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計算機系統設計(上冊)基于FPGA的RISC處理器設計與實現/魏繼增 版權信息
- ISBN：9787121351198
- 條形碼：9787121351198 ; 978-7-121-35119-8
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
計算機系統設計(上冊)基于FPGA的RISC處理器設計與實現/魏繼增 本書特色
適讀人群 ：本書可作為高等學校計算機、電子、集成電路等專業高年級本科生和研究生的教材，也可供相關領域科技工作者學習參考。 本書是作者以計算機教指委“系統能力”培養試點校項目、Digilent-教育部產學合作協同育人項目和**屆“龍芯杯”全國大學生計算機系統能力培養大賽為依托編寫完成的，在此感謝計算機教指委、Digilent公司及龍芯中科公司對本書作者的信任和支持。
計算機系統設計(上冊)基于FPGA的RISC處理器設計與實現/魏繼增 內容簡介
本教材為《計算機系統設計》系列教材的上冊，以基于MIPS 32位指令集的微處理器MiniMIPS32為目標，講授主流RISC流水線微處理器的設計與實現的方法、步驟與技巧。全書將講解處理器微架構設計，數據通路的設計與實現，流水線設計與優化，軟件環境與測試環境的搭建以及基于Digilent FPGA開發板的板級設計等幾方面內容，知識點覆蓋之前的數字邏輯設計，計算機組成原理，計算機體系結構三門課程，實現對著三門課程的貫穿式教學。
計算機系統設計(上冊)基于FPGA的RISC處理器設計與實現/魏繼增 目錄
目 錄
第1章 緒論 1
1．1 計算機系統概述 1
1．1．1 計算機系統的層次結構 1
1．1．2 計算機硬件系統的組成 2
1．1．3 計算機軟件系統的組成 4
1．2 計算機系統的評價指標 4
1．3 處理器概述 6
1．3．1 指令集體系結構和微體系結構 6
1．3．2 CISC和RISC 6
1．3．3 指令集體系結構中的“五朵
金花” 7
1．3．4 MIPS指令集體系結構的發展 8
1．4 本書的主要內容 10
1．4．1 目標處理器MiniMIPS32 10
1．4．2 原型系統MiniMIPS32_SYS 10
第2章 MiniMIPS32處理器的指令集
體系結構 12
2．1 操作數的數據類型 12
2．2 寄存器概述 12
2．3 MiniMIPS32存儲空間的編址方式 15
2．4 指令系統 16
2．4．1 MiniMIPS32的指令格式 16
2．4．2 MiniMIPS32指令集和具體
操作 16
2．5 MiniMIPS32指令的尋址方式 36
2．6 MiniMIPS32的操作模式 38
2．7 協處理器CP0 38
2．8 異常處理 38
第3章 MiniMIPS32程序的機器級表示 40
3．1 從C程序到可執行目標程序 40
3．2 基于MiniMIPS32的匯編程序
設計 42
3．2．1 匯編程序結構 42
3．2．2 匯編程序偽指令 42
3．2．3 匯編程序宏指令 46
3．2．4 MIPS指令集仿真器QtSpim 48
3．3 C語言程序的機器級表示 53
3．3．1 選擇結構 53
3．3．2 循環結構 57
3．3．3 函數調用 58
3．3．4 數組 66
第4章 現場可編程邏輯門陣列FPGA
及其設計流程 69
4．1 FPGA概述 69
4．1．1 Xilinx FPGA的基本結構 70
4．1．2 Digilent Nexys4 DDR FPGA
開發平臺 73
4．2 FPGA的設計流程 74
4．3 Xilinx Vivado集成設計環境 75
4．3．1 Vivado集成設計環境介紹 75
4．3．2 基于Vivado的FPGA設計
流程 77
第5章 MiniMIPS32處理器的基本流水線
設計與實現 91
5．1 流水線的基本概念 91
5．1．1 什么是流水線 91
5．1．2 指令流水線 91
5．1．3 指令流水線的評價指標 93
5．1．4 指令流水線的特點 94
5．2 MiniMIPS32處理器的整體結構和
設計方法 94
5．2．1 MiniMIPS32處理器的整體
結構 94
5．2．2 MiniMIPS32處理器的設計
方法 96
5．3 MiniMIPS32處理器的基本
流水線設計 97
5．3．1 非轉移類R-型指令的流水線
數據通路的設計 97
5．3．2 非轉移類I-型指令的流水線
數據通路的設計 120
5．3．3 控制單元的設計 134
5．4 基于Verilog HDL的實現與測試 142
5．4．1 MiniMIPS32處理器的基本
流水線的Verilog實現 142
5．4．2 MiniMIPS32_SYS原型系統的
Verilog實現 169
5．4．3 功能測試 171
第6章 MiniMIPS32處理器的流水線
相關問題和暫停機制 175
6．1 流水線的數據相關和消除方法 175
6．1．1 數據相關的概念 175
6．1．2 數據相關的消除辦法 177
6．1．3 支持定向前推的MiniMIPS32
處理器的設計 179
6．1．4 基于Verilog HDL的實現與
測試 181
6．2 流水線的控制相關和消除辦法 189
6．2．1 控制相關的概念 189
6．2．2 控制相關的消除辦法 189
6．2．3 轉移指令流水線數據通路的
設計 191
6．2．4 轉移指令流水線控制單元的
設計 193
6．2．5 基于Verilog HDL的實現與
測試 196
6．3 流水線的暫停機制 205
6．3．1 引起流水線暫停的原因 206
6．3．2 多周期除法指令的設計 207
6．3．3 支持暫停機制的流水線的
設計 208
6．3．4 基于Verilog HDL的實現與
測試 211
第7章 MiniMIPS32處理器異常處理的
設計與實現 225
7．1 CP0協處理器 225
7．1．1 概述 225
7．1．2 協處理器CP0中的寄存器 226
7．1．3 協處理器CP0指令及數據
相關 229
7．2 異常的基本概念 230
7．2．1 異常和中斷 230
7．2．2 異常處理的流程 231
7．3 MiniMIPS32處理器的異常處理 232
7．3．1 精確異常 232
7．3．2 支持的異常類型 233
7．3．3 MiniMIPS32處理器的異常
處理流程 234
7．3．4 支持異常處理的MiniMIPS32
處理器流水線的設計 236
7．4 基于Verilog HDL的實現與測試 240
7．4．1 支持異常處理的MiniMIPS32
處理器流水線的Verilog HDL
實現 240
7．4．2 功能測試 260
第8章 綜合測試 264
8．1 改進的MiniMIPS32_SYS原型
系統 264
8．1．1 原型系統的架構 264
8．1．2 原型系統的實現 265
8．2 測試方法概述 272
8．3 功能點測試 273
8．4 C程測試 279
附錄A MiniMIPS32處理器交叉編譯
環境的搭建 281
A．1 虛擬機Virtual Box的安裝 281
A．2 Ubuntu Linux操作系統的安裝 284
A．3 MiniMIPS32交叉編譯環境的安裝
與配置 290
附錄B 指令存儲器和數據存儲器的設計 293
B．1 指令存儲器的設計 293
B．2 數據存儲器的設計 299
參考文獻 304
展開全部
計算機系統設計(上冊)基于FPGA的RISC處理器設計與實現/魏繼增 作者簡介
魏繼增，男，天津大學計算機科學與技術學院副教授，中國計算機學會計算機工程與工業專委會委員，中國計算機學會天津分委會委員，中國計算機學會會員，IEEE會員，ACM會員。長期從事計算機系統、嵌入式、集成電路領域的科研和教學工作。
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