

ゆくゆくはdis VMをハードウェア化したプロセッサを作ればな、
などと考えてはいますが、
disの命令セットが一筋縄では実装できなさそう。
forkとかあるみたいだし。