1. FPGA で動かす
PDP­11 互換プロセッ サ
 Lions commentary on unix 読書会
 2011 秋合宿

2. PDP­11
 DEC が開発販売し ていたミ ニコ ン
 16bit で数 100Kbyte から数 Mbyte 程度のメ モリ
 当時のメインフレームに比較して安価
 命令セッ ト が高級言語向けでエンジニアに好ま
れた
 UNIX の開発プラ ッ ト フ ォ ームと し て有名
 てな話をまわりにしても、「無反応」なので、芦ノ湖
畔の秘密結社の集会に持ち込む事にした

3. FPGA で PDP­11 が動く ？
 某コミュニティの飲み会で @himamura さ んと 飲
んだと き に同席し た青年が、 東海大学出身で
学生時代で学生時代に FPGA で動く PDP­11
を作っていた！！
 調べてみると東海大学清水研の pop­11 が見つか
る

4. POP­11
 http://labo.nshimizu.com/pop11.html
 PARTHENON SFL 言語 で記述
 Design Wave Magazine 2003 July に解説記事あり
 論理設計の素人がいき なり SFL と 言われても 、
資料も少ないし
 断念

5. w11
 もんもんと調べてみるとフリー IP を公開している
OpenCores に w11 見つけた
 今日の集会でははこ の w11 の入手、 動作さ せる
ために機材、手順をまとめる

6. OpenCores にアカウ ント を作る
 OpenCores.org はフリーな IP を集めたサイト
 アカウントを作ってログインしたら
 http://opencores.org/project,w11 へ

7. w11 の動作環境
 FPGA ボード
 Digilent S3BOARD ま たは Digilent Nexys2
 今回は S3BOARD を利用
 Programmer
 Bitstream を書き込むだけなら安価な USB プログ
ラ マで可
 今回は JTAG­SPI Full Speed を利用
 USB­ シリ アル
 FTDI コントローラを推奨を使ったもの

8. 開発環境の準備
 Xilinx ISE WebPack のダウ ン ロード
 Programmer のイ ンスト ール
 その他以下を Ubuntu にイ ンスト ール
 fxload
 libusb­dev ghdl
 tcl8.4­dev
 libboost­all­dev

9. Xilinx ISE WebPack のダウ ン ロード
 論理合成ツ ール Xilinx ISE WebPack
 WebPack はライセンス無料
 http://www.xilinx.com/products/design­tools/ise­
design­suite/ise­webpack.htm
 Xilinx にアカウ ント を作成後
 以下から Full Installer for Linux ダウンロード
 今回は version 13.2 を利用
 http://www.xilinx.com/support/download/index.htm

10. Xilinx ISE WebPack のイ ンスト ール
 IDE のアーカイ ブを展開し たディ レ ク ト リ で
 sudo ./xsetup
 標準の /opt 以下へインストール
 Select Editon to Install の画面で
 ISE WebPack を選択
 環境設定フ ァ イ ル
 .bashrc の最後に以下を追加 (64bit bash の場合 )
 . /opt/Xilinx/13.2/ISE_DS/settings64.sh

11. Programmer のイ ンスト ール
 今回は digilent 社の JTAG­SPI Full Speed を利用
 https://www.digilentinc.com/Products/Detail.cfm?NavPath=2,395,707&Prod=JTAG­USB­FS
 他に、 次の URL の中から 選択すれば S3Board に
対応しているはず
 https://www.digilentinc.com/Products/Catalog.cfm?NavPath=2,395&Cat=5
 対応するツールを以下からダウンロード
 https://www.digilentinc.com/Products/Detail.cfm?NavPath=2,66,828&Prod=ADEPT2
 手順にしたがってインストール

12. W11 の論理合成
 OpenCore から w11 をダウンロード
 http://opencores.org/project,w11,installation
 今回は w11a_V0.531 2011­09­12 rev 12 を使用
 $ mkdir $HOME/w11a
 $ cd $HOME/w11a
 $ svn co http://opencores.org/ocsvn/w11/w11/trunk
 環境変数を 設定
 $ export RETROBASE=$HOME/w11a
 $ export PATH=$PATH:$RETROBASE/tools/bin
 $ export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:$RETROBASE/tools/lib
 RETOROBASE がプロジェ ク ト のベースデレ ク ト リ

13. 手順の概略
1.ラ イ ブラ リ の調整
2.テストベンチを構成
3.実機向け bitstream を生成

14. ラ イ ブラ リ の調整
 cd $RETROBASE
 $ xilinx_ghdl_unisim
 $ xilinx_ghdl_simprim

15. テスト ベン チを構成
 ラ イ ブリ の不整合、 64bit 環境未対応など でコ ン
パイルエラーが出ます
 テキトーに修正してください
 テキトーな修正でも欲しい方は @magoroku15 ま
でD

16. 実機向け bitstream を作る
bitstream は FPGA 上の構成を 指示する bit 列。
こ れの bitstream を ConfigROM( 最近は Flash ）
に書き 込んで置く と 、 PON 時に指定の回路が
構成さ れる
 $ cd $RETROBASE/rtl/sys_gen/w11a/s3board
 $ make sys_w11a_s3.bit
 ./sys_gen/w11a/s3board/sys_w11a_s3.bit
 $RETROBASE/rtl/sys_gen/w11a/s3board/sys_w11
a_s3.bit に bitstream ができ る

17. bitstream を FPGA に書き 込む
$ djtgcfg enum
Found 1 device(s)
Device: JtagUsbFs
Product Name: Digilent JTAG USB Full Speed
User Name: JtagUsbFs
Serial Number: 210153238924
$ djtgcfg prog ­d JtagUsbFs ­i 0 ­f
$RETROBASE/rtl/sys_gen/w11a/s3board/sys_w11a_s3.bit
WARNING: startup clock for this file is 'CCLK' instead of 'JTAG CLK'.
Problems will likely occur. Associate config file with device anyway (Y or N)? [N] y
Programming device. Do not touch your board. This may take a few minutes...
Programming succeeded.

18. Unix version 5 を動かす
 disukset をダウンロード
 $ cd $RETROBASE/rtl/sys_gen/w11a/tb
 $ wget
http://www­linux.gsi.de/~mueller/retro/oc_w11/data/unix_v5_rkset.tgz
 $ tar xfovz unix_v5_rkset.tgz
 USB­232C ケーブルをつないで
 $ sudo $RETROBASE/tools/bin/set_ftdi_lat USB0 1 // lat 調整
 $ telnet_starter ­d DL0 & //DL を term に接続
 $ dorri ­u0,460 @uv5_boot.pcmd

19. 実行環境
 uv5_boot.pcmd
.mode serv11
att TT0 8000
reset
att rk0 unix_v5_rk.dsk
boot rk0
server
 dorri
$ dorri ­s3 @uv5_boot.pcmd (for ghdl sim of tb_w11a_s3)
$ dorri ­n2 @uv5_boot.pcmd (for ghdl sim of tb_w11a_n2)
$ dorri ­t @uv5_boot.pcmd (fpga link via /dev/ttyS0)
$ dorri ­u0,460 @uv5_boot.pcmd (fpga link via /dev/ttyUSB0)

20. 他の OS
 BSD 2.11
 http://www­linux.gsi.de/~mueller/retro/oc_w11/data/211bsd_rkset.tgz
 W11 は FPP をサポート し ていないので、 パッ チを適用
 Version6, Version7
 FPU パッ チを充てて、 RK DISK のでカーネルを再構成すれば動くはず
 合宿でやり たかっ たけど、 到達でき ず
 お詫びに

21. PDP­11 on FPGA Shoppes guide
 2011 年３ 月購入時
 Spartan­3 Starter Board(1000K) $159.00
 JTAG­USB Full Speed Module $37.99
Subtotal: $196.99
 Shipping (UPS International): $63.78
TOTAL: $260.77
 USB­232 変換 1400 円
 秋月 : 通販コード K­01798
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