RISC-V FPGA 设计中， RISC-V 的核心框架模块组成。

相关参考文章：

RISC-V 教学教案

 

RISC-V  中cpu 核心设计框架组成结构:

 

其中：

fii_cpu_sys.v : 工程顶层模块

fii_iobuf.v ： GPIO 端口 逻辑 模块

SYS_DCM: PLL 时钟模块 IP

fii_riscv_cpu.v: RISC -V cpu 模块顶层

fii_rv32i_core.v ： 状态机逻辑模块（RISC -V）运行模块

TDP_RAM_INSTR：程序存储单元(ITCM)

rv32I_exu.v: RISC -V cpu 内核模块

regfile_l.v: 32个通用寄存器模块

instr_dec.v: 指令译码模块

exu_alu.v: 执行模块

exu_LSU.v: Load/Store 模块

fii_UART.v：UART  模块 

fii_timer_lsu.v:  Timer 模块

fii_GPIO.v:  GPIO 模块

D_sram.v: SRAM DTCM 模块

exu_BRANCH.v：分支处理模块

exu_csr.v: CSR 寄存器模块

 

在vivado 工程文件中：

 

risc-v 的核心模块组成：

regile_l       ：32个通用寄存器

instr_dec   ：指令译码模块

exu_alu      ： 执行模块

exu_LSU    ：load/store 外设访存模块

exu_branch：条件分支模块

exu_CSR：CSR 寄存器模块

 

CPU 架构分类：

冯诺依曼架构：也称做普林斯顿架构。 其结构特点时数据存储器和程序存储器按照统一的地址编址，如32为的地址总线，可寻址4G 的地址空间。程序存储器，数据存储器以及外设等每部分占有4G空间的一个部分，彼此之间互不重叠。 

哈佛架构：哈弗结构不同于冯.诺依曼结构将访问空间线性划分，而是将数据存储器与程序存储器划分为两个独立的寻址空间，自己维护自己的地址空间，最典型的结构莫过于Intel最早推出的8051，16位的地址总线可访问64k空间，但是数据和程序在控制器的协助下，实现数据访问与程序访问的分离，因此访问空间扩大了一倍

冯.诺依曼结构与哈弗结构的优缺点：

冯.诺依曼结构：

优点：整个访问空间是线性的，整个空间采用统一编码，使用同一个程序计数器PC，因此对控制器的要求比较低，硬件资源（RTL）开销小于哈弗结构。

缺点：无法扩展空间范围，同时由于使用统一的空间编码，在遇到资源冲突时必须等待冲突解决才能继续程序的运行，因此效率较低。

哈弗结构：

优点：由于数据空间与程序空间分离，一次整个访问空间几乎扩大一倍，不存在程序空间的访问与数据空间访问的冲突

缺点：控制器复杂，需要两套PC计数器，硬件开销大

现在的cpu 设计中， 已经不是像早期的cpu 设计那样泾渭分明了， 可能一个cpu 即支持 普林斯顿架构，同时支持哈佛架构。 根据程序，数据的不同， cpu 可以从不同的区域将数据读出，或者写入。

FII-RISC-V 架构：

目前fii-riscv v2.01 版本，即支持普林斯顿架构， 同时也支持哈佛架构。当然，哈佛架构在执行效率上还是比较高的，绝大部分应用使用的时哈佛架构。但为展示普林斯顿架构的结构，同时在之后的版本会支持JTAG 模块， jtag 模块使用的也是普林斯顿架构，这种方式。