RISC-V核PULPino简介

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PULPino是一款开源单核微控制器系统，基于苏黎世联邦理工学院开发的32位RISC-V内核PULP开发的。Pulpino具有功耗低面积小的特点，可配置为使用RISCY或zero-riscy核心。

RISCY是一个有序的单一核心，具有4个流水线阶段，其IPC(Instructions Per Clock)接近1，完全支持基本整数指令集（RV32I），压缩指令（RV32C）和乘法指令集扩展（RV32M）。它可以配置为具有单精度浮点指令集扩展（RV32F）。

它实现了几个ISA扩展，例如：硬件循环，后递增加载和存储指令，位操作指令，MAC(Multiply Accumulate)操作，支持定点操作，打包SIMD指令和点积。它的设计旨在提高超低功耗信号处理应用的能效。 RISCY实现了1.9特权规范的一个子集。下图是RISC-V RI5CY核心的结构：

两个核使用相同的外围接口，插件兼容。

核心使用非常简单的数据和指令接口与数据和指令存储器进行通信。为了与AXI接口，在PULPino中实例化了core2axi协议转换器。出于调试目的，所有核心寄存器都已经过存储器映射，允许通过AXI总线访问它们。 内核中的调试单元通过该总线处理请求，并读取/设置核心寄存器和/或停止核心。

zero-riscy是一个具有2个流水线阶段的有序，单发核心，它完全支持基本整数指令集（RV32I）和压缩指令（RV32C）。它可以配置为具有乘法指令集扩展（RV32M）和减少的寄存器扩展数（RV32E）。它旨在针对有超低功耗和超低区域的限制的应用场景设计处理器。zero-riscy实现了1.9特权规范的子集。

当内核处于空闲状态时，平台可以进入低功耗模式，只有一个简单的事件单元处于活动状态，其他所有内容都是时钟门控(clock-gate)的，并且功耗最低（泄漏，leakage）。事件/中断到达时，专门的事件单元唤醒核心。

为了与外界沟通，PULPino包含一系列外设，包括I2S，I2C，SPI和UART。可以通过JTAG和SPI从外部访问平台内部器件，从而允许用可执行代码预加载RAM。

在独立模式下，平台从内部引导ROM引导，并从外部SPI闪存加载其程序。

PULPino平台可用于RTL仿真以及FPGA。

2016年1月，PULPino作为UMC 65nm ASIC被采用。

它对所有目标都有全面的调试支持。此外，我们还支持通过RTL仿真中的KCacheGrind，可通过源代码注释执行时间进行扩展分析。

SoC使用AXI作为其主要互连，并具有到APB的桥接器，用于简单的外围设备。BootLoad从SPI闪存中加载程序。

SPI从器件是一个有源外设，它在没有内核协助的情况下接收/发送数据。

其预期目的是用作外部接口，系统的用户可以通过该外部接口从外部访问内部存储器。

此机制可用于将程序预加载到存储器中，启动系统，等待程序已终止的确认，然后检查结果。

Pulpino在ZedBoard上的SoCs设计：

RI5CY核的性能测试：