CERES Defines - Teknik Dokümantasyon

İçindekiler

1. Genel Bakış
2. Feature Flags
3. Multiplier Implementasyonları
4. Trace ve Log Kontrolleri
5. Simülasyon Kontrolleri
6. Makefile Entegrasyonu
7. Kullanım Örnekleri

---

Genel Bakış

Amaç

ceres_defines.svh dosyası, CERES RISC-V işlemcisinin compile-time konfigürasyonunu sağlar. Bu header file, feature flag'ler, multiplier seçimi ve trace kontrolleri için merkezi tanımlar içerir.

Dosya Konumu

rtl/include/ceres_defines.svh

Include Yöntemi

`include "ceres_defines.svh"

---

Feature Flags

Multiplier Seçimi

Tek seferde sadece bir multiplier implementasyonu aktif olmalıdır:

//------------------------------------------------------------------------------
// MULTIPLIER IMPLEMENTATION SELECTION
// Enable only ONE of the following multiplier implementations
//------------------------------------------------------------------------------

// Single-cycle Wallace tree multiplier (default - best performance)
`define FEAT_WALLACE_SINGLE

// Multi-cycle Wallace tree multiplier (area optimized)
//`define FEAT_WALLACE_MULTI

// DSP block multiplier (FPGA optimized)
//`define FEAT_DSP_MUL

Multiplier Karşılaştırma

Implementasyon	Latency	Throughput	Area	Kullanım
WALLACE_SINGLE	1 cycle	1/cycle	Yüksek	Performans
WALLACE_MULTI	N cycle	1/N cycle	Düşük	Alan opt.
DSP_MUL	1-3 cycle	1/cycle	DSP	FPGA

---

Multiplier Implementasyonları

Wallace Single (Varsayılan)

`define FEAT_WALLACE_SINGLE

// Kullanım
`ifdef FEAT_WALLACE_SINGLE
    // Single-cycle 32x32 Wallace tree
    wallace_mul_single u_mul (
        .i_a    (operand_a),
        .i_b    (operand_b),
        .o_prod (product)
    );
`endif

Özellikler: - Tek cycle'da 32x32 çarpma - 64-bit sonuç - Yüksek alan tüketimi - Kritik yol uzunluğu

Wallace Multi

//`define FEAT_WALLACE_MULTI

// Kullanım
`ifdef FEAT_WALLACE_MULTI
    // Multi-cycle radix-4 Booth multiplier
    wallace_mul_multi u_mul (
        .clk_i      (clk),
        .rst_ni     (rst_n),
        .i_start    (mul_start),
        .i_a        (operand_a),
        .i_b        (operand_b),
        .o_prod     (product),
        .o_done     (mul_done)
    );
`endif

Özellikler: - Multi-cycle çarpma (4-16 cycle) - Düşük alan tüketimi - Pipeline stall gerektirir

DSP Multiplier

//`define FEAT_DSP_MUL

// Kullanım
`ifdef FEAT_DSP_MUL
    // FPGA DSP48 block multiplier
    dsp_mul u_mul (
        .clk_i  (clk),
        .i_a    (operand_a),
        .i_b    (operand_b),
        .o_prod (product)
    );
`endif

Özellikler: - FPGA DSP bloğu kullanır - 1-3 cycle latency (pipeline) - Düşük logic tüketimi - Vendor spesifik

---

Trace ve Log Kontrolleri

Trace Flag'leri

Bu flag'ler normalde comment halinde tutulur ve makefile üzerinden aktive edilir:

//------------------------------------------------------------------------------
// TRACE AND LOGGING CONTROLS
// These are typically enabled via makefile +define+ flags
//------------------------------------------------------------------------------

// `define COMMIT_TRACER     // Carry trace info in pipeline registers
// `define KONATA_TRACER     // Konata pipeline visualizer support
// `define LOG_COMMIT        // Spike-compatible commit trace
// `define LOG_RAM           // RAM initialization messages
// `define LOG_UART          // UART TX file logging
// `define LOG_BP            // Branch predictor statistics
// `define LOG_BP_VERBOSE    // Per-branch verbose logging

Flag Açıklamaları

Flag	Açıklama	Çıktı
COMMIT_TRACER	Pipeline register'larda trace bilgisi taşır	-
KONATA_TRACER	Konata pipeline visualizer desteği	pipeline.log
LOG_COMMIT	Spike ile karşılaştırılabilir commit trace	commit.log
LOG_RAM	RAM yükleme mesajları	Konsol
LOG_UART	UART TX çıktısı dosyaya log	uart.log
LOG_BP	Branch predictor istatistikleri	Konsol
LOG_BP_VERBOSE	Her branch için detaylı log	Konsol

---

Simülasyon Kontrolleri

Simülasyon Flag'leri

//------------------------------------------------------------------------------
// SIMULATION CONTROLS
// Enabled via makefile for simulation modes
//------------------------------------------------------------------------------

// `define SIM_FAST           // Disable all logging for speed
// `define SIM_UART_MONITOR   // UART monitoring + auto-stop
// `define SIM_COVERAGE       // Enable coverage collection

SIM_FAST Modu

`ifdef SIM_FAST
    // Tüm log'lar devre dışı
    // Maksimum simülasyon hızı
`else
    // Normal debug modunda
    `ifdef LOG_COMMIT
        // Commit trace aktif
    `endif
`endif

SIM_UART_MONITOR

`ifdef SIM_UART_MONITOR
    // UART çıktısını izle
    // "PASS" veya "FAIL" görünce simülasyonu durdur
    // Benchmark sonuçlarını algıla
`endif

---

Makefile Entegrasyonu

Verilator Flag Geçişi

# Trace kontrolleri
LOG_COMMIT ?= 0
LOG_PIPELINE ?= 0
LOG_RAM ?= 0
LOG_UART ?= 0
LOG_BP ?= 0
LOG_BP_VERBOSE ?= 0
KONATA_TRACER ?= 0

# Verilator'a define geçir
VFLAGS_DEFINES :=
ifeq ($(LOG_COMMIT),1)
    VFLAGS_DEFINES += +define+LOG_COMMIT
endif
ifeq ($(KONATA_TRACER),1)
    VFLAGS_DEFINES += +define+KONATA_TRACER +define+COMMIT_TRACER
endif
# ... diğer flag'ler

Kullanım Örnekleri

# Sadece commit trace
make run T=rv32ui-p-add LOG_COMMIT=1

# Pipeline visualizer
make run T=rv32ui-p-add KONATA_TRACER=1 LOG_PIPELINE=1

# Branch predictor stats
make cm LOG_BP=1 SIM_UART_MONITOR=1

# Hızlı simülasyon
make run T=coremark SIM_FAST=1

# Tüm log'lar
make run T=test LOG_COMMIT=1 LOG_RAM=1 LOG_UART=1 LOG_BP=1

---

Kullanım Örnekleri

Conditional Compilation

module example
  import ceres_param::*;
(
    input logic clk_i,
    // ...
);

`ifdef FEAT_WALLACE_SINGLE
    // Single-cycle multiplier
    assign mul_done = 1'b1;  // Always ready
`elsif FEAT_WALLACE_MULTI
    // Multi-cycle multiplier
    logic mul_busy;
    // ...
`endif

`ifdef LOG_COMMIT
    always_ff @(posedge clk_i) begin
        if (commit_valid) begin
            $display("core   0: 0x%08x (0x%08x) x%0d 0x%08x",
                     commit_pc, commit_instr, commit_rd, commit_data);
        end
    end
`endif

endmodule

Guard Pattern

`ifndef CERES_DEFINES_SVH
`define CERES_DEFINES_SVH

// Define içerikleri

`endif // CERES_DEFINES_SVH

Cross-Module Dependency

// KONATA_TRACER aktifse, COMMIT_TRACER da gerekli
`ifdef KONATA_TRACER
    `ifndef COMMIT_TRACER
        `define COMMIT_TRACER
    `endif
`endif

---

Flag Bağımlılıkları

İlişki Diyagramı

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                          FLAG DEPENDENCIES                                       │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                                                  │
│   KONATA_TRACER ──────────────────────► COMMIT_TRACER                           │
│        │                                     │                                   │
│        │                                     ▼                                   │
│        │                              Pipeline registers                         │
│        │                              carry trace info                           │
│        │                                                                         │
│        ▼                                                                         │
│   LOG_PIPELINE ─────────────────────► pipeline.log output                       │
│                                                                                  │
│                                                                                  │
│   LOG_COMMIT ───────────────────────► commit.log output                         │
│        │                                     │                                   │
│        │                                     ▼                                   │
│        │                              Spike comparison                           │
│        │                                                                         │
│                                                                                  │
│   SIM_FAST ─────────────────────────► Disables all LOG_*                        │
│                                                                                  │
│                                                                                  │
│   LOG_BP_VERBOSE ───────────────────► LOG_BP                                    │
│                                                                                  │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

Implicit Dependencies

Flag	Requires
KONATA_TRACER	COMMIT_TRACER (auto-enabled)
LOG_BP_VERBOSE	LOG_BP (implied)
SIM_FAST	Disables all LOG_* flags

---

Best Practices

1. Multiplier Seçimi

// Sadece bir multiplier aktif olmalı
`define FEAT_WALLACE_SINGLE
//`define FEAT_WALLACE_MULTI  // Comment out
//`define FEAT_DSP_MUL        // Comment out

2. Trace Log'ları

// Normalde comment halinde
// Makefile ile aktive et
//`define LOG_COMMIT

// Makefile:
// make run T=test LOG_COMMIT=1

3. Debug vs Release

# Debug build (default)
make run T=test MODE=debug

# Release build (minimal logging)
make run T=coremark MODE=release SIM_FAST=1

# Test mode (assertions enabled)
make isa MODE=test

---

Özet

ceres_defines.svh dosyası:

1. Feature Selection: Multiplier implementasyonu
2. Trace Control: Commit, pipeline, UART logging
3. Simulation Modes: Fast, coverage, UART monitor
4. Makefile Integration: Runtime flag geçişi
5. Conditional Compilation: ifdef/endif pattern

Bu header file, CERES RISC-V işlemcisinin farklı konfigürasyonlarını destekler.