メモリとHexファイルの話

FPGAを触っていると，バイナリをHexファイルに変換して読み込みたいときがある．

（例えば，RISC-Vを自作しているときとか．．FPGA内蔵メモリにHexファイルを埋め込みたい．．

今回は32bit命令を扱うメモリを例に考える．

Hexファイルの形式

1. 1行4バイト

1行4バイトで作成したHexファイルをメモリに埋め込んだとき，このメモリにはどうアクセスする？

32bit命令の例：

命令１
0   00912a23
---------------------------------------
命令２
1   02010413
--------------------------------------
命令３
2   fea42623
--------------------------------------
3   fec42703
4   00100793
5   00e7c663
 .
 .

PCは基本的には4ずつカウントアップする．（ちなみにPCは現在実行している命令のメモリアドレスが格納されている．）

このPCに合わせてアクセスすると３行分の命令を毎回飛ばしてしまう．それは困る．

実装1

• PCに格納されているアドレスの下位2ビットを無視することで，本来 0 -> 4 -> 8 -> 12 ... となるPCを 0 -> 1 -> 2 -> 3 ... と解釈できる．これでメモリ内の命令を読み飛ばすことはなくなる．よし．

inst <= mem[pc[ADDR_SIZE:2]];

2. 1行1バイト

1行1バイトで作成したHexファイルをメモリに埋め込んだとき，このメモリにはどうアクセスする？

32bit命令の例：

命令１
0   00
1   91
2   2a
3   23
---------------------------
命令２
4   02
5   01
6   04
7   13
 .
 .

PCは現在実行している命令のメモリアドレスの先頭を指している．0番地を指しているときは「0番地, 1番地, 2番地, 3番地」で32bit命令を作りたい．

実装2

• PCからのオフセットを用いて32bit命令を作成する．

• リトルエンディアンの場合, メモリアドレスの先頭は「LSB」であることに注意．つまり3番地から順番にビット連接する．

リトルエンディアンの場合：
inst <= { mem[pc+3], mem[pc+2], mem[pc+1], mem[pc] };