图书介绍
计算机系统设计 上 基于FPGA的RISC处理器设计与实现PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载
- 魏继增，郭炜编著 著
- 出版社： 北京：电子工业出版社
- ISBN：9787121351198
- 出版时间：2019
- 标注页数：305页
- 文件大小：115MB
- 文件页数：315页
- 主题词：电子计算机－系统设计－高等学校－教材
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图书目录
第1章 绪论1
1.1 计算机系统概述1
1.1.1 计算机系统的层次结构1
1.1.2 计算机硬件系统的组成2
1.1.3 计算机软件系统的组成4
1.2 计算机系统的评价指标4
1.3 处理器概述6
1.3.1 指令集体系结构和微体系结构6
1.3.2 CISC和RISC6
1.3.3 指令集体系结构中的“五朵金花”7
1.3.4 MIPS指令集体系结构的发展8
1.4 本书的主要内容10
1.4.1 目标处理器MiniMIPS3210
1.4.2 原型系统MiniMIPS32 SYS10
第2章 MiniMIPS32处理器的指令集体系结构12
2.1 操作数的数据类型12
2.2 寄存器概述12
2.3 MiniMIPS32存储空间的编址方式15
2.4 指令系统16
2.4.1 MiniMIPS32的指令格式16
2.4.2 MiniMIPS32指令集和具体操作16
2.5 MiniMIPS32指令的寻址方式36
2.6 MiniMIPS32的操作模式38
2.7 协处理器CP038
2.8 异常处理38
第3章 MiniMIPS32程序的机器级表示40
3.1 从C程序到可执行目标程序40
3.2 基于MiniMIPS32的汇编程序设计42
3.2.1 汇编程序结构42
3.2.2 汇编程序伪指令42
3.2.3 汇编程序宏指令46
3.2.4 MIPS指令集仿真器QtSpim48
3.3 C语言程序的机器级表示53
3.3.1 选择结构53
3.3.2 循环结构57
3.3.3 函数调用58
3.3.4 数组66
第4章 现场可编程逻辑门阵列（FPGA）及其设计流程69
4.1 FPGA概述69
4.1.1 Xilinx FPGA的基本结构70
4.1.2 DIGILENT Nexys4 DDR FPGA开发平台73
4.2 FPGA的设计流程74
4.3 Xilinx Vivado集成设计环境75
4.3.1 Vivado集成设计环境介绍75
4.3.2 基于Vivado的FPGA设计流程77
第5章 MiniMIPS32处理器的基本流水线设计与实现91
5.1 流水线的基本概念91
5.1.1 什么是流水线91
5.1.2 指令流水线91
5.1.3 指令流水线的评价指标93
5.1.4 指令流水线的特点94
5.2 MiniMIPS32处理器的整体结构和设计方法94
5.2.1 MiniMIPS32处理器的整体结构94
5.2.2 MiniMIPS32处理器的设计方法96
5.3 MiniMIPS32处理器的基本流水线设计97
5.3.1 非转移类R-型指令的流水线数据通路的设计97
5.3.2 非转移类I-型指令的流水线数据通路的设计120
5.3.3 控制单元的设计134
5.4 基于Verilog HDL的实现与测试142
5.4.1 MiniMIPS32处理器的基本流水线的Verilog实现142
5.4.2 MiniMIPS32 SYS原型系统的Verilog实现169
5.4.3 功能测试171
第6章 MiniMIPS32处理器的流水线相关问题和暂停机制175
6.1 流水线的数据相关和消除方法175
6.1.1 数据相关的概念175
6.1.2 数据相关的消除方法177
6.1.3 支持定向前推的MiniMIPS32处理器的设计179
6.1.4 基于Verilog HDL的实现与测试181
6.2 流水线的控制相关和消除方法189
6.2.1 控制相关的概念189
6.2.2 控制相关的消除方法189
6.2.3 转移指令流水线数据通路的设计191
6.2.4 转移指令流水线控制单元的设计193
6.2.5 基于Verilog HDL的实现与测试196
6.3 流水线的暂停机制205
6.3.1 引起流水线暂停的原因206
6.3.2 多周期除法指令的设计207
6.3.3 支持暂停机制的流水线的设计208
6.3.4 基于Verilog HDL的实现与测试211
第7章 MiniMIPS32处理器异常处理的设计与实现225
7.1 CP0协处理器225
7.1.1 概述225
7.1.2 协处理器CP0中的寄存器226
7.1.3 协处理器CP0指令及数据相关229
7.2 异常的基本概念230
7.2.1 异常和中断230
7.2.2 异常处理的流程231
7.3 MiniMIPS32处理器的异常处理232
7.3.1 精确异常232
7.3.2 支持的异常类型233
7.3.3 MiniMIPS32处理器的异常处理流程234
7.3.4 支持异常处理的MiniMIPS32处理器流水线的设计236
7.4 基于Verilog HDL的实现与测试240
7.4.1 支持异常处理的MiniMIPS32处理器流水线的Verilog HDL实现240
7.4.2 功能测试260
第8章 综合测试264
8.1 改进的MiniMIPS32 SYS原型系统264
8.1.1 原型系统的架构264
8.1.2 原型系统的实现265
8.2 测试方法概述272
8.3 功能点测试273
8.4 C程序测试279
附录A MiniMIPS32处理器交叉编译环境的搭建281
A.1 虚拟机Virtual Box的安装281
A.2 Ubuntu Linux操作系统的安装284
A.3 MiniMIPS32交叉编译环境的安装与配置290
附录B 指令存储器和数据存储器的设计293
B.1 指令存储器的设计293
B.2 数据存储器的设计299
参考文献304