硅谷资深工程师关智源老师暑期课程:MiniCPU设计与验证

    七月合肥,夏日炎炎,关智源老师为集成电路爱好者们带来了为期两周的《MiniCPU设计与验证》课程,使上课师生无不忘记了夏日的燥热。关老师作为科大77级校友,已是第三次回到母校上课,无私地把30余年来积累的芯片设计的Know-How传授给年轻有志者。

    课程使用基于Artix7芯片的Basys3开发板,作为Xilinx 7系列FPGA之一,其具有优越的性能。在课程结束之际学生已经掌握MiniCPU设计以及基于MPU的SoC软硬件协同开发方法。

    微型中央处理器作为所有SoC芯片的核心组成在芯片功能上起着无可替代的作用,然而行业现状是中央处理器芯片几乎被Intel、MICROCHIP、ARM等公司垄断,导致很多公司的自主SoC芯片的研发受到限制。为此,关智源老师将自己的多次成功设计并成功流片的CPU设计经验有体系地传授给学生,同时也为大家揭开了CPU设计的神秘面纱。

    关老师是中国恢复高考后第一届1977年以广东省总分第四名考入中国科大776本科。获得学士和硕士后,1985年留学美国,在南加州大学取得硕士学位,是美国哥伦比亚大学博士生(完成课程和资格考试),博士生阶段就在多家国际芯片公司工作。1995年下海美国硅谷创业芯片设计起步公司并被成功收购。现在关老师是智能信号技术顾问公司创始人兼总工程师,作为公司及客户们的关键技术贡献者,完成了许许多多电子通信与信号处理系统芯片的多个设计,包括VoIP芯片, Ethernet Transceiver以太网收发器芯片,美国和欧洲标准的模拟与数字电视解调器芯片, Wi-Fi/Wi-Max/LTE无线通信系统芯片,电源线网络通信芯片,开发过程包括系统芯片指标确定,结构设计,子功能划分,算法开发(OFDM/MIMO/SCM), RTL编码和模拟,DSP编程,FPGA合成和实时系统验证,投片技术支持和系统测试,并设计了嵌入式MPU与DSP Cores,及向量-DSP指令集等等。

    课程采用授课后即实验的方式,提前告知学生全部课程学习流程与内容,使学生可以实现自主学习。关老师首先带领学生回顾汇编、Verilog编程方法以及指令集学习,同时使用MPLAB软件展示了指令执行方式,为日后成功设计CPU奠定基础。之后逐模块讲解CPU功能以及异步通信UART的设计方法,并在随后的实验课中亲自指导并帮助学生完成设计。在随后的功能拓展上,关老师介绍了指令设计、中断实现、多级流水CPU的实现思想与方案。此外,在授课过程中,关老师同时将自己在以往设计的经验以及可能遇到的问题着重说明,大大提高了学生设计的成功率。

    作为一门成功的集成电路设计课程,《MiniCPU的设计与验证》凝结着关老师多年芯片设计的智慧与经验,希望该课程可以使越来越多的学生收益。