Стековый процессор., Попытка benchmark. Опции

[3.14]

Итак, начну пожалуй из далека
Во первых, я крайне восхищен появлением такого ...
Во вторых, я крайне удивлен (от части даже завидую), с какой "легкостью" люди это делают ...
(для тех кто не в курсе чего я "разорался", тыкайте сюда http://forum.electronix.ru/index.php?showtopic=2004)

Теперь по существу.
Я, как и многие "юзера" FPGA, озадачился вопросом "это мне надо?".
И решил в меру своих возможностей сравнить PicoBlazer и "Стековый процессор", ну или по крайней мере определить сектора задач и потребностей в ресурсах.

"Стековый процессор"
"Синтезировал" вариант процессора, конфигурация которого идет в "комплекте". Изменил только настроки ядра процессора с 3 на 8 бит (вроде еще знак включил ).
PicoBlazer.
Блайзер как блайзер, добавил PROM, в виде BRAM, добавил по одному одноразрядному порту на вход и выход.

"Земля! Прощай!"
Важные части отчета PAR Стекового процессора
...
Number of BLOCKRAMs 2 out of 14 14%
Number of SLICEs 148 out of 2352 6%
Number of GCLKs 1 out of 4 25%
...
+----------------------------+----------+--------+------------+-------------+
| Clock Net | Resource | Fanout |Net Skew(ns)|Max Delay(ns)|
+----------------------------+----------+--------+------------+-------------+
| clk_BUFGP | Global | 73 | 0.501 | 0.763 |
+----------------------------+----------+--------+------------+-------------+
| sc_clk_second10 | Local | 7 | 2.197 | 3.938 |
+----------------------------+----------+--------+------------+-------------+
...
--------------------------------------------------------------------------------
Constraint | Requested | Actual | Logic
| | | Levels
--------------------------------------------------------------------------------
NET "clk_BUFGP/IBUFG" PERIOD = 25 nS H | 25.000ns | 24.476ns | 7
IGH 50.000000 % | | |
--------------------------------------------------------------------------------

Теперь PicoBlazer
...
Number of BLOCKRAMs 1 out of 14 7%
Number of SLICEs 75 out of 2352 3%
Number of GCLKs 1 out of 4 25%
...
+----------------------------+----------+--------+------------+-------------+
| Clock Net | Resource | Fanout |Net Skew(ns)|Max Delay(ns)|
+----------------------------+----------+--------+------------+-------------+
| p30MHz_BUFGP | Global | 55 | 0.428 | 0.697 |
+----------------------------+----------+--------+------------+-------------+
...
--------------------------------------------------------------------------------
Constraint | Requested | Actual | Logic
| | | Levels
--------------------------------------------------------------------------------
NET "p30MHz_BUFGP/IBUFG" PERIOD = 16.667 | 16.667ns | 16.192ns | 6
nS HIGH 50.000000 % | | |
--------------------------------------------------------------------------------

Ну как видно из отчета, такой же по разрядности Стековый процессор занимает в два раза больше места, и в 1.5 раза медленнее

Теперь еще заковырки.
Скриншот Floorplanner Стекового процессора

Скриншот Floorplanner Picoblazer


Если обратите внимание на заштрихованные области, я до сей поры считал, что это части слайсов затянутые констрейном RLOC, который появляется когда синтезатор находит "библиотечные" макросы с HDL. Подобные вещи будут просто спасательным кругом в случае "сильно" заполненного кристалла, особенно для чайников. А как видно из рисунков, в процентном соотношении Picoblazer выигрывает.

[3.14]

Спасибо за дружелюбный ответ!
Если честно, я ожидал шквал брани и уличений в некомпетентности.

Теперь по пунктрам.
У PicoBlazer имеется один вектор прерывания. Ну а добавить таймер - несколько слайсов.

<2. Скорость. Время выполнения команды у PicoBlaze 2 машинных цикла, у StackCPU – 1.>
Это радует!

<Языки программирования. PicoBlaze – ассемблер, StackCPU – форт. Форт куда приятней, в плане неплохого соединения низко и высоко уровнего программирования.>
В общем согласен, но ломка привычки программирования, то же требует мотива.

<Жаль, что нет сравнения с MicroBlaze. Его Xilinx то же создал оптимизированными под свои ПЛИС различных серий.>
Щас будет!
Скриншот MicroBlaze

Развелся на 50МГц.
Хотя номинально занимает около 500 слайсов(на глаз), как видно из рисунка, занимает фактически половину кристалла. Если допустить логику пользователя в область самого процессора (левый здоровый прямоугольник), добром это не кончится

Скриншот Стекового процессора на 32 разряда

Занял 241 слайс (10%). Развелся на 30МГц.

Скриншот Стекового процессора на 16 разрядов

Занял 180 слайсов (7%). Развелся на 40МГц.

Теперь размышления переходящия в вопросы.
Играясь с разрядностью СП (стековый процессор) заметил, при уменьшении разрядности, занимеамый размер уменьшается не прапорционально (в большую сторону). При всех экспериментах не менял глубину стека, это правомерно?

Еще. Если огрубить процесс "синтеза" (так проще будет) процессора (не включать таймеры и IO, выбрать одну разрядность), то можно создать RPM макрос на процессор, чем увеличим частоту и стабильность разводки. Правда тогда от дебугера наверное много пользы не будет.

Еще. Склоняюсь к мысли что СП - "золотая" середина между PicoBlaze и MicroBlaze. Первый, как Вы верно подметили, слишком ограничен, второй слишком "развесист".

[kuchynski]

MicroBlaze занимает 500 слайсов на Spartan 3, где есть встроенные умножители. А во втором Spartan умножение реализуется на всякой логике, вот процессор и раздулся.
СП 32 разряда, стеки 16+16, с сумматором и умножителем на той же микросхеме (XC2S200) займёт не меньше.

Согласен, что PicoBlaze слишком ограничен, MicroBlaze слишком "развесист". Но StackCPU - это не между PB и MB. Он из другой области. Наберите в Yandex «стековый процессор» и увидите, сколько их, даже купить можно. Под те же ПЛИС выпускают. А StackCPU – это ответ Иосифу Каршенбойму
http://iosifk.narod.ru/stack_up1.pdf