目的

最終目標はRISC-V CPUとOSの自作。 そのために、まずは最小構成のCPUから設計を開始する。

背景

世の中には様々なCPUが存在し、x86やArmのような高性能アーキテクチャが広く使われている。

その中で、シンプルな命令セットを持つオープンなアーキテクチャとしてRISC-Vが存在する。 RISC-Vは教育用途として設計された背景を持ちながら、現在ではLinuxが動作する実用的なCPUとしても利用されている。

このような「シンプルだが拡張可能な設計」を持つ点に興味を持ち、 最終的にRISC-Vを理解・実装できるレベルに到達することを目標とする。

ただし、いきなりRISC-Vを実装するのは複雑すぎるため、 まずは最小構成のCPUから段階的に理解を進める。

方針

• いきなりRISC-Vは実装しない
• まずはシンプルな自作CPUを作る
• 知っている言語はCであるがRustが面白そうなのでそっちでやる
• エミュレータで検証してからFPGAへ進む

スコープ（今回やること）

• CPUの基本構成を決める
• 命令セットの方向性を決める

決定事項

• ビット幅: 8bit（実装とデバッグを容易にするため）
• レジスタ数: 4個（最小構成で動作を理解するため）
• 命令: LOAD / ADD / JMP などの基本命令のみ

制約

• 初期段階ではシングルサイクルCPUとする
• メモリは単純な配列として扱う
• 外部I/Oは考慮しない

やらないこと

• 割り込み
• パイプライン
• キャッシュ

次のステップ

• 命令セット（ISA）の詳細設計
• 命令フォーマットの定義
• エミュレータ実装（Rust）