공유 라이브러리¶
v002 RTL은 공통 수치 연산과 데이터 구조를 Library/ 디렉터리에 분리한다. 컴파일
순서(filelist.f)상 이 파일들은 패키지 계층(A–D) 직후, isa_pkg 이전에 위치한다.
컴퓨트 코어가 공통 라이브러리에 의존함으로써 동일 연산의 중복 구현을 막는다.
Algorithms 패키지¶
algorithms_pkg (Library/Algorithms/Algorithms.sv)
QUEUE 상태 구조체 queue_stat_t를 정의한다. empty / full 두 필드로 구성된
packed struct이며, QUEUE 모듈 외부에서 상태를 참조할 때 사용한다. STACK 지원은
스텁(stub)으로 예약되어 있다.
bf16_math_pkg (Library/Algorithms/BF16_math.sv)
BF16 산술 함수를 패키지로 제공한다. 파일 상단에서 BF16 비트 레이아웃을
[15]=sign, [14:7]=exp(8b), [6:0]=mantissa(7b)로 명시한다. 은닉 비트(hidden
bit)는 저장하지 않는다.
노출되는 타입과 함수:
bf16_t— 부호 1비트, 지수 8비트, 가수 7비트의 packed struct.bf16_aligned_t— emax 기준으로 정렬된 24비트 2의 보수 값과 8비트emax필드를 보유하는 packed struct.to_bf16(raw[15:0])— 16비트 원시값을bf16_t로 캐스팅하는 자동 함수.align_to_emax(val, emax)— BF16 값을 주어진 emax에 맞춰 정렬하여 24비트 2의 보수로 반환한다. 지수 차(diff)만큼 가수를 오른쪽으로 시프트한 뒤 부호 확장한다.bf16_add(a[15:0], b[15:0])— 두 BF16 값을 더해 BF16 결과를 반환한다. 큰 쪽 지수로 정렬 후 24비트 부호합산, 선행 1 탐색으로 재정규화한다. 비정규화/NaN/Inf 처리는 포함하지 않는다(autoregressive 디코딩 경로의 정규화 BF16 피연산자 전제).
QUEUE 인터페이스¶
QUEUE는 인터페이스(IF_queue)와 모듈(QUEUE) 두 파일로 구성된다.
IF_queue (Library/Algorithms/QUEUE/IF_queue.sv)
파라미터 DATA_WIDTH(기본 32)와 DEPTH(기본 8)를 받는 SystemVerilog 인터페이스다.
clk, rst_n을 인터페이스 포트로 받는다. PTR_W = $clog2(DEPTH) 비트의
포인터(wr_ptr, rd_ptr)와 mem[0:DEPTH-1] 스토리지를 인터페이스 내부에서 선언한다.
empty/full 플래그는 순수 조합 논리로 할당된다.
세 modport:
producer—push()태스크만 import.push_data/push_en을 출력,empty/full을 입력.consumer—pop()태스크만 import.pop_data/empty/full을 입력,pop_en을 출력.owner— QUEUE 모듈 자신이 사용. 핸드셰이크 신호를 입력으로 받고, 포인터와ref mem을 출력한다.
QUEUE (Library/Algorithms/QUEUE/QUEUE.sv)
IF_queue.owner q를 단일 포트로 받는 모듈이다. PTR_W = $clog2($size(q.mem))로
포인터 폭을 재유도한다. always_ff 블록에서 리셋 시 양쪽 포인터를 0으로 초기화하고,
push_en && !full 조건에서 데이터를 기록하며, pop_en && !empty 조건에서 읽기
포인터를 증가시킨다.
Quantizations¶
Quantize_BF16.sv (Library/Quantizations/BF16/Quantize_BF16.sv)
현재 내용이 없는 자리 표시자 파일이다. BF16 양자화 헬퍼를 위해 예약된 위치로,
향후 오프라인 양자화 파이프라인에서 RTL과 소프트웨어 스택 간 공통 변환 로직을 이곳에
배치할 계획이다.
사용 패턴¶
아래 표는 소스에서 직접 확인된 import 구문과 인터페이스 인스턴스화를 기준으로
컴퓨트 코어와 라이브러리 파일 간 의존 관계를 보여준다.
모듈 (코어) |
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|---|---|---|---|---|
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— |
o |
— |
— |
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o |
— |
o |
o |
o = 소스에서 직접 확인된 import 또는 인스턴스화. — = 해당 파일에 없음.
bf16_math_pkg는 CVO_top이 import bf16_math_pkg::*;로 직접 가져온다. 소스 주석에
따르면 FLAG_SUB_EMAX 경로(softmax의 sub-emax 스테이지)가 이 패키지의 BF16 산술을
사용한다. algorithms_pkg와 IF_queue / QUEUE는 AXIL_CMD_IN에서 인스턴스화된다.
AXIL_CMD_IN은 AXI4-Lite 커맨드 채널의 FIFO 버퍼로, ctrl_npu_frontend가 내부에서
인스턴스화한다. GEMM_systolic_top, GEMV_top, PREPROCESS 모듈은 라이브러리 패키지를
직접 import하지 않고 `define 헤더만 사용한다.
마지막 검증 대상
커밋 8c09e5e @ pccxai/pccx-FPGA-NPU-LLM-kv260 (2026-04-29).