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解説

※ 本コンテンツは，2017年7月25日発売の『FPGAマガジン No.18』をPDFファイルとしたものです

　世の中に数あるオープンソースCPUの中から，本特集ではGoogleも推している“RISC-V”を取り上げてみます．
　RISC-Vのホームページ(https://riscv.org/)からダウンロードできるのは，RISC-Vの仕様書です．今回紹介するFPGAマガジン版RISC-Vは，この仕様書を元に筆者がスクラッチからVerilog HDLで書き起こした，オリジナルRISC-Vです．
　特集はまず解説編として，第1章ではRISC-Vを取り巻くさまざまな状況を整理してみます．現在のプロセッサがかかえる問題点や，RISC-Vがどのような背景から登場してきたのかなどを説明します．そして第2章ではRISC-Vのアーキテクチャについて，ARMやMIPSと比較しながら解説しています．
　いよいよ第3章からがFPGAへの実装編です．RISC-Vの実装には自由度があるので，どのような性格のCPUを実現するかをよく検討する必要があります．そして第4章で，MAX 10搭載MAX10-FB基板とArtix-7搭載Artyボードのそれぞれの評価ボードにFPGAマガジン版RISC-Vを実装し，第5章ではLチカや「Hello World」など，動作確認プログラムをコンパイルしてRISC-Vで動かしてみます．
　最後の第6章では，3×3の行列積演算処理の中の1つの積和演算を，一度に実行するカスタム命令をRISC-Vに追加してみます．シミュレーションでは，カスタム命令を使うことで10倍以上の高速化を確認できました．

目次

●特集　Googleも推す新オープンソースCPU RISC-Vづくり

[IoTの世界を制するか？]
懸念材料もあれど，今後の可能性を期待させるアーキテクチャ
プロローグ　なぜRISC-Vが注目されるのか

[全体像を整理する]
登場の背景からRISC-V対応ソフトウェアの状況，FPGA向け実装例まで
第1章　これでスッキリ！RISC-Vを取り巻く現状

[MIPSそっくり？]
ARMやMIPSと比較すると見えてくる設計思想
第2章　初めてのRISC-Vアーキテクチャ

[CPU設計入門]
拡張命令にはどれを組み込むか，ハードウェアをどう構築するか…
第3章　俺々RISC-Vの仕様検討

[Verilog HDLでのCPU記述例]
5ステージ動作でベーシックなCPU設計の勉強にもなる
Appendix1RISC-VコアのHDL記述の実際

[安価な評価ボードで誰でも試せる！]
評価ボードMAX10-FB基板&Artyで動かす
第4章　俺々RISC-VのFPGAへの実装

[仕様書どおりに動作するか？]
このテストパターンをパスしないとRISC-Vとは言えない？！
Appendix2　RISC-V検証用テスト・プログラムによる動作確認

[まずはLチカから始めよう]
「Hello World !」表示から乗除算命令を使う演算テストまで
第5章　俺々RISC-Vのプログラム作成

[どんな命令を追加しようか]
3×3行列積演算を高速化するオリジナル積和演算命令
第6章　俺々RISC-Vへのカスタム命令の追加

[Ubuntu上に環境構築]
FPGA開発ツールやRISC-V用コンパイラのインストール手順
Appendix3　ハードウェア&ソフトウェア開発環境の構築

特集関連

[創ろう，拡げよう，設計者ネットワーク]
本邦初！RISC-Vトラックで5つの講演に注目
Design Solution Forumへのお誘い

高位合成ツールVivado HLS特設記事

[CPUが無くても楽々シーケンス制御]
高位合成ツールVivado HLSをI/Oデバイス制御回路の作成に活用する
ソフトウェアとして記述したCをハードウェアとして動かすには

最新技術

[HDMI表示にも対応！]
サンプル・デザインの入手先から開発環境の構築手順まで
Cyclone V SoC搭載 最新ボード“DE10-Nano”登場！(セットアップ編)

[無線帯域もワンチップで]
FPGAにRFクラスのアナログ・テクノロジを統合
ソフトウェア無線を実現するXilinx社のRFSoC登場

[Enpirion電源ソリューション]
低電圧化/大電流化に対応し，より高度な柔軟性を求められる最先端FPGA向け電源
高性能FPGA用電源の課題とディジタル制御電源のメリット

技術解説

[カメラ/LCDモジュールの接続で使われる]
スマートフォン内部で使われる高速インターフェースの定番！
MIPI PHY規格の概要

[Tバイトオーダの領域が使える]
Zynq搭載ZedBoard+Spartan-6搭載SATA接続FMC拡張ボードで試す
Linux上から大容量SATAストレージにダイレクト・アクセス！

[Altera社製デバイス活用編]
デジカメとしてもフォトフレームとしても使える
MAX10-FB基板対応拡張ボードで試すLCD&カメラ

[本家お墨付きのCPUコア！]
Linuxも起動できる本物MIPSコアの無償評価版が自由にFPGAに実装できる！
MIPS本家から登場 FPGA実装向けコア“MIPSfpga”を動かす

コラム

[参加型のFPGA勉強会]
FPGAコミュニティ探索記
FPGAディープラーニング実践懇親会

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