HeMPS-V : um MPSoC com processador de arquitetura RISC-V

Abstract

A partir da alta capacidade de integração de transistores em um único chip, o desenvolvimento de complexos sistemas em pastilhas de silício é cada vez mais comum. Por isso, os sistemas integrados intra-chip (SoCs) têm ganhado cada vez mais espaço no mercado. Basicamente, esses sistemas se caracterizam pela integração de módulos de propriedade intelectual (IP). Por meio desses módulos, pode-se integrar diversos elementos de processamento em um único SoC, o que caracteriza os sistemas multiprocessados intra-chip (MPSoCs). Uma forma de fazer a integração desses módulos é utilizando comunicações via redes intra-chip (NoCs). Dessa forma, o presente projeto aborda a modificação de um framework capaz de gerar MPSoCs baseados em NoCs homogêneas parametrizáveis, HeMPS (Hermes Multiprocessor System-on-Chip). Essa modificação consistirá na substituição do atual núcleo do elemento de processamento dos nós da rede. Atualmente, são integrados a esses núcleos, o processador Plasma que possui arquitetura MIPS e executa o conjunto de instruções de inteiros de 32 bits. A ideia é integrar no sistema uma implementação de um novo processador em diferente arquitetura que seja funcional nesses MPSoCs. A utilização de uma arquitetura RISC-V é viável e possui um conjunto de instruções correspondente ao atual. Mais ainda, além de ter código aberto, caracteriza um conjunto de instruções mais recente que o MIPS. Portanto, esse trabalho serve como estudo de caso e apresenta os problemas e requisitos para o interfaceamento de uma nova arquitetura no sistema de referência, HeMPS. O funcionamento do sistema com a nova arquitetura é detalhado apresentando validações de mecanismos que dependem diretamente desta, como interrupções, chamadas de sistema, salvamento e recuperação de contexto e paginação.