LoongArch LA32R CPU · 120 MHz 工程

这是用于龙芯杯 NSCSCC 个人赛的 LoongArch LA32R 单核 SoC 工程。该分支以稳定的 120 MHz CPU 配置为基线，仅保留 RTL、Xilinx IP、XDC 约束、Vivado 脚本与必要的汇编构建文件；Vivado 自动生成目录、实现结果和 bitstream 不纳入版本库。

工程配置

• FPGA：xc7a200tfbg676-2
• 顶层模块：thinpad_top
• 输入时钟：50 MHz
• CPU 时钟：120 MHz
• SRAM 控制时钟：60 MHz
• UART 时钟：25 MHz
• CPU 指令集：LoongArch LA32R 子集

时钟配置由 src/soc/xilinx_ip/clk_pll/clk_pll.xci 管理。实际可达频率与 WNS 必须以后续 Vivado post-route 时序报告为准，不应仅以 PLL 配置值判断。本仓库当前源码锚点在 Vivado 2019.2 / xc7a200tfbg676-2 上已取得 post-route setup WNS +0.006 ns、hold WHS +0.079 ns；适用范围、关键路径和资源利用率见 docs/RELEASE_120MHZ.md。

微架构概览

• 分级取指、译码、寄存器读取、执行、访存、写回数据通路；关键模块位于 src/soc/ip/myCPU/。
• 有序完成与退休、数据相关跟踪、结果旁路和流水乘法支持。
• I-Cache、write-through D-Cache、store queue、写合并缓冲和原生内存仲裁。
• BaseRAM、ExtRAM、UART、confreg 通过片上原生内存通路连接。
• 顶层时钟、复位与板级接口在 src/soc/thinpad_top.v 中集成。

目录说明

路径	内容
src/soc/	可综合 RTL；顶层必须为 thinpad_top。
src/soc/ip/myCPU/	CPU 核心流水线、Cache、旁路、分支与内存控制逻辑。
src/soc/xilinx_ip/	已提交的 Xilinx IP 配置文件（.xci / .xcix）。
run_vivado/constraints/	板级引脚、时钟与时序约束（XDC）。
run_vivado/flow/	默认 Vivado 工程创建、实现与 bitstream 脚本。
run_vivado/simulation/	仿真相关模型与测试平台文件。
asm/	用户汇编程序及其构建规则；不属于 CPU RTL 实现本体。
src/vivado_cannot/	不直接参与 Vivado 综合的仿真或说明文件。
design.pdf	设计说明文档。

Vivado 构建

使用 Vivado 2019.2，在仓库根目录执行：

cd run_vivado
vivado -mode batch -source flow/create_vivado_project.tcl
vivado -mode batch -source flow/implement_design.tcl
vivado -mode batch -source flow/generate_bitstream.tcl

实现完成后，重点检查：

run_vivado/project/thinpad_top.runs/impl_1/timing_summary.rpt
run_vivado/project/thinpad_top.runs/impl_1/utilization.rpt

只有 post-route WNS 为正、功能回归通过时，才应将该实现视为可交付版本。

汇编构建

asm/ 用于生成监督程序可装载的 user-sample.bin：

make -C asm clean all

该命令会检查入口地址和 CPU 支持的指令集合。汇编程序与 CPU RTL 分开维护；修改汇编不等同于修改 CPU 架构。

仓库规范

• 提交 RTL、XDC、.xci、Tcl、源代码、文档和必要的汇编源文件。
• 不提交 run_vivado/project/、.Xil/、*.runs/、*.cache/、bitstream、网表、检查点及日志。
• 每次修改 RTL 或 XDC 后，重新执行综合、布局布线、时序检查和功能验证。
• 不用时序例外掩盖真实关键路径；以 post-route 报告作为时序结论。

当前分支定位

该 GitHub main 分支用于保存 120 MHz CPU 的干净、可复现源码基线。后续实验性优化应从新的分支开展，避免污染该基线。

交付边界、复现命令和待记录的实现证据见 docs/RELEASE_120MHZ.md；提交 RTL、XDC 或 Vivado 脚本前的验证要求见 CONTRIBUTING.md。GitHub Actions 只检查源码卫生，不在云端宣称完成 Vivado 实现或功能验证。