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内容大纲
本书深入浅出地介绍了如何从零开始一步步设计出一个入门级的CPU,以及在这个过程中应该掌握哪些知识、遵守哪些设计原则、规避哪些设计风险、可以使用哪些开发技巧。全书从逻辑上分为三个部分,第一部分(第1~3章)介绍产业界进行CPU研发的过程以及本地与远程FPGA实验平台、FPGA上板实现、Verilog应用实例等CPU设计中必要的基础知识。第二部分(第4~10章)从一个仅实现5条指令的单周期CPU设计开始,逐步引入流水线设计,添加指令,增加异常和中断的支持,并完成AXI总线接口、TLBMMU和高速缓存的设计与实现,最终完成一个入门级的CPU的设计。第三部分(第11~12章)为准备进阶设计的读者给出一些指导和建议,包括进阶实验开发环境与常用的设计优化方案。
本书适合作为高校计算机及相关专业计算机组成、计算机体系结构等课程的实践教材,也可供对CPU设计感兴趣的相关技术人员阅读。 -
作者介绍
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目录
序
前言
第1章 CPU芯片研发过程概述
1.1 处理器和处理器核
1.2 芯片产品的研制过程
1.3 芯片设计的工作阶段
第2章 硬件实验平台及FPGA设计流程
2.1 硬件实验平台
2.1.1 龙芯CPU设计与体系结构教学实验系统
2.1.2 龙芯普及型系统能力培养远程实验平台
2.2 FPGA的设计流程
2.2.1 FPGA的一般设计流程
2.2.2 基于Vivado的FPGA实现流程
2.2.3 Vivado使用小贴士
2.3 任务与实践
2.3.1 本书配套实验环境
2.3.2 实践任务1:跑马灯
第3章 数字逻辑电路设计基础
3.1 数字逻辑电路设计与Verilog代码开发
3.1.1 面向硬件电路的设计思维方式
3.1.2 自顶向下的设计划分过程
3.1.3 行为描述的Verilog编程风格
3.1.4 常用数字逻辑电路的Verilog描述
3.2 数字逻辑电路功能仿真的常见错误及调试方法
3.2.1 功能仿真波形分析
3.2.2 波形异常类错误的调试
3.3 任务与实践
3.3.1 实践任务2:寄存器堆仿真
3.3.2 实践任务3:同步RAM和异步RAM仿真、综合与实现
……
第4章 单周期CPU设计
第5章 简单流水线CPU设计
第6章 在流水线中添加普通用户态指令
第7章 异常和中断的支持
第8章 AXI总线接口设计
第9章 存储管理单元设计
第10章 Cache设计
第11章 进阶实验开发环境
第12章 进阶设计
附录
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