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实验环境

实验环境搭建

本学期的课程，我们需要在自己的电脑上安装：

  • Linux 环境（Ubuntu 20.04）
  • Verilator
  • GTKWave
  • Vivado 2018.3

1 Linux 环境安装

有三种方案：

  • Windows+WSL
  • Linux 虚拟机（VMware）
  • Linux 原生系统

如果你没安装过后两种，那么我推荐第一种方案，以下给出安装步骤：

  • 在 Windows 系统上打开 Microsoft Store
  • 搜索 Ubuntu 20.04 并安装
  • 安装 Visual Studio Code（推荐的代码编辑器）
  • 将 WSL 设置为默认 Terminal
  • 配置 apt 源（修改 /etc/apt/sources.list ，推荐中科大源）
  • 安装一些基本的软件包sudo apt install git perl python3 make autoconf g++ flex bison ccache

2 仿真器 Verilator

我们将使用 verilator 进行电路仿真。需要 verilator >= 4.210 版本。Verilator 没有 Windows 版本的，需要在 Linux 环境中运行。

无论你使用什么版本的 Linux，我们都推荐从源码进行编译。

cd ~ #如果使用 WSL，这个目录在 C 盘的某个位置
git clone git://github.com/verilator/verilator
cd verilator
git checkout v4.210
autoconf #如果显示 not found，那么sudo apt install autoconf后再执行 autoconf
./configure
make -j12  #如果这一步出现问题，改成make -j4或者直接make
sudo apt remove verilator #卸载已有的版本
sudo make uninstall
sudo make install
verilator --version  #查看verilator的版本

如果报某个头文件 not found，请参考 https://verilator.org/guide/latest/install.html#git-quick-install

3 波形图软件 GTKWave

我们将使用 GTKWave 软件查看仿真波形图。

如果你使用 Linux 虚拟机或 Linux 原生系统，只需：

  • sudo apt install gtkwave
  • 运行 GTKwave： gtkwave trace.fst

如果你使用的是 Windows + WSL，则需要安装 GTKwave 的 Windows 版本，在 elearning 上可以下载免安装版本。使用时，双击 fst 波形图文件，设置 gtkwave/bin/gtkwave.exe 为默认打开程序即可。

4 Vivado

我们要求使用 Vivado 2018.3，指定这个版本，如果是其他版本的 Vivado 可能有不兼容。

可以根据 https://github.com/Tan-YiFan/DigitalLogic-Autumn2020 里的 notes/01开发流程（上） 进行安装，也可以直接从 参考资料 中下载源文件。

由于该软件体积过大，你也可以用机房电脑上 Win10-2 分区上的 Vivado。

实验环境介绍

  • verilator：我们采用 verilator 对CPU进行模拟（ verilator 要求运行在linux环境下，此外还需要安装一些库文件，具体可见 实验环境搭建），然后用 difftest 进行指令级别层面的对比，直接在仓库目录下执行 make test-lab* 即可。虽然verilator的仿真速度一般而言更快，但是功能还不完善，因此对我们编写代码有一定的限制（具体见 实验测试方法 中的代码编写部分）可以参考去年实验的介绍

  • vivado：打开 vivado ，运行vivado\test1\project\project_1.xpr，点击 tools 选项下的run tcl script，运行 vsrc\add_sources.tcl 添加源文件后，就可以开始仿真、综合、生成bit文件上板了。

  • Makefile：makefile可以简单理解为工程文件的编译规则，描述了整个工程的编译和链接等规则，内部具体的实现不需要了解，只需要知道通过 make test-lab*可以对对应的lab进行仿真测试即可

  • git：我们采用 git 工具 对所有的 lab 进行管理并发布

请先用 clone 命令下载我们的仓库的master，然后再下载difftest子仓库：

git clone -b master https://github.com/FDUCSLG/Arch-2022Spring-FDU.git #我们的实验只需关注master这个分支
cd Arch-2022Spring-FDU
git submodule update --init --recursive

其中的第一条命令的 -b master 指的是下载 master 这个分支，我们的实验只需要关注 master 分支，所以其它的分支可以不下载。

此外我们会不定时地更新代码仓库以解决bug（因此必须用clone把仓库配置相关文件也下载下来，这样才方便进行后续更新），每次更新的时候助教都会在群里或者上课的时候进行提醒，当然更好的是养成每次写代码前及时更新的习惯 😏 。以下是更新的步骤：

# 先在vsrc目录下提交保存你写的代码
cd vsrc
git add .
git commit -m "本此提交的信息，比如：commit for pull"

# 然后运行以下命令拉取并合并远端仓库的代码
git pull origin master # 我们的实验只需关注master分支
# 可能会有冲突，因人而异，需要自行解决
git submodule update #更新子仓库

git 的功能十分强大，这里所用的不及九牛一毛，如果你感兴趣的话可以自行搜索。

  • GTKWave：开源的波形图浏览器，在make命令后加上 VOPT="--dump-wave"即可在 build 目录下看到 fst 格式的波形图，可以参考去年实验的介绍。