คู่มือการใช้งาน Ripes

Ripes คือโปรแกรมจำลองการทำงานของหน่วยประมวลผล (CPU) แบบ RISC-V พร้อมตัวแก้ไขโค้ดภาษาแอสเซมบลีและภาษา C — เหมาะสำหรับการเรียนการสอนวิชาสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์

Ripes ในการทำงาน
ภาพเคลื่อนไหวแสดงการทำงานของ Ripes

Ripes คืออะไร?

Ripes (อ่านว่า "ไรพ์ส") เป็นโปรแกรมโอเพนซอร์สที่ออกแบบมาเพื่อให้นิสิตเห็นการทำงานภายในของหน่วยประมวลผลแบบ RISC-V ได้อย่างเป็นภาพ ทั้งในระดับสัญญาณดิจิทัล วงจร datapath การทำงานของ pipeline และระบบหน่วยความจำแคช

สิ่งที่ใช้เรียนรู้ผ่าน Ripes ได้:

วิธีติดตั้งและใช้งาน

วิธีที่ง่ายที่สุด — สำหรับโฟลเดอร์ Bundle นี้ ดับเบิลคลิกที่ไฟล์ เริ่ม.bat (หรือ START.bat) ในโฟลเดอร์เดียวกันกับเว็บนี้ จะเปิดทั้งคู่มือและโปรแกรม Ripes ให้พร้อมกัน — ไม่ต้องติดตั้งอะไรเพิ่ม

หรือถ้าต้องการใช้งานแบบอื่น:

วิธีที่ 1 — ในชุดนี้
เปิด Ripes.exe โดยตรง
โปรแกรม Ripes v2.2.6 ถูก bundle มาในโฟลเดอร์ ripes/ แล้ว — คลิกเพื่อเปิดได้ทันที
วิธีที่ 2 — ไม่ใช้ bundle
ใช้งานผ่านเว็บเบราว์เซอร์
เปิดเว็บ ripes.me ได้จากเครื่องใดก็ได้ที่มีอินเทอร์เน็ต เหมาะสำหรับเครื่องที่ไม่ใช่ Windows
วิธีที่ 3 — เวอร์ชันล่าสุด
ดาวน์โหลดเวอร์ชันใหม่
หากต้องการอัปเดต Ripes ในอนาคต ดาวน์โหลดได้จากหน้า Releases บน GitHub (รองรับ Windows, macOS, Linux)
หาก Ripes เปิดไม่ขึ้น บน Windows หากขึ้น error msvcp140.dll ให้ติดตั้ง Microsoft Visual C++ Redistributable ก่อน ดาวน์โหลดได้ฟรีจากเว็บไซต์ Microsoft

การตั้งค่า C Compiler (ทำครั้งแรกครั้งเดียว)

หลังเปิด Ripes ผ่าน เริ่ม.bat ครั้งแรก หากกดเลือก Input type เป็น C แล้วขึ้นข้อความว่า "set a valid compiler" หรือ "compiler path is invalid" ให้ทำตามขั้นตอนนี้:

  1. ใน Ripes ไปที่เมนู Edit → Settings
  2. เลือกแท็บ Editor (หรือ Compiler)
  3. กดปุ่ม Browse ตรงช่อง Compiler path
  4. เลือกไฟล์นี้ในโฟลเดอร์ bundle: 
    toolchain\bin\riscv64-unknown-elf-gcc.exe
    ตัวอย่าง path เต็ม: 
    ...\ripes-tutorial\toolchain\bin\riscv64-unknown-elf-gcc.exe
  5. เมื่อเลือกถูก ช่อง path จะเปลี่ยนเป็น สีเขียว
  6. กด OK ปิดหน้า Settings
  7. กลับไป Editor tab สลับ Input type เป็น C อีกครั้ง → เขียนโค้ดได้แล้ว
ต้องทำแค่ครั้งเดียว Ripes จะจำการตั้งค่านี้ไว้ ครั้งต่อ ๆ ไปจะใช้ C ได้ทันทีโดยไม่ต้องตั้งใหม่ — เว้นแต่ย้ายโฟลเดอร์ bundle ไปที่อื่น (path เปลี่ยน) ก็ต้อง Browse ใหม่อีกครั้ง
ทำไม Auto-detect ไม่ทำงาน? Ripes จะ scan PATH หา compiler เฉพาะตอนเปิด ครั้งแรกสุด (สถานะ settings ว่างเปล่า) เท่านั้น หากเคยเปิด Ripes แล้วและสลับไปแท็บ C สักครั้ง Ripes จะบันทึก path ว่าง ๆ ไว้และไม่ scan ใหม่อีก — จึงต้อง Browse เลือกเอง

โครงสร้างของโปรแกรม

หน้าจอ Ripes แบ่งเป็น 5 แท็บหลักที่ใช้งานบ่อย:

แท็บที่ 1
Editor
เขียนและแก้ไขโค้ด Assembly หรือ C พร้อมดู machine code ที่ถูก assemble แล้ว
แท็บที่ 2
Processor
ดูวงจร datapath ของ CPU พร้อมค่าใน register และสถานะของแต่ละ pipeline stage
แท็บที่ 3
Memory
สำรวจค่าในหน่วยความจำ ทั้งส่วน .text, .data และส่วนอื่น ๆ
แท็บที่ 4
Cache
ตั้งค่า cache ทดลองรูปแบบต่าง ๆ และดูสถิติ hit/miss
แท็บที่ 5
I/O
เชื่อมต่อกับอุปกรณ์จำลอง เช่น LED matrix, switches, ปุ่มกด, ผ่าน memory-mapped I/O

โปรเจกต์แรกของคุณ

หากเป็นครั้งแรกที่ใช้งาน Ripes แนะนำให้ทำตามขั้นตอนนี้:

  1. เปิด Ripes (เว็บหรือโปรแกรมที่ติดตั้งไว้)
  2. เลือกเมนู File → Load Example → Assembly → Factorial
  3. กดปุ่ม Reset เพื่อรีเซตสถานะของ CPU
  4. กดปุ่ม Auto-clock เพื่อให้ Ripes ประมวลผลทีละรอบสัญญาณนาฬิกา
  5. สังเกตการทำงานของสัญญาณในแท็บ Processor ค่าที่เปลี่ยนใน Registers และผลลัพธ์ในช่อง Output
ลำดับการเรียนรู้ที่แนะนำ เริ่มจาก แท็บ Editor → Processor → Memory → System Calls → ตัวอย่าง Factorial → จากนั้นค่อยลงลึกเรื่อง Cache และ I/O

ข้อจำกัดที่ควรรู้