Designing custom rısc-V based socs: from ıntegration to ısa optimization

Ac¸ık-kaynak is¸lemci mimarileri, ¨ozellikle RISC-V gibi sentezlenebilir is¸lemci c¸ekirdekleri, donanım tasarımını yazılım ihtiyac¸larına g¨ore uyarlayarak, Yongada Sistem (SoC) tasarımlarının c¸es¸itlili˘gini ve esnekli˘gini artırmıs¸tır. Bu gelis¸meler, donanım ve yazılım alanlarında es¸i benzeri g¨or¨ulmemis¸ bir esneklik sa˘glamakta ve genis¸ bir uygulama yelpazesinin gereksinimlerine uyum sa˘glayabilecek, y¨uksek d¨uzeyde ¨ozelles¸tirilebilir SoC entegrasyonlarının olus¸turulmasını aras¸tırmayı tes¸vik etmektedir. Bu tezin ilk b¨ol¨um¨u, bir elektrik sayac¸ uygulamasının gereksinimlerini kars¸ılamak ¨uzere tasarlanmıs¸ esnek ve ¨ozelles¸tirilebilir bir SoC prototipi olan "OzU SoC" konseptinin uygulanması ile bas¸lar. Bu gelis¸tirme c¸alıs¸masının temel felsefesi, genel amac¸lı tasarımlarda yalnızca yazılım optimizasyonlarına g¨uvenmek yerine, tasarımı hızlı bir s¸ekilde belirli bir uygulamanın ihtiyac¸larına uyarlamaktır. Bu c¸abanın sonunda OzU SoC, Sahada Programlanabilir Kapı Dizisi (FPGA) ¨uzerinde gerc¸eklenmis¸, sentezlenebilir bir FikriM¨ulkiyet (IP) blo˘gu olarak prototiplenmis¸tir. Tezin ikinci b¨ol¨um¨u ise modern SoC tasarımındaki temel bir zorlu˘gun, fiziksel alanın minimize edilmesine odaklanır. Modern SoC tasarımının boyutunda ¨onemli bir fakt¨or olan yongadaki bellek, bu b¨ol¨um¨un ana oda˘gıdır. Bu b¨ol¨umde, RISC-V ISA'nın 32-bit tamsayı versiyonu olan RV32I'ye uyumlu bir genis¸letme olarak Yenilikc¸i De˘gis¸ken Uzunluklu Kapsayıcı Komut Seti Mimarisi (NOVLI-ISA) ¨onerilmektedir. Bu b¨ol¨um, ¨onerinin tasarımı, uygulanması ve de˘gerlendirilmesini kapsar ve temel amacı, makine kodu boyutunu karmas¸ıklık, is¸levsellik veya esneklikten ¨od¨un vermeden azaltmaktır. Bu tez, modern ¨ozelles¸tirilebilir SoC gelis¸tirme alanındaki temel unsurları g¨ostermekte ve ¨onerilen genis¸letme ile RISC-V toplulu˘guna katkıda bulunmaktadır.