Rısc-v komut kümesi mimarisi tabanlı 32-bit mikroişlemci tasarımı ve özelleştirilmesi
Design and customization of a risc-v instruction set architecture based 32-bit microprocessor
- Tez No: 996324
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SERDAR ÇİÇEK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Bilgisayar mimarisi, FPGA, Mikrobilgisayarlar, Mikrodenetleyiciler, Mikroişlemciler, İşlemciler, Computer architecture, FPGA, Microcomputers, Microcontroller, Microprocessors, Processors
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Tarsus Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
İşlemci teknolojileri, tescilli mimarilerin kısıtlamalarını aşmayı hedefleyen açık kaynak donanım yaklaşımıyla dönüşüm geçirmektedir. Bu değişimin merkezindeki RISC-V Buyruk Seti Mimarisi (ISA); modülerliği ve lisanssız yapısı ile stratejik önem kazanmıştır. Bu tezin amacı, RISC-V altyapısını analiz etmek ve 32-bitlik (RV32I) özgün bir işlemci çekirdeği tasarlamaktır. Çalışmada işlemci mimarisi, Verilog dili kullanılarak Register Transfer Level (RTL) seviyesinde modellenmiştir. Standart buyruk setine ek olarak, mimarinin“özel buyruk ekleme”yeteneğini sergilemek amacıyla, donanımsal bir“Ortalama Hesaplama (AVG)”hızlandırıcı ünitesi tasarıma entegre edilmiş ve eklenen bu donanım için yeni bir buyruk oluşturulmuştur. Tasarlanan sistem, AMD Vivado ortamında doğrulanmış ve AMD (Xilinx) Artix-7 FPGA üzerinde fiziksel olarak gerçeklenmiştir. Sentez sonuçları, tasarımın FPGA kaynaklarını verimli kullandığını ve gömülü sistemler için kompakt bir yapı sunduğunu göstermiştir. Ayrıca, donanımsal AVG hızlandırıcının, işlemi tek saat çevriminde gerçekleştirerek yazılımsal hesaplamaya kıyasla belirgin performans artışı sağladığı görülmüştür. Bu çalışma, yerli tasarım konusunda açık kaynaklı mimarilerin uygulanabilirliğini ortaya koymakta ve SoC tasarımları için esnek bir temel oluşturmaktadır.
Özet (Çeviri)
Processor technologies are undergoing a transformation driven by the open-source hardware approach, aiming to overcome the limitations of proprietary architectures. The RISC-V Instruction Set Architecture (ISA), central to this change, has gained strategic importance due to its modularity and royalty-free nature. The aim of this thesis is to analyze the RISC-V infrastructure and design a unique 32-bit (RV32I) processor core. In this study, the processor architecture was modeled at the Register Transfer Level (RTL) using the Verilog language. In addition to the standard instruction set, a hardware 'Average Calculation (AVG)' accelerator unit was integrated into the design to demonstrate the architecture's capability for adding custom instructions, and a new instruction was created for this added hardware. The designed system was verified in the AMD Vivado environment and physically implemented on the AMD (Xilinx) Artix-7 FPGA. Synthesis results showed that the design utilizes FPGA resources efficiently and offers a compact structure for embedded systems. Furthermore, it was observed that the hardware AVG accelerator provided a distinct performance increase by executing the operation in a single clock cycle compared to software calculation. This study demonstrates the feasibility of open-source architectures in domestic design and establishes a flexible foundation for SoC designs.
Benzer Tezler
- Application specific instruction set extension of Nios II processor
Nios II işlemcisi üzerinde uygulamaya yönelik özel komut seti eklenmesi
ANIL ŞEKER
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SIDDIKA BERNA ÖRS YALÇIN
- Simdify: Framework for application specific simd-processing with RISC-V scalar instruction set
Simdify: RISC-V skaler komut seti ile uygulamaya özel simd işleme iskeleti
MEHMET ALP ŞARKIŞLA
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBoğaziçi ÜniversitesiSistem ve Kontrol Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARDA YURDAKUL
- Hardware/software co-design of domain-specific RISC-V processor for graph applications
Çizge uygulamaları için alana özgü RISC-V işlemcisinin donanım/yazılım ortak tasarımı
MEHMETALİ SEMİ YENİMOL
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZCAN ÖZTÜRK
- Scratch-pad memory based custom processor design for graph applications
Çizge uygulamaları için müsvedde bellek temelli özel işlemci tasarımı
GÜLCE PULAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZCAN ÖZTÜRK
- Approximate processor design with Risc-V isa
Rısc-V komut kümesi mimarisiyle yaklaşık işlemci tasarımı
İBRAHİM TAŞTAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL FAİK BAŞKAYA
PROF. DR. ARDA YURDAKUL