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計算機系統應用教程 版權信息
- ISBN：9787121420238
- 條形碼：9787121420238 ; 978-7-121-42023-8
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
計算機系統應用教程 內容簡介
本書從數字電路與數字邏輯課程的組合邏輯、時序邏輯電路的設計開始，逐步構建計算機組成與體系結構及相關課程中的運算器、存儲器和控制器，實現基于MIPS指令集的CPU。本書采用Verilog HDL，以Vivado軟件為EDA工具，在Xilinx FPGA平臺上進行實驗驗證和設計，讓讀者掌握硬件功能的仿真與測試方法，具備計算機系統的設計能力。 全書共5章，包括：EDA基礎和龍芯中科LS-CPU-EXB實驗系統介紹，數字邏輯與數字電路實踐，計算機組成原理實踐，計算機體系結構實踐，計算機組成與體系結構實踐。附錄簡單介紹了Icarus Verilog開發環境及使用、Verilog HDL語法，給出了引腳對應關系表和部分MIPS指令。 本書可作為高等院校計算機類、電子信息類各專業的教材，也可供其他理工科專業選用或相關技術人員參考。
計算機系統應用教程 目錄
目 錄
第1章 EDA基礎和實驗系統 1
1．1 EDA簡介 1
1．2 Verilog HDL簡介 1
1．3 Vivado安裝及使用說明 3
1．3．1 Vivado安裝說明 3
1．3．2 Vivado使用說明 9
1．4 LCD觸摸屏調用方法 27
1．5 實驗系統 33
第2章 數字邏輯與數字電路實踐 40
2．1 三人表決電路實驗 40
2．1．1 實驗類別 40
2．1．2 實驗目的 40
2．1．3 實驗原理 40
2．1．4 實驗內容和要求 40
2．1．5 實驗步驟 41
2．1．6 可研究與探索的問題 46
2．1．7 源代碼 47
2．2 數據選擇器實驗 47
2．2．1 實驗類別 47
2．2．2 實驗目的 47
2．2．3 實驗原理 47
2．2．4 實驗內容和要求 47
2．2．5 實驗步驟 48
2．2．6 可研究與探索的問題 49
2．2．7 源代碼 49
2．3 半加器和全加器實驗 50
2．3．1 實驗類別 50
2．3．2 實驗目的 50
2．3．3 實驗原理 50
2．3．4 實驗內容和要求 50
2．3．5 半加器實驗步驟 51
2．3．6 全加器實驗步驟 52
2．3．7 可研究與探索的問題 55
2．3．8 源代碼 55
2．4 七段數碼顯示譯碼器實驗 55
2．4．1 實驗類別 55
2．4．2 實驗目的 55
2．4．3 實驗原理 56
2．4．4 實驗內容和要求 56
2．4．5 實驗步驟 58
2．4．6 可研究與探索的問題 59
2．4．7 源代碼 59
2．5 計數器實驗 60
2．5．1 實驗類別 60
2．5．2 實驗目的 60
2．5．3 實驗原理 60
2．5．4 實驗內容和要求 60
2．5．5 實驗步驟 61
2．5．6 可研究與探索的問題 63
2．5．7 源代碼 63
2．6 移位寄存器實驗 64
2．6．1 實驗類別 64
2．6．2 實驗目的 64
2．6．3 實驗原理 64
2．6．4 實驗內容和要求 64
2．6．5 實驗步驟（方案二） 66
2．6．6 可研究與探索的問題 68
2．6．7 源代碼（實驗設計方案二） 68
2．7 序列信號發生器實驗 73
2．7．1 實驗類別 73
2．7．2 實驗目的 73
2．7．3 實驗原理 74
2．7．4 實驗內容和要求 74
2．7．5 可研究與探索的問題 76
2．8 序列檢測器實驗 76
2．8．1 實驗類別 76
2．8．2 實驗目的 76
2．8．3 實驗原理 76
2．8．4 實驗內容和要求 77
2．8．5 可研究與探索的問題 78
2．9 數字鐘實驗 78
2．9．1 實驗類別 78
2．9．2 實驗目的 78
2．9．3 實驗原理 79
2．9．4 實驗內容和要求 79
2．9．5 可研究與探索的問題 80
2．10 交通燈控制器實驗 80
2．10．1 實驗類別 80
2．10．2 實驗目的 80
2．10．3 實驗原理 80
2．10．4 實驗內容和要求 80
2．10．5 可研究與探索的問題 82
第3章 計算機組成原理實踐 83
3．1 32位算術邏輯運算器實驗 83
3．1．1 實驗類型 83
3．1．2 實驗目的 83
3．1．3 實驗原理 83
3．1．4 實驗內容和要求 84
3．1．5 可研究與探索的問題 85
3．2 存儲器實驗 85
3．2．1 實驗類別 85
3．2．2 實驗目的 85
3．2．3 實驗原理 85
3．2．4 實驗內容和要求 87
3．2．5 建議的實驗步驟 87
3．2．6 可研究與探索的問題 89
3．3 指令系統實驗 89
3．3．1 實驗類別 89
3．3．2 實驗目的 89
3．3．3 實驗原理 89
3．3．4 實驗內容和要求 90
3．3．5 可研究與探索的問題 90
3．4 單周期CPU實驗 90
3．4．1 實驗類別 91
3．4．2 實驗目的 91
3．4．3 實驗原理 91
3．4．4 實驗內容和要求 92
3．4．5 可研究與探索的問題 92
3．5 多周期CPU實驗 93
3．5．1 實驗類別 93
3．5．2 實驗目的 93
3．5．3 實驗原理 93
3．5．4 實驗內容和要求 94
3．5．5 可研究與探索的問題 95
3．6 中斷實驗 95
3．6．1 實驗類別 95
3．6．2 實驗目的 95
3．6．3 實驗原理 95
3．6．4 實驗內容和要求 96
3．6．5 可研究與探索的問題 97
第4章 計算機體系結構實踐 98
4．1 流水線CPU設計 98
4．1．1 實驗類別 98
4．1．2 實驗目的 98
4．1．3 實驗原理 99
4．1．4 實驗內容和要求 103
4．1．5 實驗步驟 104
4．1．6 可研究與探索的問題 110
4．2 流水線帶Cache的CPU設計 110
4．2．1 實驗類別 110
4．2．2 實驗目的 110
4．2．3 實驗原理 110
4．2．4 實驗內容和要求 112
4．2．5 可研究與探索的問題 113
第5章 計算機組成與體系結構實踐 114
5．1 ALU實驗 114
5．1．1 實驗類型 114
5．1．2 實驗目的 114
5．1．3 實驗原理 114
5．1．4 實驗內容和要求 115
5．1．5 實驗步驟 116
5．1．6 可研究與探索的問題 124
5．1．7 源代碼 125
5．2 存儲器實驗 130
5．2．1 實驗類型 130
5．2．2 實驗目的 130
5．2．3 實驗原理 130
5．2．4 實驗內容和要求 131
5．2．5 FPGA中ROM定制與讀出實驗步驟 131
5．5．6 FPGA的RAM定制與讀寫實驗 137
5．2．7 可研究與探索的問題 139
5．2．8 源代碼 140
5．3 多周期控制器實驗 144
5．3．1 實驗類型 144
5．3．2 實驗目的 144
5．3．3 實驗原理 144
5．3．4 實驗內容和要求 145
5．3．5 實驗步驟 146
5．3．6 可研究與探索的問題 148
5．3．7 源代碼 148
5．4 多周期CPU實驗 153
5．4．1 實驗類型 153
5．4．2 實驗目的 153
5．4．3 實驗原理 153
5．4．4 實驗內容和要求 155
5．4．5 實驗步驟 156
5．4．6 可研究與探索的問題 157
5．4．7 源代碼 157
附錄A Icarus Verilog開發環境及使用 161
A．1 Icarus Verilog的安裝 161
A．2 Icarus Verilog環境變量設置 162
A．3 Icarus Verilog的使用 163
附錄B Verilog HDL語法簡介 171
B．1 Verilog HDL基本結構 171
B．2 數據類型及常量、變量 173
B．3 運算符 175
B．4 語句 176
B．5 編譯預處理語句 182
B．6 測試臺、系統任務和函數 183
附錄C 實驗報告 185
附錄D 引腳對應關系表 188
附錄E MIPS指令 193
參考文獻 203
第1章 EDA基礎和實驗系統 1
1．1 EDA簡介 1
1．2 Verilog HDL簡介 1
1．3 Vivado安裝及使用說明 3
1．3．1 Vivado安裝說明 3
1．3．2 Vivado使用說明 9
1．4 LCD觸摸屏調用方法 27
1．5 實驗系統 33
第2章 數字邏輯與數字電路實踐 40
2．1 三人表決電路實驗 40
2．1．1 實驗類別 40
2．1．2 實驗目的 40
2．1．3 實驗原理 40
2．1．4 實驗內容和要求 40
2．1．5 實驗步驟 41
2．1．6 可研究與探索的問題 46
2．1．7 源代碼 47
2．2 數據選擇器實驗 47
2．2．1 實驗類別 47
2．2．2 實驗目的 47
2．2．3 實驗原理 47
2．2．4 實驗內容和要求 47
2．2．5 實驗步驟 48
2．2．6 可研究與探索的問題 49
2．2．7 源代碼 49
2．3 半加器和全加器實驗 50
2．3．1 實驗類別 50
2．3．2 實驗目的 50
2．3．3 實驗原理 50
2．3．4 實驗內容和要求 50
2．3．5 半加器實驗步驟 51
2．3．6 全加器實驗步驟 52
2．3．7 可研究與探索的問題 55
2．3．8 源代碼 55
2．4 七段數碼顯示譯碼器實驗 55
2．4．1 實驗類別 55
2．4．2 實驗目的 55
2．4．3 實驗原理 56
2．4．4 實驗內容和要求 56
2．4．5 實驗步驟 58
2．4．6 可研究與探索的問題 59
2．4．7 源代碼 59
2．5 計數器實驗 60
2．5．1 實驗類別 60
2．5．2 實驗目的 60
2．5．3 實驗原理 60
2．5．4 實驗內容和要求 60
2．5．5 實驗步驟 61
2．5．6 可研究與探索的問題 63
2．5．7 源代碼 63
2．6 移位寄存器實驗 64
2．6．1 實驗類別 64
2．6．2 實驗目的 64
2．6．3 實驗原理 64
2．6．4 實驗內容和要求 64
2．6．5 實驗步驟（方案二） 66
2．6．6 可研究與探索的問題 68
2．6．7 源代碼（實驗設計方案二） 68
2．7 序列信號發生器實驗 73
2．7．1 實驗類別 73
2．7．2 實驗目的 73
2．7．3 實驗原理 74
2．7．4 實驗內容和要求 74
2．7．5 可研究與探索的問題 76
2．8 序列檢測器實驗 76
2．8．1 實驗類別 76
2．8．2 實驗目的 76
2．8．3 實驗原理 76
2．8．4 實驗內容和要求 77
2．8．5 可研究與探索的問題 78
2．9 數字鐘實驗 78
2．9．1 實驗類別 78
2．9．2 實驗目的 78
2．9．3 實驗原理 79
2．9．4 實驗內容和要求 79
2．9．5 可研究與探索的問題 80
2．10 交通燈控制器實驗 80
2．10．1 實驗類別 80
2．10．2 實驗目的 80
2．10．3 實驗原理 80
2．10．4 實驗內容和要求 80
2．10．5 可研究與探索的問題 82
第3章 計算機組成原理實踐 83
3．1 32位算術邏輯運算器實驗 83
3．1．1 實驗類型 83
3．1．2 實驗目的 83
3．1．3 實驗原理 83
3．1．4 實驗內容和要求 84
3．1．5 可研究與探索的問題 85
3．2 存儲器實驗 85
3．2．1 實驗類別 85
3．2．2 實驗目的 85
3．2．3 實驗原理 85
3．2．4 實驗內容和要求 87
3．2．5 建議的實驗步驟 87
3．2．6 可研究與探索的問題 89
3．3 指令系統實驗 89
3．3．1 實驗類別 89
3．3．2 實驗目的 89
3．3．3 實驗原理 89
3．3．4 實驗內容和要求 90
3．3．5 可研究與探索的問題 90
3．4 單周期CPU實驗 90
3．4．1 實驗類別 91
3．4．2 實驗目的 91
3．4．3 實驗原理 91
3．4．4 實驗內容和要求 92
3．4．5 可研究與探索的問題 92
3．5 多周期CPU實驗 93
3．5．1 實驗類別 93
3．5．2 實驗目的 93
3．5．3 實驗原理 93
3．5．4 實驗內容和要求 94
3．5．5 可研究與探索的問題 95
3．6 中斷實驗 95
3．6．1 實驗類別 95
3．6．2 實驗目的 95
3．6．3 實驗原理 95
3．6．4 實驗內容和要求 96
3．6．5 可研究與探索的問題 97
第4章 計算機體系結構實踐 98
4．1 流水線CPU設計 98
4．1．1 實驗類別 98
4．1．2 實驗目的 98
4．1．3 實驗原理 99
4．1．4 實驗內容和要求 103
4．1．5 實驗步驟 104
4．1．6 可研究與探索的問題 110
4．2 流水線帶Cache的CPU設計 110
4．2．1 實驗類別 110
4．2．2 實驗目的 110
4．2．3 實驗原理 110
4．2．4 實驗內容和要求 112
4．2．5 可研究與探索的問題 113
第5章 計算機組成與體系結構實踐 114
5．1 ALU實驗 114
5．1．1 實驗類型 114
5．1．2 實驗目的 114
5．1．3 實驗原理 114
5．1．4 實驗內容和要求 115
5．1．5 實驗步驟 116
5．1．6 可研究與探索的問題 124
5．1．7 源代碼 125
5．2 存儲器實驗 130
5．2．1 實驗類型 130
5．2．2 實驗目的 130
5．2．3 實驗原理 130
5．2．4 實驗內容和要求 131
5．2．5 FPGA中ROM定制與讀出實驗步驟 131
5．5．6 FPGA的RAM定制與讀寫實驗 137
5．2．7 可研究與探索的問題 139
5．2．8 源代碼 140
5．3 多周期控制器實驗 144
5．3．1 實驗類型 144
5．3．2 實驗目的 144
5．3．3 實驗原理 144
5．3．4 實驗內容和要求 145
5．3．5 實驗步驟 146
5．3．6 可研究與探索的問題 148
5．3．7 源代碼 148
5．4 多周期CPU實驗 153
5．4．1 實驗類型 153
5．4．2 實驗目的 153
5．4．3 實驗原理 153
5．4．4 實驗內容和要求 155
5．4．5 實驗步驟 156
5．4．6 可研究與探索的問題 157
5．4．7 源代碼 157
附錄A Icarus Verilog開發環境及使用 161
A．1 Icarus Verilog的安裝 161
A．2 Icarus Verilog環境變量設置 162
A．3 Icarus Verilog的使用 163
附錄B Verilog HDL語法簡介 171
B．1 Verilog HDL基本結構 171
B．2 數據類型及常量、變量 173
B．3 運算符 175
B．4 語句 176
B．5 編譯預處理語句 182
B．6 測試臺、系統任務和函數 183
附錄C 實驗報告 185
附錄D 引腳對應關系表 188
附錄E MIPS指令 193
參考文獻 203
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計算機系統應用教程 作者簡介
成潔，女，湘潭大學計算機學院教師，湖南省線上線下混合式一流課程《計算機組成與體系結構》負責人，湘潭大學精品在線開放課程《計算機組成與體系結構》負責人。
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