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redpanda3 edited this page Oct 20, 2018 · 1 revision

chisel2.2 手册

作者：Jonathan Bachrach, Huy Vo, Krste Asanovi´c EECS Department, UC Berkeley {jrb|huytbvo|krste}@eecs.berkeley.edu April 10, 2016

翻译：redpanda3 EECS Department, UC Berkeley yuda at berkeley.edu 欢迎交流

1. 导论

这篇文档是Chisel（使用scala嵌入式语言构建硬件）。Chisel是一嵌入在高阶语言scala的硬件构建语言。一个分开的Chisel教程文档提供了一个大概的Chisel的介绍，并且应该先读。这个手册提供了一个完整的Chisel语言的概括和功能，这个真的只Scala内部的特殊的类，预先定义的对象，和使用方式的一个集合。当你写Chisel程序的时候你实际上在写一个Scala的程序。在这个手册里，我们假设你真的理解Scala的基础。如果你对Scala不熟悉，我们推荐你看其中一本不错的Scala书。

2. 节点

任何Chisel的硬件语言设计是最终以节点对象的一个图来标识的。用户在Chisel编码生成这个节点图，然后传到Chisel的后端被翻译成Verilog或是C++代码。节点被定义如下：

class Node{
  //使用者命名或被纠正
  var name: String = ""
  //进来的图的边
  def inputs: ArrayBuffer[Node]
  //出去的图的边
  def consumers: ArrayBuffer[Node]
  //节点规定的推理宽度
  def inferWidth: Int
  //得到可直接推理的宽度
  def getWidth: Int
  //得到第一个未加工的节点
  def getRawNode: Node
  //转换为未加工的位元
  def toBits: Bits
  //从未加工的位元转换为该类型
  def fromBits(x: Bits): this.type
  //返回不变量，如果可推测的话，否则是null
  def litOf: Lit
  //返回不变量对应的值，如果litOf不是零的话
  def litValue(default: BigInt = BigInt(-1)): BigInt
}

最高阶的节点类的层级在图1中表示。基本上的类别是：

Lit（不变量） - 常量或是标称，

Op（操作） - 逻辑或是算术操作，

Updateable（可更新的） - 被条件更新的结点，

Data（数据） - 有类型的线或端口,

Reg（寄存器） - 正向边缘触发的寄存器，和

Mem（存储器） - 存储器。

图1 Fig1

3. 不变量

未经处理的标称被表示为不变量的如下定义：

class Lit extends Node{
  //原来的值
  val inputVal: BigInt
}

未经处理的标称含有位元的集合。用户不能直接创造未经处理的标称，但是可以使用在第五部分定义的类别创造器取代。

4. 操作

未经处理的操作被表示为Op结点，被如下定义：

class Op extends Node{
  //原来的值
  val op: string
}

Op计算输入的组合函数。

5. 类型

一个Chisel的图像表示一个含有raw和type的节点的硬件设计。Chisel的类型系统被暗涵的Scala的类型系统分开保存，所以类型节点被穿插在未经处理的节点用来允许Chisel检查和响应给Chisel的类型。Chisel的类型结点在硬件设计被翻译为C++或Verilog前被擦除。_getRawNode_操作在基础的Node类中被定义，忽略类型节点并返回发现的第一个发现的未经处理的节点。图片2表示内置的Chisel类型的层级，Data作为最高的节点。

Fig2

内置的Scala类型包括Bool（逻辑），SInt（有符号整型），和UInt（无符号整型）以及内置的扩展类型Bundle（束） 和Vec（矢量）允许用户使用其它几种类型拓展Chisel的数据类型集合。

数据本身作为一个节点：

abstract class Data extends Node { 
  override def cloneType(): this.type = 
    this.getClass.newInstance. 
      asInstanceOf[this.type] 
  // simple conversions 
  def toSInt: SInt 
  def toUInt: UInt 
  def toBool: Bool 
  def toBits: Bits 
  // flatten out to leaves of tree 
  def flatten: Array[(String, Data)] 
  // port direction if leaf 
  def dir: PortDir 
  // change dir to OUTPUT 
  def asOutput: this.type 
  // change dir to INPUT 
  def asInput: this.type 
  // change polarity of dir 
  def flip: this.type 
  // assign to input 
  def :=[T <: Data](t: T) 
  // bulk assign to input 
  def <>(t: Data) 
}

Data的类有转换类型的方法和对其输入指派端口的方法。我们会在第十部分讨论端口。最后，用户可以覆盖cloneType的方法变为它们自己的节点类型（例如，束），为了传递有必要克隆的构成参数。

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