Vektör hızlandırıcılı işlemci tasarımı

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2025

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: NECATİ ÇAKACI

Danışman: Abdülkadir ÇAKIR

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Mikroişlemciler günümüzde birçok alanda kendine yer bulmaktadır. FPGA ile yapılan sayısal tasarım uygulamalarında bazı durumlarda işlemci çekirdekleri kullanılmaktadır. Bu çekirdekler FPGA'in içinde gömülü olarak yer alabileceği gibi, dahili işlemci çekirdeği bulunmayan FPGA'ler için, HDL kodundan işlemci sentezlenebilir. Bu tür işlemcilere soft-core işlemciler denir. Bu işlemciler, başka sayısal tasarım yapılarıyla birlikte çalışabilirler. Özellikle kolay programlanabilir ve özelleştirilebilir yapılarıyla öne çıkan soft-core işlemci çekirdekleri, FPGA tasarımlarını basitleştirmekte ve geliştirme süreçlerini hızlandırmaktadır. Bu tez çalışmasında, FPGA uygulamalarında kullanılmak üzere, özelleştirilebilir 32-bit RISC-V mimarili bir işlemci, Verilog donanım tanımlama dili kullanılarak tasarlanmıştır. Tasarlanan işlemci çarpma-bölme ve bit manipülasyonları gibi bazı opsiyonel RISC-V buyruk eklentilerini destekleyecek biçimde yapılandırılabilmektedir. FPGA uygulamalarında paralel işlem başarımını arttırmak için, işlemci çekirdeğine bağlanabilen bir vektör hızlandırıcı tasarımı da sisteme eklenmiştir. Sistemin çıktılarının gözlemlenmesi ve test edilebilmesi için Wishbone protokolü ile uyumlu UART ve Zamanlayıcı çevrebirimi tasarımı gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan yapıların kullanımını kolaylaştırmak amacıyla, temel C geliştirme ortamı sağlanmış ve kütüphane desteği hazırlanmıştır. Tasarlanan sistem, Vivado benzetim ortamında ve Nexys A7-100T FPGA geliştirme kartı üzerinde çalıştırılıp test edilmiştir. Proje sonucunda, çeşitli gömülü sistem uygulamalarında kullanılabilir yapıda bir sistem elde edilmiştir.