Seed System Requirements Specification

Field	Value
Spec ID	SEED-SYS-REQ
Status	Baselined for MVP / Implementation in progress
Revision	0.1
Source	Root README.md, current RTL, project MVP
Last updated	2026-10-02

1. Scope

Seed 是一个以 Chisel 实现的单核 RV64 处理器。本版规格定义五级、顺序发射、单发射流水线的 MVP 行为。它不提前承诺尚未实现的操作系统支持功能。

2. Architectural requirements

ID	Requirement	Status
REQ-SYS-001	处理器 SHALL 使用 64-bit 整数寄存器和 64-bit 虚拟地址字段。	Implemented
REQ-SYS-002	处理器 SHALL 采用 IF/ID/EX/MEM/WB 五级顺序流水线。	Implemented
REQ-SYS-003	x0 SHALL 读为零，且任何指令 SHALL 不得通过 WB 修改 x0。	Implemented
REQ-SYS-004	当前 MVP SHALL 支持已在 IDU 解码表中的 RV64I、RV64M 和 RV64W 指令。	Partially implemented
REQ-SYS-005	当前 MVP SHALL 支持最多一个未完成的指令或数据外部事务。	Implemented
REQ-SYS-006	分支和跳转 SHALL 在 EX 阶段解析；taken redirect SHALL flush IF/ID 和 ID/EX 中的年轻指令。	Implemented
REQ-SYS-007	load-use 依赖 SHALL 产生一个前端停顿和一个 ID/EX bubble。	Implemented
REQ-SYS-008	外部数据访问 SHALL 支持 byte、halfword、word 和 doubleword mask；load SHALL 按有符号/无符号扩展。	Implemented
REQ-SYS-009	处理器 SHALL 提供提交观察点 retired 和 retiredPc。	Implemented
REQ-SYS-010	CSR、特权级、异常/中断、MMU、cache、A/D bit 和原子操作不属于当前实现基线。	Explicit limitation

3. Software-visible behavior

• 指令宽度固定为 32 bit，PC 按 4 byte 递增。
• JAL/JALR 的 link 值为 PC+4。
• JALR 目标地址 bit 0 清零；其他对齐和访问权限检查当前未实现。
• 未识别 opcode 在当前 RTL 中不会产生 trap；它会以 valid 进入流水线并最终产生一次 retire 观察。该行为是已知限制，后续必须增加 illegal-instruction 处理。

4. Memory model and platform assumptions

• IF 和数据路径由 AxiBridge 共享一个 AXI4 master。
• 访问是单 beat、固定 ID=0、len=0、INCR burst；一次最多一个 outstanding transaction。
• AXI resp 错误字段当前未转换为处理器异常；平台需在 MVP 验证中提供 OKAY 响应。
• 当前未提供 cache、TLB、页表遍历或多 master 原子性保证。

5. Acceptance criteria

1. RV64I/RV64M/RV64W 指令级测试能够观察到正确的 retire PC 和寄存器结果。
2. 分支 taken/not-taken、JAL、JALR、load-use、load/store backpressure 和 AXI response backpressure 均有 directed test。
3. 设计在无外部错误响应、单 outstanding 平台约束下通过子系统验收。

6. Deferred requirements

• REQ-SYS-D001: CSR、trap、ECALL、MRET 和机器计时器中断。
• REQ-SYS-D002: S/U mode、Sv39、权限检查、页故障和 SFENCE.VMA。
• REQ-SYS-D003: LR/SC、AMO、FENCE、FENCE.I。
• REQ-SYS-D004: cache、预取、多个 outstanding transaction 和多 master 一致性。