本项目基于南京大学的 NEMU 项目，向其中移植了龙芯架构32位精简版的支持，即 LoongArch32-Reduced(以下简称为 LA32R)。
为了向 LA32R 的开发者、学习者、爱好者以及“龙芯杯”大赛提供一个类似于一生一芯项目中的 difftest 环境，我产生了向 NEMU 中移植 LA32R ，之后基于 difftest 框架实现 LA32R difftest 的想法。于是该项目诞生了。
NEMU 模拟器是一个轻量级的指令集模拟器，运行效果相当于一个单周期CPU。
参照一生一芯项目，目前可以用于difftest的 NEMU 有两个organizations：
git clone https://github.com/OpenXiangShan/NEMU.git
git clone https://github.com/OSCPU/nemu.git
前者是上游，但本项目目前是基于后者来进行移植的。
本项目按照《龙芯架构32位精简版参考手册》实现，目前已经实现了：
- 除浮点指令之外的全部指令
- 除时钟中断、硬件中断、浮点例外之外的全部中断例外支持
- 全部的
CSR寄存器 - 项数可配置的
TLB MMU - 向
difftest框架提供的各API
目前尚未实现、无法实现以及不打算实现的内容：
Cache：不打算实现- 计时器和定时器：
NEMU无法模拟时钟周期，故无法实现 - 各种外设（包括串口）：尚未实现。本项目的最终目的是为了实现
difftest，故外设支持的优先级靠后 - 配套的
AM（裸机运行时环境）：尚未实现。理由同上
- 由于没有实现缓存，故与缓存相关的指令：
IBAR DBAR PRELD CACOP均实现为了NOP，但是CACOP指令会触发与之相关的指令特权等级错例外（IPE）和TLB例外。 - 与计时器和定时器相关的指令
RDCNTV{L/H}.W、RDCNTID以及读TVAL寄存器的CSR指令，是需要从CPU端获取数据的。在单独运行NEMU的时候，都会读到 0 或者不确定的值。 IDLE指令实现为了自己跳转到自己，单独运行NEMU的时候不会产生时钟中断和硬件中断，所以会陷入死循环。- 实现了两条只对 NEMU 可见的指令：
nemu_trap: 0x80000000，print_led: 0xc0000000。前一条指令用于让NEMU停止执行，在没有运行时环境支持进程正常退出的情况下，需要在运行的程序中手动编入这条指令来让NEMU停止工作；后一条指令在运行chiplab中提供的测试 func 时有用，效果是打印寄存器R12中的值，即模仿龙芯杯比赛中，试验箱上数码管显示的结果，形如XX0000XX，最左边一字节显示当前的测试点编号，最右边一字节显示当前通过的测试点数目，最左一字节和最右一字节不同的时候就意味着有测试点没有通过。 - 时钟中断、硬件中断信号均需要从CPU端获取，单独运行
NEMU的时候，都不会触发。 - 对于软中断(
Soft Int)，目前NEMU的实现是，中断例外标志会携带在导致软中断信号拉高的指令(一般是写入CSR寄存器的指令)的下一条指令上，也就是说，软中断信号一旦拉高，NEMU就会立即进入例外处理。实际上LA32R手册中是没有要求必须要在软中断信号拉高时立即进入中断处理的，但由于NEMU并没有流水线结构，所以会立即进入中断处理。 CSR寄存器CPUID不能写入，读出永远为 0 。
1、首先需要安装依赖。在编译的过程中手动安装缺失的库（如libreadline，sdl2等）即可。
2、完成依赖安装之后，需要设置环境变量：export NEMU_HOME=...，设置为 NEMU 主目录。
3、进入 NEMU 主目录之后，可以进行编译，输入以下命令完成一次编译：
make la32-reduced-ref_defconfig // 导入配置文件
make（当然也可以使用 make menuconfig 进入图形化界面手动配置，但是不推荐，一方面是不好用，一方面是已经准备好了配置文件，一方面是很多配置组合并没有测试过）
如果你没有再看到其他报错，生成的动态链接库文件 la32r-nemu-interpreter-so 就在 ./build 之中了。
如果你想将NEMU编译为可执行文件，那么将配置文件换为 la32-reduced_defconfig，编译出的可执行文件 la32r-nemu-interpreter 就在./build 之中了。
NEMU 有两种方法加载程序，第一种，是将程序的 .bin 文件作为参数，在运行程序时传入，如：
./la32r-nemu-interpreter ../../../coremark.bin
第二种方式是运行程序时不附带任何参数，这时候 NEMU 会将 NEMU/src/isa/la32r/init.c 中的 img 数组中的内容拷贝到 RESET_PC 开始执行。可以手动将一些指令编入 img 数组中，这在调试的时候非常方便。
运行了程序之后就会进入 NEMU 命令行，输入 help 即可查看可使用的命令。注意 attach detach save load 这四个命令没有测试过。
tlb 命令和 b 命令是我自己加的（没错， NEMU 甚至没有自带断点功能），使用说明如下：
- 指令：
tlb - 效果：打印当前一共支持多少个 TLB 表项，即
CONFIG_TLB_ENTRIES - 指令：
tlb NUM - 效果：
NUM范围为[0,CONFIG_TLB_ENTRIES]，当NUM不等于CONFIG_TLB_ENTRIES时，NUM作为index，打印tlb[NUM]；当NUM等于CONFIG_TLB_ENTRIES时，会依次打印所有TLB表项。 - 指令：
b PC - 效果：在
PC处设置一个一次性的断点，之后NEMU会自动开始执行，直到下一条指令在PC时暂停，期间会打印执行过的指令。
还有一个奇怪的 watchpoint 命令：
- 指令：
w expression - 注意一定是跟一个表达式，可以用来观察每个寄存器的值何时变化，寄存器名称前要加
$，如$pc==0x1c000000 $sp!=0x0在表达式的值变化的时候，NEMU会打印变化处的PC,按理说应该在变化处暂停下来，但是很多时候并不能准确地暂停在表达式值变化处。 ysyx 那边负责维护NEMU的学长表示他也没怎么用过这个功能。
如果你想实现更多的 NEMU 命令，可以在 NEMU/src/monitor/ui.c 中自行修改。
如果你想在 NEMU 上运行自己编写的程序，需要注意以下几点：
- 没有输出。
NEMU尚未实现配套的AM以及串口支持。 - 数据段一定要放在代码段后面，这一点可能需要自行修改链接脚本。
我使用的 workload 都来自于龙芯的 chiplab 仓库：https://gitee.com/loongson-edu/chiplab
如果你也想利用龙芯的 chiplab 仓库里的 func，这里做出如下说明：
- 请使用最新的仓库。
chiplab/software/func中的lab16测试实现为nop的指令，没有在NEMU上运行的必要。建议运行lab16及之前的功能测试。chiplab/software/func中的功能测试都是用汇编写的，不存在数据段。但是要注意，NEMU来模拟IDLE_1s会很慢，请注释掉。另外，涉及到NEMU没有实现的功能的测试项，也建议注释掉（如IDLE指令测试，时钟中断测试等）- 对于其他C程序，如
coremark，为了将数据段放在代码段后面，请将chiplab/toolchains/system_newlib/pmon.ld的第81行. = 0x1000;注释掉，并且在产生.bin文件时,objcopy所有的section。
在执行了 nemu_trap: 0x80000000 这条指令或者 syscall 0x11 之后，NEMU 会停止执行并判断当前保存返回值的 a0 寄存器内容是否为 0 ，是则显示 HIT GOOD TRAP 否则显示 HIT BAD TRAP。显示 HIT BAD TRAP不代表一定错误地执行了程序。
与 LA32R 相关的配置文件有两个：la32-reduced_defconfig 和 la32-reduced-ref_defconfig， 位于 NEMU/configs 中。前者用于编译产生可执行文件，后者用于编译产生动态链接库。由于并未对配置文件中的所有设置进行组合测试，所以建议尽量不要尝试任意的配置。
如果你需要配置 TLB 表项的数目，可以在配置文件中找到并修改 CONFIG_TLB_ENTRIES 一项。如果超过32项，就需要再修改 CSR 寄存器 TLBIDX 的 index 位域的宽度(src/isa/la32r/local-include/csr.h)以及 TLBIDX_W_MASK (src/isa/la32r/system/csr_mask.h)了。
手册中允许物理地址宽度为32至36的实现，在配置文件中你也可以修改 CONFIG_PALEN 一项，但实际上本模拟器目前只支持32位的物理地址（paddr是uint_32类型），修改 CONFIG_PALEN 一项只会影响 tlbelo0 和 tlbelo1 的 PPN 域的位宽。
- 《龙芯架构32位精简版参考手册》可以从龙芯官网下载。https://www.loongson.cn/FileShow
LA32R相关工具链请前往龙芯官方的 Chiplab 仓库下载 https://gitee.com/loongson-edu/chiplabLA32R的difftest框架会在龙芯官方的 Chiplab 仓库中公布，详见 Chiplab 仓库的chiplab_diff分支。- 目前
NEMU在打印指令的操作数时会有一些不准确、操作数顺序与汇编文件不一样的情况，这是打印的问题，暂时懒得改。 - 目前
NEMU打印的PC有一些是 “下一条待执行的指令的PC”，有一些是 “本条已执行的指令的PC”，相信聪明的你一定可以辨别。 - 目前
NEMU的基本功能正确，在不实现RDCNTV{L/H}.W、RDCNTID指令的情况下可以正确执行coremark。但NEMU尚未经过充分的随机指令测试，如果你发现了 bug 或者其他问题，请提出 Issue 或者联系我： [email protected] - 在与
NEMU原作者余子濠师兄交流后，本项目正式添加了木兰宽松许可证第二版作为开源许可证。 - 目前本项目和开源仓库仅由我一个人开发管理，这也是我正式开源并管理的第一个仓库，不当之处还请各位不吝赐教，谢谢大家看到这里。