[fpga] perf: 为 Toy ROB 增加可选 BRAM 操作数路径

.github/workflows/arty-a7-toy.yml

@@ -26,10 +26,11 @@ jobs:
         working-directory: platforms/arty-a7-toy
         run: |
           python3 scripts/verify_target.py
+          python3 scripts/verify_rob_evidence.py
           python3 scripts/verify_linux_gemmini_archive.py
           python3 scripts/verify_linux_gemmini.py --build-record evidence/2026-10-12/linux-gemmini/build/LINUX_GEMMINI_BUILD.json --hardware-result evidence/2026-10-12/linux-gemmini/hardware/RESULT.json
           python3 -m compileall -q scripts tests host software
-          bash -n scripts/elaborate.sh scripts/build_test_programs.sh software/build.sh
+          bash -n scripts/elaborate.sh scripts/elaborate_rob_candidate.sh scripts/build_test_programs.sh software/build.sh
       - name: Install interface simulator
         run: sudo apt-get update && sudo apt-get install -y iverilog
       - name: AXI, UART/SCU and DDR loader interface tests

platforms/arty-a7-toy/README.md

@@ -15,6 +15,14 @@ it boots the original Linux image and passes all five system checks without
 reloading from the host. See [Flash evidence](evidence/2026-10-12/flash/README.md).
 Runtime DDR and changes to the initramfs remain volatile.
 
+## 2026-10-12：可选 ROB 存储优化
+
+新增 [ROB RAM 候选](ROB_RAM.md)，整板布线后减少 484 LUT、1,657 FF 和
+84 Slice，增加 2 BRAM tile。CPU/Gemmini/Linux RTL 回归周期数保持不变；
+后续实物复测已通过完整镜像读回与两轮 Linux/Gemmini 回归，日志追加在
+[PR #9](https://github.com/DangoSys/fpga/pull/9)。默认构建与既有发布版本保留
+原寄存器路径；候选的 Flash 冷启动尚未验证。
+
 ## 2026-10-12：Linux/Gemmini 实物回归
 
 按标准 rootfs/bbkernel 流程构建的新镜像已完成全部 DDR 读回和实物启动；

platforms/arty-a7-toy/ROB_RAM.md

@@ -0,0 +1,84 @@
+# ROB 操作数存储优化
+
+本轮保留 CPU、Sv39、完整 FPU、Gemmini 8×8、23 项 Ball 指令、16-entry ROB、
+bank/缓存容量和板级端口，将 ROB 的两份 64 位操作数移入同步 RAM。
+改动在 Chisel 覆盖层，生成的 RTL 不手工重写计算逻辑。
+
+## 实现方式
+
+`patches/framework/GlobalROB.scala` 的 `useOperandRam` 默认关闭，保留原发布路径。
+用 `sbt -Dfpga.robOperandRam=true` 显式启用；单元测试直接指定两条路径进行比较。
+新 RAM 为 16×128、1R1W，allocation
+写入，选中 issue 指针时读取。既有指针级提供读取周期，背压期间重复读取该指针；
+替换指针时，旧响应先进入既有 payload 级，新读取在下一个周期到达。
+控制标志、依赖状态、MSET 提交小字段仍用寄存器。
+
+原完整寄存器观察用于 DPI trace/commit，不删调试语义；DPI disabled 的 FPGA
+综合会消除仅被调试使用的数据位。禁止同址读写的断言有效，RAM 内容不复位，
+有效位和发射状态仍复位。复位后不会把旧 RAM 数据当作新指令执行。
+
+`prepare_fpga_memories.py --block-memory robOperands_ext` 显式选择 BRAM；浅层
+其他 RAM 的原映射策略不变。`prepare_rob_candidate.py` 核验全部架构 profile
+字段与旧目标相同，并核对既有 memory 几何参数，之后只对新 RAM 指定 BRAM。
+
+## 已完成的功能验证
+
+- RAM/register 路径逐周期比较通过，共 8,029 周期，含满队列、绕回、背压和两次
+  中途复位；另以接受时保存的完整命令核验 issue 操作数，避免两条路径共同出错漏检。
+- 七类 memory 与实际原 Chisel RTL/独立 scoreboard 比较通过，覆盖全部深度、
+  写 mask、enable、双端口定义内行为及两拍之间输出稳定性。
+- 板级 AXI、SCU、CRC loader 检查通过；原测试二进制不改，四组周期数与基线完全相同：
+
+| 用例 | 基线周期 | 候选周期 |
+|---|---:|---:|
+| CPU/Sv39/FPU/AMO/cache/interrupt | 709,434 | 709,434 |
+| 原 13 项 Gemmini | 251,063 | 251,063 |
+| OS/WS 分块循环 | 684,219 | 684,219 |
+| 非对齐/跨页 DMA | 1,914,839 | 1,914,839 |
+
+完整生成与绑定已通过；候选核心 SHA256 为
+`31e7e07f94d08208dbb564edf9546240df26ff834935bfb646b71b541d875fb9`。
+Linux RTL 启动、串口命令和五项用户态检查通过，273,506,752 周期与基线相同。
+25 MHz UART 整板实现通过并生成位流；完整报告见
+[本轮记录](evidence/2026-10-12/rob-ram/REPORT.md)。该初始档案保持实现阶段的历史状态。
+后续实物复测已通过完整镜像读回与两轮各 15 个 Linux/Gemmini 程序，新增记录在
+[PR #9](https://github.com/DangoSys/fpga/pull/9)，绑定同一份候选位流摘要。
+
+| 布线后资源 | 同条件 UART 基线 | ROB RAM 候选 | 变化 |
+|---|---:|---:|---:|
+| 物理 LUT | 54,413 | 53,929 | −484 |
+| FF | 35,600 | 33,943 | −1,657 |
+| 占用 Slice | 15,663 | 15,579 | −84 |
+| BRAM tile | 29 | 31 | +2 |
+| DSP | 117 | 117 | 0 |
+
+空闲 Slice 从 187 增至 271，占用仍为 98.29%，不能据此判断足够恢复其他 Ball。
+WNS +1.276 ns、WHS +0.012 ns，无布线错误或 Critical DRC/CDC；普通警告保留。
+DSP 仍包含全部 64 个 PE。这里比较 UART 目标，未混用 Flash 目标的资源报告。
+
+## 复现候选
+
+在隔离 Linux 工具链目录执行，原基线 SRAM 清单从已验证旧版本的
+`build/serial-bound/MEMORY_MANIFEST.json` 取得；不能传入候选自身的清单。
+构建代理仍遵守 AGENTS 的 MCP 规则，本轮用户已明确授权隔离直接调用作为例外。
+
+```bash
+bash scripts/elaborate_rob_candidate.sh
+python3 tests/check_fpga_memories.py --original build/serial-reference/ToyLinuxChip.sv --bound build/serial-bound
+bash scripts/build_test_programs.sh
+python3 scripts/run_board_regression.py
+VIVADO=/path/to/vivado python3 scripts/start_rob_board_build.py
+bash software/build.sh
+python3 scripts/check_board_linux.py
+python3 scripts/verify_rob_evidence.py
+```
+
+回归需按原流程准备 `cpu-smoke`、`gemmini-tests`、`loop-stress` 和 `dma-beat64`
+测试二进制；本次从旧隔离目录只读复用并在结果里记录摘要。Linux 检查使用同一份
+原标准 payload，执行 `scripts/check_board_linux.py`，结果在 `build/board-linux-final/`。
+
+候选 launcher 使用原整板 Tcl、原 25 MHz 约束和原策略，外层一小时 timeout。
+其结果不继承旧实物资格。默认 `elaborate.sh` 仍受旧 `verify_target.py --core`
+摘要门限保护；候选走上述独立入口和 `verify_rob_evidence.py --core`。
+后续候选已临时上板并通过上述回归；其 Flash 启动版本仍未生成或验证，
+现有发布包不替换。