Ubuntu环境下高级计算机体系结构后端实验报告

"该资源是关于高级计算机体系结构的一个大作业，主要涉及计算机硬件设计的后端流程，包括布局、布线和版图等环节。实验在ubuntu20.04 LTS操作系统上进行，使用腾讯云轻量级服务器，采用sky130工艺库，并针对gcd、uart、aes_cipher_top、picorv32四个设计进行了运行。在实验过程中遇到了CMake和编译错误，通过修改源代码和解决Ubuntu系统兼容性问题得以解决。" 在高级计算机体系结构的学习和实践中，后端设计是一个关键环节，它直接影响到芯片的性能和功耗。这个大作业主要涵盖了以下知识点： 1. **实验环境**：实验在Ubuntu 20.04 LTS操作系统和腾讯云轻量级服务器上进行，这提供了稳定的运行平台和足够的计算资源。选择腾讯云服务器可能是为了克服本地环境的限制，如网络下载速度慢和系统兼容性问题。 2. **工艺库**：使用sky130工艺库，这是一个常见的半导体制造工艺，适用于低功耗和高性能的应用场景。 3. **设计运行**：实验设计包括gcd、uart、aes_cipher_top、picorv32四个部分。gcd可能是一个简单的算术运算器，uart是通用异步收发传输器，用于串行通信，aes_cipher_top可能是一个AES加密解密模块，picorv32则是一个RISC-V架构的微处理器。 4. **后端流程**： - **布局**（Floorplan）：确定芯片上的功能模块位置和排列，以优化性能和功耗。 - **Tapcell**：添加测试访问门(Tapcell)是为了方便芯片的测试和调试。 - **PDN (Power Distribution Network)**：设计电源分配网络，确保电路稳定供电，减少噪声。 - **gplace和dplace**：全局放置和细节放置，分别用于粗略和精确地定位逻辑单元。 - **CTS (Clock Tree Synthesis)**：时钟树综合，构建一致的时钟信号分布。 - **Resize**：根据工艺规则调整逻辑门的尺寸。 - **Filler**：填充空隙以避免物理制造过程中的缺陷。 5. **布线**：包括groute和droute，前者是全局布线，后者是详细布线，这两步确保信号在芯片内部的正确传输。 6. **版图**：完成以上步骤后，将形成一个完整的版图，用于指导芯片制造。 7. **更换设计**：实验中尝试了不同的设计，如uart、aes_cipher_top和picorv32，这有助于理解和优化不同类型的硬件设计。 8. **问题与解决**：实验过程中遇到的CMake错误（SWIG版本问题）和编译错误（找不到aux.h头文件），通过修改CMake文件和查找并修复系统bug得到解决。 这个大作业全面展示了计算机硬件设计的复杂性和挑战，同时也强调了解决实际问题和适应不同环境的能力。通过这样的实践，学生能深入理解计算机体系结构的后端实现，提升硬件设计和调试技能。