1. 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

2. Open Design Computer?
No Intel.
No ARM.
No MIPS.
The "mist32" Architecture.
All new open design processor.

3. プロジェクトの特徴
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
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
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

4. mist32 アーキテクチャ
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
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
独自の命令セット
アウトオブオーダー実行に最適化

5. 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

6. 搭載している FPGA
ALTERA Cyclone IV EP4CE115
[Terasic DE2-115 Development Board]

7. 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)

8. mist32 の位置づけ
性能の目安→
↑ビット数

9. 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
32bit
47c: 0e e0 03 a0 lih rtmp,0x0
addr
480: 0d 40 47 a0 wl16 rtmp,0x220
484: 20 70 03 e2 movepc rret,8
488: 14 40 03 a0 b rtmp,#al
call
48c: 08 30 00 01 shr r0,0x1
490: 12 00 03 e0 pop rret
494: 12 00 03 c0 pop rbase return
498: 14 40 03 e0 b rret,#al

10. 現状の全体図

11. 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

12. これから...
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
回路規模の縮小化
DE2-115 デモボードへ搭載可能な規模に
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

13. 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/techno
github.com/cpulabs