Building an FPGA 3dfx Voodoo with Modern RTL Tools
核心成就：用现代RTL工具重建经典显卡
作者使用SpinalHDL在FPGA上成功重建了3dfx Voodoo 1显卡，这不仅是硬件复刻，更展示了现代RTL工具如何让单兵作战成为可能。
关键成就：这个设计现在可以由一个人描述、模拟和调试，前提是工具让你能够直接表达架构并在正确的抽象层次上检查执行。
Voodoo 1：比看起来更难
Voodoo 1看起来很不起眼——它只是一个内存映射加速器，做一件事：尽可能快地渲染三角形。
但它并不简单。尽管没有变换和光照硬件，没有可编程着色器，它的图形行为全部固定在硅片中：Gouraud着色的渐变、纹理采样、mipmapping、双线性和三线性过滤、alpha裁剪、裁剪、深度测试、雾等等。
核心对比：现代GPU的复杂性来自灵活性。原始Voodoo的复杂性来自固定功能硬件中编码的大量渲染行为。
寄存器接口的复杂性
Voodoo的寄存器接口展示了固定功能风格的复杂性。向triangleCmd或ftriangleCmd写入会启动三角形渲染，而寄存器组中的其他寄存器描述了如何rasterize三角形。
关键问题：Voodoo是深度流水线的。渲染一个像素涉及一系列阶段：梯度步进、纹理采样、颜色组合、深度比较等等。流水线将工作分成多个阶段，这样多个像素可以同时飞行。
Voodoo寄存器的四种行为
| 类型 | 行为 |
|---|---|
| FIFO | 按顺序入队并应用 |
| FIFO + Stall | 入队，但仅在流水线排空后应用 |
| Direct | 立即应用 |
| Float | 转换后写入定点形式 |
使用SpinalHDL建模
Voodoo有430个配置字段分布在许多寄存器中，每个寄存器属于四类之一。在传统的HDL如Verilog中，这些差异通常分散在多个地方。
SpinalHDL有一个有用的抽象叫做RegIf。它允许你自然地声明寄存器，并为周围生成大量控制逻辑。作者扩展了它，让寄存器声明可以直接编码Voodoo特定的语义。
核心洞察：因为寄存器元数据是显式的，RegIf还可以导出规范文档和验证代码！这代表了硬件设计方法论的重大进步。
调试创新：netlist-aware波形查询
作者使用conetrace进行调试，这是一种netlist-aware波形查询工具，允许在正确的抽象层次上检查执行，而不需要在波形中手动滚动。
这解决了深度图形流水线调试的核心挑战：不是"让三角形出现"困难，而是足够精确地匹配Voodoo的确切行为，让错误的像素停止出现。
现代RTL工具改变了什么
- 更高的抽象层次：SpinalHDL允许用更少的代码表达更复杂的硬件
- 更好的调试工具：netlist-aware查询代替手动波形滚动
- 单兵作战成为可能：一个人可以完成以前需要一个团队的工作
- 硬件-软件协同：寄存器规范可以自动生成文档和验证