プログラマのためのFPGAによるRISC-Vマイコンの作り方

本書は、AND、OR等の論理ゲートの解説から始めて、RISC-V CPUとVGA画面表示回路等の周辺機器を合わせたマイクロコントローラ(マイコン)の設計を、FPGA(Field Programmable Gate Array)ボードを使って行う入門書です。

以下のような構成になっています。

第1章　本書の構成と、必要なものについて
第2章　RISC-VとChiselの誕生の経緯やメリットについて
第3章　開発ツールのインストールと簡単なコードのビルド方法について説明しながら、ChiselでLEDを点灯しながら、Hello, world!レベルの内容を解説します。
第4章　Chiselで組合せ回路のコードを書きながら、Chiselでの型および演算子や、ハードウェア構築のためのスクリプト言語としての面について説明します。説明しながら、AND等の論理ゲートからALUのような複雑な演算器をどのように構築してくのかを学びます。また、Chiselの文法について学びながら、ChilseのベースになっているScalaの文法についても学びます。
第5章　順序回路について説明しながら、CPUの作成に必要なレジスタやステートマシンの構築方法、キーボードやVGA等の周辺機器との接続方法やUARTでのPCとの通信について学びます。
第6章　RISC-Vの命令セットについての解説と、RISC-V向けのクロス・コンパイラの使い方、エミュレータでの実行方法について学びます。
第7章　RISC-Vの命令セットの一部を実装した簡易のCPUを作成し、実際にFPGA上で動かします。
第8章　RISC-Vのオープンソースの実装であるRocket Chipを使ってVGA画面に画像を表示してみて、自作の周辺機器をCPUに接続する方法について学びます。SoCでCPUと各種モジュールを接続する規格であるTileLinkについても解説します。

最近、ARMを脅かすCPUとして話題になっているRISC-Vと、GoogleのスマートフォンのPixel4にも搭載されているIoT向けAI用ASICの開発に使われたChilseについて解説した一冊になっています。