◎「What is RISC-V ? 」 智慧晶片工作坊
【第一段：開場說明為什麼要學習這樣的架構以及RISC-V應用】
一開始講師與大家說明RISC-V這樣的架構會被大量採用在於MCU(Micro Control Unit,微控制器)/MPU(Micro Processing Unit,微處理器)中，並且同時講述目前世界局勢(如中美貿易戰)是為何影響科技的發展。講師不只是純粹講解技術原理，而是將技術知識代入在場各位參與者的角度來介紹，好比學習這項技術，所需背景課程為數位邏輯數計、計算機組織、計算機結構等。先有架構性的講述前因後果，有助於各位學員們進入與了解這樣的架構所扮演的定位與角色。接著舉例說明當你要設計一顆數位信號處理器(DSP)來處理音頻時，會需要一顆基礎的中央處理器(CPU)，當清楚熟悉所選擇的中央處理器(CPU)設計框架時，便可增加客製化指令來完成一顆專屬的專用處理器，在實作這樣的技術中，會需要具有軟硬體整合的方式來達成，所謂的軟體指的是具有寫程式(比如C語言)的能力，並了解資料結構、演算法，能透過程式語言實現，同時也需作業系統(OS)的概念，了解寫好的程式要如何有效率的運作並完成複雜的運算等。而硬體指的是了解數位電路是什麼、熟悉並清楚計算機架構、計算機組織、組合語言(相對C語言更為底層)，而最後利用硬體描述語言來實現整個硬體架構的想法。
當建立基本概念之後，接著講解基本設計流程，所需的工具，比如進行模擬可使用verilator、電路整合可使用的EDA(Electronic Design Automation) 工具可使用Vivado等等，講師除了講解工具的功用之外，也說明每項工具在流程中所扮演的角色，以利接下來課程的內容理解。
【第二段：說明RISC-V原理、Pipeline運作架構】
以RISC-V的指令集為起頭，一一介紹各種類型的指令及格式，從I type指令到如何寫跑模擬時會用到的testbench(模擬測試程式)，講師皆從頭一步一步講解。並在過程中會強調這麼做的目的性，為的是能讓參與者完整的理解背後的原理。
講解完RISC-V基本規格之後，以Pipeline(管線)的運作架構講解CPU是如何處理指令來完成運算。Pipeline是以5個stage的方式從指令擷取、指令解碼、指令運算到將運算結果寫回記憶體中儲存，最後再進行模擬，將測試指令(組合語言)與testbench(c語言)以verilator這項工具來驗證建立好的指令是否可正常運作及運算正確。透過講師自己所編的講義中的範例，一段段說明並搭配板書的方式清楚解釋給在座的參與者。
在建立整體硬體架構上是以硬體描述語言(Verilog)來完成數位電路，以ORI指令為例詳細講述I type指令。指令運算結束後需將結果存放到記憶體中，而存放的方式分為Big-Endian及Little-Endian兩種，依據不同的放法，指令在記憶體中的位址會有差異。而為了能讓參與者了解Verilog的語法及用法，講師以簡易的4位元加法器為例進行說明。
【第三段：讓同學們上機練習，實際操作ORI指令範例】
經過上午理論及背景知識講解後，下午的活動先複習概念，講師再執行一遍上機的練習，接著讓參與者直接上機操作，透過理論結合實作來加深整個架構的概念。上機過程中，學員們有疑惑時，講師與助教都很用心的解惑，以一桌一位助教為基本，來協助學員完成上機。透過講師、助教及學員三方討論的模式，不單只是單向解決學員們產生的問題，也達到教學相長，互相學習討論的風氣。
【第四段：現場說明如何實作在FPGA上】
講師準備一顆架構完整的RISC-V CPU核心來實際燒在FPGA (Field Programmable Gate Array)板上來實作作業系統中的context-switch。此部分會需要使用EDA 工具(Vivado)來將數位電路燒在FPGA上。因此前段先介紹所使用的工具及使用流程教學，最後將結果呈現給在座的學員們。希望能讓學員更具體了解一顆完整的核心能做到什麼樣的事。整個過程就是需要軟硬體技術整合來完成。
【第五段：整體氣氛與參與者的回饋】
工作坊過程中，講師認真詳細的講解及重視學員們是否能吸收課程內容，並鼓勵學員踴躍提問，強調理論搭配實作的重要性。課程後學員們回饋對於此次工作坊內容，感受到講師上課很專業、用心，內容豐富很充實，受益良多。本次講師為國立東華大學資訊工程學系，蔡正雄教授，以帶入實務的案例和情境題來與大家腦力激盪，課程內容生動又具專業性。最後，講師鼓勵學員們工作坊結束後，可根據提供的線上講義自己動手完成一顆專屬於自己的RISC-V 處理器。
【第六段：結尾】
隨著RISC-V討論度越來越高的時刻，以RISC-V來開發處理器的應用越加廣泛，本次工作坊以RISC-V的基本架構作起頭，以實作過程使學員們感受到RISC-V的運作模式，透過實例的講解，希望能引起學員們的興趣，不僅是認識了解該架構，也期望能替學員們在未來出路上增加領域選擇的靈感。參與完本工作坊，除了能學習到充實的技術外，亦能與時俱進，跟上科技日益更新的腳步。(文/照片：醫學資訊學系)。
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