CS3001H.TESTS

本项目是根据RISC-V官方指令集测试项目 riscv-tests 裁剪而成，具有以下特性

• 只支持rv32i标准
• 不含有任何特权架构的内容
• 支持Verilog自动化测试（TODO）

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release

功能测试

功能测试是针对CPU指令集功能的兼容性进行测试（并不保证微架构没有任何错误），项目结构如下

isa
│ -- link.ld        // 链接文件
│ -- macros.h       // 宏文件
│ -- Makefile       // 编译脚本
└ -- rv32mi         // rv32i测试文件夹
     | -- add.S     // ADD指令测试文件
     | -- addi.S    // ADDI指令测试文件
     ...

测试原理

根据指令的功能可以将指令划分为

• 算数逻辑指令
• 访存指令（对应TEST_LD_*与TEST_ST_*）
• 分支指令（对应TEST_BR2_*与TEST_JR_*和TEST_JALR_*）

算数逻辑指令根据寻址方式可以将指令划分为

• 立即数寻址（对应TEST_IMM_*）
• 寄存器寻址（对应TEST_R_*）
• 寄存器与寄存器寻址（对应TEST_RR_*）

提出微架构中可能出现的几类问题（对应*_BYPASS）

• 结构相关
• 数据相关
• 控制相关

在宏文件中可以看到上述测试用例的定义，测试程序会对上述几类功能进行测试。

一个测试程序的测试流程为

1. 预处理。将所有寄存器清零，检查机器字长。
2. 执行测试条目。逐条执行代码段内的测试用例。
3. 后处理。检查所有测试是否通过，返回结果。

一条测试用例的执行流程为

1. 将操作数和正确结果装载到寄存器，一般通过li指令完成。
2. 执行待测试的指令。
3. 检查指令执行结果是否正确，一般通过bne指令完成。
4. 如果正确，继续执行剩余的测试用例；如果错误，跳转到错误处理代码段。

数据段起始地址为0x00000000，代码段起始地址为0x00001000。

前期准备

请确保CPU已基本正确实现addi, lui, bne, jal这几条基本指令，这是测试的基础。此外，不同的指令测试程序所用到的指令不尽相同，建议按照一定的顺序进行测试，比如jal -> bne -> lui -> addi -> ...。

如何使用

• 单独测试

  使用.coe文件初始化IP存储器，执行。注意内存读写为小端模式。

• 批量测试

  见批量测试

• 自定义测试

  1. 修改汇编程序.S文件内的测试用例
  2. 根据需要修改编译脚本Makefile和链接脚本link.ld（一般情况下不用修改）
  3. 在交叉编译环境下（Vlab已配置）执行make
  4. 可以使用bin2coe工具将生成的.bin文件转换为.coe文件（单独修改coe文件时使用，在Makefile中已配置）

如何判断测试是否通过

每执行一段测试，都会检查寄存器的值是否正确，若不正确则直接跳转到错误处理代码段。在测试文件的最后还会执行TEST_PASSFAIL代码段来判断整个测试成功与否，寄存器TESTRES为1反映测试完成，寄存器TESTNUM非0反映测试成功。

反映测试正确的方法应该是多样化的，这部分可以根据情况自行修改，如观察仿真波形、发送LED显示、发送数码管显示、发送串口等。

性能测试

性能测试是针对CPU执行程序的性能进行测试，项目结构如下

benchmark
│ -- datasheet.h    // 测试数据集
│ -- link.ld        // 链接脚本
│ -- Makefile       // 编译脚本
└ -- sort.c         // 测试程序

测试原理

项目使用冒泡排序作为测试程序。文件datasheet.h中存储了2048项待排序数据和待验证数据，作为测试数据。文件sort.c为冒泡排序主程序，先执行sort函数进行排序，再执行verify函数验证排序结果是否正确。如果排序出错，返回出错的序号，如果排序正确，返回0。

数据段起始地址为0x00000000，代码段起始地址为0x00004000。

前期准备

请确保CPU已正确实现addi, slli, lw, sw, jal, jalr, bge, blt, bltu这几条指令，并通过功能测试。

如何使用

同功能测试。

如何计算得分

请选择合适的时钟频率，并计算程序执行的时钟周期数。

批量测试

TODO