03｜硬件语言筑基（一）：从硬件语言开启手写CPU之旅

你好，我是 LMOS。

我们都知道，自己国家的芯片行业被美国“吊打”这件事了吧？尤其是像高端 CPU 这样的芯片。看到相关的报道，真有一种恨铁不成钢的感觉。你是否也有过想亲自动手设计一个 CPU 的冲动呢？

万丈高楼从地起，欲盖高楼先打地基，芯片是万世之基，这是所有软件基础的开始，这个模块我会带你一起设计一个迷你 RISC-V 处理器（为了简单起见，我选择了最火热的 RISCV 芯片）。哪怕未来你不从事芯片设计工作，了解芯片的工作机制，也对写出优秀的应用软件非常重要。

这个处理器大致是什么样子呢？我们将使用 Verilog 硬件描述语言，基于 RV32I 指令集，设计一个 32 位五级流水线的处理器核。该处理器核包括指令提取单元、指令译码单元、整型执行单元、访问存储器和写回结果等单元模块，支持运行大多数 RV32I 的基础指令。最后，我们还会编写一些简单汇编代码，放在设计出来的处理器上运行。

我会通过两节课的篇幅，带你快速入门 Verilog，为后续设计迷你 CPU 做好准备。这节课我们先来学习硬件描述语言基础，芯片内部的数字电路设计正是由硬件语言完成的。

# 一个芯片的内部电路是怎么样的？

作为开发，你日常最常用的编程语言是什么？也许是 C 语言、Java、Go、PHP……这些高级编译语言吧。而硬件设计领域里，也有专门的硬件描述语言。为什么会出现专门的硬件描述语言呢？这还要先从芯片的内部结构说起。

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