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[26273] 2020-10-11_东京大学版「一生一芯」：自制CPU、C编译器，还成功运行了类Unix系统

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-19
2020-10-11_东京大学版「一生一芯」：自制CPU、C编译器，还成功运行了类Unix系统 东 京 大 学 版 「 一 生 一 芯 」 ： 自 制 C P U 、 C 编 译 器 ， 还 成 功 运 行 了 类 U n i x 系 统 L i n u x 学 习   2 0 2 0 - 1 0 - 1 1 本 文 经 机 器 之 心 （ 微 信 公 众 号 ： a l m o s t h u m a n 2 0 1 4 ） 授 权 转 载 ， 禁 止 二 次 转 载 选 自 F u e l e d   b y   C o f f e e ， 作 者 ： T a k a y a   S a e k i ， 编 辑 ： P a n d a 机 器 之 心 编 译 前 段 时 间 ， 中 国 科 学 院 大 学 的 「 一 生 一 芯 」 计 划 引 发 热 议 ， 五 位 本 科 生 带 着 自 己 设 计 的 处 理 器 芯 片 正 式 毕 业 ， 被 称 为 「 最 硬 核 毕 业 证 」 。 其 实 ， 东 京 大 学 信 息 科 学 系 也 有 一 个 自 制   C P U   的 实 践 课 程 。 近 日 ， 微 软 软 件 工 程 师   T a k a y a   S a e k i   刊 文 回 顾 了 五 年 前 他 们 小 组 的   C P U   实 验 项 目 ： 不 仅 通 过 自 学 自 制 了   C P U 、 C   编 译 器 ， 还 成 功 移 植 了 一 个 类   U n i x   操 作 系 统 （ X v 6 ） 。 虽 然 回 顾 的 是 五 年 前 的 往 事 ， 但 这 篇 文 章 应 该 也 能 为 芯 片 和 操 作 系 统 人 才 培 养 工 作 带 来 一 些 启 发 。 所 有 这 一 切 都 源 自 一 个 学 生 实 验 项 目 ： C P U   E x p e r i m e n t （ C P U   实 验 ） 。 首 先 说 说 这 个   C P U   实 验 是 什 么 。 C P U   实 验 是 东 京 大 学 信 息 科 学 系 一 个 小 有 名 气 的 实 践 课 程 ， 通 常 在 大 三 的 冬 季 进 行 。 在 该 实 验 中 ， 学 生 会 被 分 成 小 组 ， 每 组 四 、 五 个 人 。 每 一 组 都 要 设 计 一 种 自 己 的 每 一 组 都 要 设 计 一 种 自 己 的   C P U   架 构 ， 在 架 构 ， 在   F P G A   上 实 现 它 ， 为 该 上 实 现 它 ， 为 该   C P U   构 建 一 个 构 建 一 个   O C a m l   子 集 编 译 器 ， 然 后 在 该 子 集 编 译 器 ， 然 后 在 该 C P U   上 运 行 一 个 给 定 的 光 线 追 踪 程 序 。 上 运 行 一 个 给 定 的 光 线 追 踪 程 序 。 通 常 来 说 ， C P U 、 F P U 、 C P U   模 拟 器 和 编 译 器 都 各 由 一 两 个 人 负 责 。 我 负 责 第   6   组 的 C P U   部 分 。 这 个 实 践 课 程 的 有 名 之 处 在 于 对 自 学 能 力 的 高 度 期 望 。 这 个 实 践 课 程 的 有 名 之 处 在 于 对 自 学 能 力 的 高 度 期 望 。 导 师 向 学 生 们 下 达 了 任 务 目 标 ： 「 把 这 个 用   O C a m l   写 的 光 线 追 踪 程 序 运
行 在 你 们 用   F P G A   实 现 的   C P U   上 」 ， 然 后 就 下 课 了 。 对 于 编 写   C P U   和 编 译 器 的 具 体 步 骤 ， 他 不 会 多 说 。 学 生 需 要 自 己 学 习 如 何 学 生 需 要 自 己 学 习 如 何 将 学 过 的 有 关 将 学 过 的 有 关   C P U   和 编 译 器 的 一 般 知 识 转 化 成 实 际 成 品 和 编 译 器 的 一 般 知 识 转 化 成 实 际 成 品 ， 这 将 涉 及 到 实 际 的 电 路 和 代 码 。 是 的 ， 这 个 实 践 课 程 确 实 很 难 ， 但 也 很 激 动 人 心 且 极 具 教 育 意 义 。 在 我 们 自 己 的 在 我 们 自 己 的   C P U   上 运 行 操 作 系 统 上 运 行 操 作 系 统 你 可 能 已 经 注 意 到 了 ， 我 还 没 谈 到 操 作 系 统 。 我 来 稍 微 解 释 一 下 。 通 常 来 说 ， 这 个 实 验 会 这 样 进 行 。 首 先 ， 做 出 一 个 能 可 靠 工 作 的   C P U ， 不 管 计 算 速 度 如 何 。 如 果 做 出 了   C P U   并 成 功 运 行 了 那 个 光 线 追 踪 程 序 ， 就 能 得 到 这 个 实 践 课 程 的 学 分 。 之 后 ， 你 的 团 队 就 自 由 了 。 通 常 来 说 ， 这 些 自 由 时 间 会 被 用 于   C P U   提 速 。 在 过 去 的 实 验 中 ， 学 生 做 出 过 乱 序   C P U 、 V L I E W   C P U 、 多 核   C P U   甚 至 超 标 量   C P U ， 确 实 很 了 不 起 。 但 是 ， 有 些 团 队 则 把 更 多 精 力 放 到 了 一 些 有 趣 任 务 上 ， 比 如 运 行 游 戏 或 将   C P U   与 扬 声 器 连 接 来 播 放 音 乐 。 我 们 第   6   组 也 是 一 个 热 爱 娱 乐 的 小 组 ， 而 我 们 决 定 将 目 标 设 定 为 运 行 一 个 操 作 系 统 。 我 们 决 定 将 目 标 设 定 为 运 行 一 个 操 作 系 统 。 结 果 ， 其 它 一 些 小 组 也 对 这 个 想 法 产 生 了 兴 趣 。 于 是 ， 一 个 包 含   8   个 人 的 联 合 小 组 — — G r o u p   X   成 立 了 。 我 们 的 目 标 是 ： 「 在 我 们 自 己 的   C P U   上 运 行   O S ！ 」 尽 管 我 负 责 第   6   组 的   C P U   创 建 工 作 ， 但 这 一 次 我 选 择 当   G r o u p   X   的 领 导 者 。 因 此 ， 本 文 主 要 是 从   O S   团 队 角 度 写 作 的 ， 不 过 我 也 会 介 绍   G r o u p   X   的 整 体 成 果 。 X v 6 对 于 要 移 植 的   O S ， 我 们 选 择 了   X v 6 ， 这 是 一 个 由   U n i x   v 6   启 发 的 简 单 操 作 系 统 ， 是   M I T   为 教 育 目 的 构 建 的 。 不 同 于   U n i x   v 6 ， X v 6 是 用   A N S I   C   编 写 的 ， 而 且 运 行 在   x 8 6   架 构 上 。 X v 6   是 一 款 教 育 用   O S ， 所 以 功 能 有 些 简 陋 ， 但 作 为 一 款 简 单 的 类   U n i x   操 作 系 统 ， 功 能 已 经 足 够 了 。 有 关   X v 6   的 更 多 信 息 可 访 问 其   G i t H u b   代 码 库 ： h t t p s : / / g i t h u b . c o m / m i t - p d o s / x v 6 - p u b l i c 挑 战 挑 战 在 移 植   X v 6   时 ， 光 是 软 件 方 面 就 有 一 大 堆 难 题 ， 因 为 我 们 在 尝 试 从 头 开 始 构 建 一 切 。 1 .   用 于 用 于   X v 6   的 的   C   编 译 器 和 工 具 链 。 编 译 器 和 工 具 链 。 在   C P U   实 验 中 ， 我 们 通 常 会 创 建 一 个   M L   编 译 器 。 很 自 然 ， 这 样 无 法 编 译   X v 6   的   C   代 码 。 2 .   操 作 系 统 需 要 操 作 系 统 需 要   C P U   具 备 哪 些 功 能 ？ 具 备 哪 些 功 能 ？ 特 权 保 护 ？ 虚 拟 地 址 ？ 中 断 ？ 是 的 ， 我 们 在 课 堂 上 已 经 获 得 了 对 操 作 系 统 的 整 体 理 解 ， 但 那 时 候 我 们 对 各 个   C P U   功 能 的 具 体 作 用 还 没 有 真 正 的 切 身 体 会 。
3 .   模 拟 器 呢 ？ 模 拟 器 呢 ？ 我 们 已 经 在   C P U   实 验 的 核 心 任 务 部 分 做 了 一 个 模 拟 器 ， 但 那 个 模 拟 器 很 简 单 ， 只 能 逐 一 执 行 指 令 ， 而 且 没 有 中 断 和 虚 拟 地 址 转 换 。 4 . X v 6   的 可 移 植 性 差 的 可 移 植 性 差 X v 6   很 难 移 植 。 举 个 例 子 ， 它 假 设   c h a r   是   1   个 字 节 ， 而   i n t   是   4   个 字 节 ， 并 会 大 量 操 作 堆 栈 。 好 吧 ， 我 猜   X v 6   这 个 名 字 实 际 上 来 自 x 8 6   和   U n i x   v 6 ， 所 以 这 种 设 计 当 然 很 自 然 。 我 们 有 过 很 多 担 忧 ， 但 还 是 在   1 2   月 份 开 始 了   G r o u p   X   的   O S   移 植 项 目 。 接 下 来 ， 我 将 大 致 按 时 间 顺 序 编 写 我 们 的 工 作 经 历 。 这 个 过 程 会 有 一 点 长 ， 所 以 如 果 你 想 快 些 看 到 结 果 ， 请 跳 转 至 「 三 月 」 部 分 。 十 一 月 下 旬 ： 开 始 开 发 编 译 器 十 一 月 下 旬 ： 开 始 开 发 编 译 器 我 们 找 到 答 案 的 第 一 个 问 题 是 编 译 器 和 工 具 链 。 有 点 意 外 的 是 ， 我 们 决 定 从 头 开 始 写   C 8 9   编 译 器 。 说 老 实 话 ， 我 之 前 没 想 到 我 们 会 选 这 条 路 。 我 记 得 我 和   Y u i c h i （ 后 来 负 责   G r o u p   X   的   C P U ） 一 开 始 讨 论 过 移 植   g c c   或   l l v m 。 但 是 ， 一 位 团 队 成 员   K e i i c h i   突 然 说 他 已 经 写 好 了 一 个   C   编 译 器 并 向 我 们 展 示 了 一 个 编 译 器 原 型 ， 其 带 有 一 个 简 单 的 解 释 器 和 发 射 器 。 从 头 开 始 写 工 具 链 似 乎 更 有 意 思 ， 因 此 我 们 决 定 自 己 写 一 个 编 译 器 。 来 自 第   3   组 的   Y u i c h i   和   W a t a r u   已 经 结 束 了 那 一 年   C P U   实 验 的 核 心 任 务 ， 于 是 他 们 加 入 了   K e i i c h i ， 组 成 了   G r o u p   X   的 编 译 器 团 队 。 后 来 我 们 将 我 们 的 编 译 器 命 名 为   U c c 。 十 二 月 中 旬 ： 十 二 月 中 旬 ： O S   团 队 上 线 ！ 团 队 上 线 ！ 十 二 月 初 ， 我 完 成 了 自 己 的   C P U ， 第   6   组 完 成 了   C P U   实 验 的 核 心 部 分 。 于 是 我 们 开 始 做 有 趣 的 部 分 ： G r o u p   X   的   O S   移 植 任 务 。 这 时 候 ， 第   6   组 的 我 和   S h o h e i   开 始 了   G r o u p   X   的 工 作 并 组 成 了   O S   团 队 。 M a s a y o s h i   也 在 那 时 候 加 入 了 进 来 。 实 验 的 核 心 任 务 ： 编 写 一 个 实 验 的 核 心 任 务 ： 编 写 一 个   C P U 顺 便 一 提 ， 我 猜 没 多 少 软 件 工 程 师 亲 自 写 过   C P U ， 所 以 我 也 谈 谈 如 何 写   C P U 。 现 如 今 ， 制 作   C P U   并 不 意 味 着 要 在 面 包 板 上 连 接 各 种 跳 线 ， 你 可 以 完 全 使 用 硬 件 描 述 语 言 （ H D L ） 编 写 电 路 。 然 后 你 可 以 使 用 V i v a d o   或   Q u a r t u s   将   H D L   合 成 到 真 实 电 路 中 。 这 个 过 程 叫 做 逻 辑 综 合 （ l o g i c   s y n t h e s i s ） ， 而 不 是 编 译 。 H D L   与 编 程 语 言 既 有 相 似 之 处 ， 也 有 一 些 差 异 。 你 可 以 将 其 视 为 一 个 将 寄 存 器 的 信 号 状 态 映 射 成 另 一 个 信 号 状 态 的 函 数 ， 其 可 由 时 钟 或 输 入 信 号 触 发 。 如 果 你 想 体 验 真 正 的 反 应 式 编 程 ， 我 建 议 你 试 试   H D L 。 同 时 请 务 必 记 住 ， 在 写   H D L   时 要 一 直 注 意 你 写 的 H D L   的 信 号 传 播 会 在 某 个 时 钟 切 实 地 终 止 。 否 则 ， 人 类 将 难 以 理 解 你 的 电 路 的 行 为 。
实 际 开 发 过 程 中 最 艰 难 的 部 分 就 是 逻 辑 综 合 ， 其 所 需 的 时 间 多 得 离 谱 。 在 开 始 执 行 综 合 之 后 ， 我 们 往 往 需 要 等 上 多 达   3 0   分 钟 时 间 。 所 以 开 始 综 合 之 后 ， 我 常 常 与 其 他 也 在 等 着 综 合 结 束 的   C P U   团 队 成 员 玩 《 任 天 堂 明 星 大 乱 斗   D X 》 。 随 便 说 一 下 ， 我 的 角 色 是   S h e i k 。 十 二 月 下 旬 到 一 月 中 旬 ： 通 过 将 十 二 月 下 旬 到 一 月 中 旬 ： 通 过 将   X v 6   移 植 到 移 植 到   M I P S   来 学 习 来 学 习 我 们 开 始 找 到 「 操 作 系 统 需 要   C P U   具 备 哪 些 功 能 ？ 」 这 个 问 题 的 答 案 。 O S   团 队 诞 生 之 后 ， 我 们 开 始 每 周 聚 会 ， 阅 读   X v 6   源 代 码 。 与 此 同 时 ， 我 开 始 将   X v 6   移 植 到   M I P S 。 这 样 做 的 部 分 原 因 是 学 习   O S   在 实 现 层 的 工 作 方 式 ， 部 分 原 因 是 似 乎 还 没 人 将   X v 6   移 植 到 M I P S   过 。 我 在 大 约 一 周 内 完 成 了 移 植 工 作 ， 直 到 调 度 器 过 程 开 始 。 在 这 个 移 植 过 程 中 ， 我 花 了 大 量 精 力 研 究   M I P S ， 并 且 为 了 了 解   X v 6   的 工 作 方 式 还 大 量 研 究 了   x 8 6 。 得 益 于 此 ， 我 理 解 了 中 断 的 相 关 机 制 以 及 实 现 层 的 内 存 管 理 单 元 （ M M U ） 。 这 时 候 ， 对 于 X v 6   所 需 的   C P U   功 能 ， 我 已 经 有 了 扎 实 的 理 解 。 另 外 ， 在 一 月 中 旬 ， 我 们 也 开 始 努 力 通 过 注 释 掉 各 个 部 分 来 编 译   X v 6   的 整 体 代 码 。 结 果 是 在 我 们 自 制 架 构 的 模 拟 器 上 ， X v 6   在 引 导 顺 序 中 显 示 出 了 第 一 条 消 息 ： 与 此 同 时 ， 这 意 味 着 这 时 候   U c c   已 经 成 长 到 足 以 编 译 大 部 分   X v 6   代 码 了 。 真 是 太 棒 了 ！ 二 月 ： 我 们 的 二 月 ： 我 们 的   C P U   G A I A   诞 生 ！ 诞 生 ！ 在   M I P S   移 植 过 程 中 ， 我 完 成 了   P I C   的 初 始 化 ， 这 个 过 程 很 痛 苦 。 另 外 ， 我 还 完 成 了 实 现 中 断 处 理 程 序 的 任 务 。 结 果 ， X v 6   向 M I P S   的 移 植 工 作 刚 完 成 ， 第 一 个 用 户 程 序 就 开 始 开 发 了 。 在 这 一 经 历 的 基 础 上 ， 我 为 我 们 的 自 制   C P U   编 写 了 中 断 和 虚 拟 地 址 转 译 的 规 范 草 稿 。 为 了 简 单 ， 我 们 决 定 忽 略   R i n g   保 护 等 硬 件 特 权 机 制 。 至 于 虚 拟 地 址 转 译 ， 我 们 决 定 使 用   x 8 6   那 样 的 硬 件 页 面 游 走 法 （ h a r d w a r e   p a g e - w a l k i n g   m e t h o d ） 。 看 起 来 可 能 很 难 在 硬 件 中 实 现 这 个 功 能 ， 但 我 们 认 为 如 果 我 们 牺 牲 掉 速 度 并 忽 视   T L B   实 现 ， 可 能 就 不 会 那 么 难 。 毕 竟   Y u i c h i   后 来 做 了 一 个 很 棒 的   C P U   内 核 ， 不 过 它 一 开 始 就 安 装 了   T L B 。 Y u i c h i   完 成 了 我 们 的   C P U   的   I S A （ 指 令 集 架 构 ） 的 整 体 设 计 。 他 将 我 们 的   C P U   命 名 为   G A I A 。 在 典 型 的   C P U   实 验 项 目 中 ， 我 们 既 不 会 实 现 中 断 ， 也 不 会 实 现   M M U 。 但 是 ， Y u i c h i   开 始 为   X v 6   实 现 它 们 ， 他 是 基 于 第   3   组 的   C P U   的 重 构 版 本 开 发 的 。 接 下 来 ， 进 度 加 快 了 ， 所 以 我 将 开 始 按 周 进 行 说 明 。 第 一 周 第 一 周 x v 6 . . . c p u 0 :   s t a r t i n g . . .
M a s a y o s h i   开 始 为 我 们 的   C P U   实 现 真 正 的 初 始 化 ， 而 不 只 是 将 引 导 顺 序 注 释 掉 ； 而   S h o h e i   将   X v 6   的   x 8 6   汇 编 重 写 进 了 我 们 自 制 的 架 构 中 。 我 为 我 们 的 模 拟 器 添 加 了 中 断 模 拟 ， 而 这 个 模 拟 器 是   W a t a r u   在   C P U   实 验 的 核 心 任 务 部 分 开 发 的 ； 另 外 我 还 完 成 了 对 虚 拟 地 址 转 译 的 支 持 。 这 能 让 模 拟 器 有 足 够 的 功 能 来 运 行   O S 。 第 二 周 第 二 周 我 为 我 们 的 架 构 构 建 了 一 个 原 语 链 接 器 ， 以 集 成   X v 6   及 其   b i n a r y   b l o b s 。 S h o h e i   正 在 实 现 中 断 处 理 程 序 ， 这 部 分 很 难 。 中 断 很 难 理 解 ， 难 以 弄 清 流 程 、 难 以 调 试 、 难 以 开 发 。 当 我 将   X v 6   移 植 到   M I P S   时 ， 我 有   G D B ， 所 以 还 能 应 付 ， 但 我 们 自 己 的 模 拟 器 没 有 任 何 调 试 功 能 ， 所 以 调 试 起 来 肯 定 非 常 难 。 S h o h e i   也 顶 不 住 这 样 的 难 度 ， 所 以 他 为 模 拟 器 添 加 了 一 个 反 汇 编 器 和 调 试   d u m p   函 数 。 之 后 ， O S   团 队 又 对 这 个 模 拟 器 的 调 试 功 能 进 行 了 快 速 升 级 ， 最 后 得 到 的 模 拟 器 看 起 来 是 这 样 ：
第 三 周 第 三 周 克 服 了 许 多 困 难 之 后 ， X v 6   的 移 植 工 作 有 所 进 展 ， 但   X v 6   还 是 无 法 工 作 。 尤 其 是   U c c   的 规 范 为   c h a r   和   i n t   都 是   3 2   位 ， 这 带 来 了 许 多 问 题 。 这 不 是   U c c   的 错 。 事 实 上 ， C   规 范 仅 要 求   s i z e o f ( c h a r )   = =   1   且 s i z e o f ( c h a r )   < =   s i z e o f ( i n t ) ， 因 此 这 是 符 合 规 范 的 。 但 是 ， X v 6   是 为   x 8 6   编 写 的 ， 所 以 它 假 设   s i z e o f ( i n t )   = =   4   并 会 将 常 量 添 加 到 指 针 的 值 ， 这 会 导 致 大 量 不 一 致 。 由 这 个 问 题 带 来 的 漏 洞 很 难 查 找 ， 而 且 数 量 也 很 多 ， 所 以 最 后 我 们 决 定 将   U c c   的   c h a r   规 范 改 为   8   位 。 在 将   c h a r   3 2   位 问 题 委 托 给   U c c   团 队 之 后 ， 我 为 首 次 进 入 阶 段 写 了 初 始 化 页 面 ， 并 尝 试 通 过 试 错 方 法 让 中 断 能 够 有 效 工 作 。 最 重 要 的 是 ， 我 们 努 力 解 决 了 第   4   个 难 题 ： X v 6   的 可 移 植 性 差 。 2   月 月   2 7 - 2 8   日 日 当 我 回 头 看   S l a c k   时 ， 我 发 现 这 一 天 我 们 进 展 颇 丰 。 在   U c c   团 队 很 快 完 成 将   c h a r   改 为   8   位 的 工 作 之 后 ， 我 们 进 行 了 大 量 调 试 。 最 后 ， 我 们 的 第 一 个 用 户 程 序   i n i t   可 以 工 作 了 ！ 之 后 ， 我 们 在 移 植 用 户 过 程 应 用 方 面 的 成 果 越 来 越 多 ， 这 是 我 在 移 植 到   M I P S   时 没 有 做 过 的 事 情 。 在 这 个 过 程 中 ， 很 多 漏 洞 都 很 难 重 现 ， 中 断 规 范 之 中 的 不 足 之 处 也 显 现 了 出 来 ， 但 我 们 最 终 克 服 了 困 难 ， 找 到 并 修 复 了 这 些 漏 洞 。 我 们 修 复 的 一 个 有 趣 问 题 是 缓 存 别 名 问 题 。 G A I A   C P U   选 择 了 虚 拟 地 址 作 为 缓 存 索 引 ， 而 非 物 理 地 址 。 这 让   C P U   在 查 找 缓 存 时 能 够 跳 过 虚 拟 地 址 转 译 。 但 是 ， 由 于 这 样 的 设 计 ， 我 们 发 现 缓 存 之 间 会 出 现 不 一 致 问 题 ， 因 为 虚 拟 地 址 的 多 个 缓 存 可 以 指 向 同 一 个 物 理 地 址 。 当 一 个 虚 拟 地 址 的 缓 存 更 新 之 后 ， 其 它 指 向 同 一 物 理 地 址 的 虚 拟 地 址 的 缓 存 却 没 有 更 新 。 这 个 漏 洞 很 难 在 硬 件 层 面 上 低 成 本 地 修 复 ， 所 以 为 了 解 决 它 ， 我 们 为 我 们 的   X v 6   引 入 了   P a g e   C o l o r i n g 。 这 会 为 每 个 缓 存 行 引 入 「 颜 色 」 并 重 新 分 配 页 面 ， 使 得 指 向 同 一 物 理 地 址 的 虚 拟 地 址 总 会 有 一 样 的 颜 色 。 这 意 味 着 指 向 同 一 物 理 地 址 的 虚 拟 地 址 总 是 仅 有 一 个 缓 存 。 这 能 让   X v 6   确 保   G A I A   永 远 不 会 让 多 个 缓 存 共 用 同 一 个 物 理 地 址 。 三 月 ： 三 月 ： X v 6   跑 起 来 ！ 跑 起 来 ！ 3   月   1   日 ， X v 6   移 植 工 作 完 成 。 现 在   X v 6   已 经 运 行 在 模 拟 器 上 了 ！
娱 乐 少 不 了 娱 乐 少 不 了 一 开 始 ， 移 植   X v 6   是 因 为 这 很 有 趣 ， 现 在   X v 6   已 经 成 功 运 行 在 模 拟 器 上 ， 那 我 们 就 要 加 把 劲 让 它 更 有 趣 。 首 先 ， M a s a y o s h i   用 大 约   4   个 小 时 做 了 一 个 小 火 车 以 及 运 行 在   X v 6   上 的   s l   命 令 。
S h o h e i   则 想 做 一 个 扫 雷 游 戏 。 在 这 期 间 ， Y u i c h i   完 成 了   G r o u p   X   的   C P U   实 现 工 作 。 真 正 的   C P U   的 运 行 速 度 比 模 拟 器 快 多 了 ， 这 能 让 我 们 更 轻 松 地 玩 耍 和 开 发 游 戏 。 这 时 候 ， 我 们 创 建 了 一 个 非 常 高 质 量 的 应 用 ： 2 0 4 8 。
这 个   2 0 4 8   的 质 量 很 高 。 Y u i c h i   老 是 在 玩 。 顺 便 提 一 句 ， 这 个   2 0 4 8   使 用 的 是   n o n - l i n e   b u f f e r i n g   输 入 ， 这 是   X v 6   原 本 没 有 的 功 能 。 为 了 支 持 这 一 功 能 ， i o c t l   被 添 加 进 来 作 为   r e a d   和   w r i t e   之 外 的 另 一 个   d e v s w   动 作 ， 另 外 还 添 加 了 用 来 控 制   I C A N O N   和   e c h o   的 与 t e r m i o s   相 关 的 新 功 能 。 因 此 ， 唯 一 能 以 如 此 高 的 完 成 度 玩   2 0 4 8   的   X v 6   就 运 行 在   G A I A   上 。 另 外 ， 毕 竟   X v 6   是 由   U n i x   v 6   启 发 的 ， 因 此 我 猜 想 ， 添 加   g t t y   和   s t t y   系 统 调 用 是 更 像   U n i x   v 6   的 方 法 。 不 过 ， 因 为   X v 6   没 有   t t y   的 概 念 ， 所 以 我 采 用 了   i o c t l ； 而 且 事 实 上   U n i x   v 7   就 引 入 了   i o c t l ， 所 以 这 与 历 史 情 况 也 接 近 。 现 在 ， 更 酷 的 是 ， K e i i c h i   又 为   X v 6 - G A I A   做 了 一 个 小 型 汇 编 器 ， S h o h e i   还 做 了 一 个   m i n i   v i 。 想 想 看 你 能 用 这 两 个 工 具 做 什 么 。
这 就 是 基 于   F P G A   的 交 互 式 编 程 ！ 这 是   C P U   实 验 的 一 个 出 色 演 示 ， 因 为 其 中 一 般 不 包 括 任 何 交 互 式 程 序 。 最 棒 的 演 示 最 棒 的 演 示 C P U   实 验 实 践 课 程 的 原 始 任 务 是 「 在 自 制   C P U   上 运 行 给 定 的 光 线 追 踪 程 序 」 。 现 在 我 们 的   C P U   上 有 操 作 系 统 了 ， 你 知 道 该 怎 么 做 了 吗 ？ 我 们 决 定 在 我 们 的   C P U   的   O S   上 运 行 这 个 光 线 追 踪 程 序 。 我 们 遇 到 了 一 些 问 题 ， 但 我 们 在 最 终 展 示 前 一 个 小 时 里 成 功 解 决 了 它 们 。 因 此 ， 我 们 做 了 我 们 这 个 系 的 学 生 开 玩 笑 时 说 的 话 ： 在 一 个   C P U   上 运 行 一 个 操 作 系 统 ， 然 后 再 在 上 面 运 行 光 线 追 踪 程 序 。 来 自 来 自   2 0 2 0   年 的 回 顾 年 的 回 顾
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