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168千字 字数
2019-01-01 发行日期
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《计算机系统设计》上册：MIPS32微处理器设计实现，流水线优化。

内容简介

本教材为《计算机系统设计》系列教材的上册，以基于MIPS 32位指令集的微处理器MiniMIPS32为目标，讲授主流RISC流水线微处理器的设计与实现的方法、步骤与技巧。全书将讲解处理器微架构设计，数据通路的设计与实现，流水线设计与优化，软件环境与测试环境的搭建以及基于Digilent FPGA开发板的板级设计等几方面内容，知识点覆盖之前的数字逻辑设计，计算机组成原理，计算机体系结构三门课程，实现对着三门课程的贯穿式教学。

目录

  • 封面
  • 版权页
  • 序言
  • 前言
  • 第1章 绪论
  • 1.1 计算机系统概述
  • 1.1.1 计算机系统的层次结构
  • 1.1.2 计算机硬件系统的组成
  • 1.1.3 计算机软件系统的组成
  • 1.2 计算机系统的评价指标
  • 1.3 处理器概述
  • 1.3.1 指令集体系结构和微体系结构
  • 1.3.2 CISC 和RISC
  • 1.3.3 指令集体系结构中的“五朵金花”
  • 1.3.4 MIPS 指令集体系结构的发展
  • 1.4 本书的主要内容
  • 1.4.1 目标处理器MiniMIPS32
  • 1.4.2 原型系统MiniMIPS32_SYS
  • 第2章 MiniMIPS32处理器的指令集体系结构
  • 2.1 操作数的数据类型
  • 2.2 寄存器概述
  • 2.3 MiniMIPS32存储空间的编址方式
  • 2.4 指令系统
  • 2.4.1 MiniMIPS32 的指令格式
  • 2.4.2 MiniMIPS32 指令集和具体操作
  • 2.5 MiniMIPS32指令的寻址方式
  • 2.6 MiniMIPS32的操作模式
  • 2.7 协处理器CP0
  • 2.8 异常处理
  • 第3章 MiniMIPS32程序的机器级表示
  • 3.1 从C程序到可执行目标程序
  • 3.2 基于MiniMIPS32的汇编程序设计
  • 3.2.1 汇编程序结构
  • 3.2.2 汇编程序伪指令
  • 3.2.3 汇编程序宏指令
  • 3.2.4 MIPS 指令集仿真器QtSpim
  • 3.3 C语言程序的机器级表示
  • 3.3.1 选择结构
  • 3.3.2 循环结构
  • 3.3.3 函数调用
  • 3.3.4 数组
  • 第4章 现场可编程逻辑门阵列（FPGA）及其设计流程
  • 4.1 FPGA概述
  • 4.1.1 Xilinx FPGA的基本结构
  • 4.1.2 DIGILENT Nexys4 DDR FPGA开发平台
  • 4.2 FPGA的设计流程
  • 4.3 Xilinx Vivado集成设计环境
  • 4.3.1 V ivado集成设计环境介绍
  • 4.3.2 基于Vivado的FPGA设计流程
  • 第5章 MiniMIPS32处理器的基本流水线设计与实现
  • 5.1 流水线的基本概念
  • 5.1.1 什么是流水线
  • 5.1.2 指令流水线
  • 5.1.3 指令流水线的评价指标
  • 5.1.4 指令流水线的特点
  • 5.2 MiniMIPS32处理器的整体结构和设计方法
  • 5.2.1 MiniMIPS32处理器的整体结构
  • 5.2.2 MiniMIPS32处理器的设计方法
  • 5.3 MiniMIPS32处理器的基本流水线设计
  • 5.3.1 非转移类R-型指令的流水线数据通路的设计
  • 5.3.2 非转移类I-型指令的流水线数据通路的设计
  • 5.3.3 控制单元的设计
  • 5.4 基于Verilog HDL的实现与测试
  • 5.4.1 MiniMIPS32处理器的基本流水线的Verilog实现
  • 5.4.2 MiniMIPS32_SYS原型系统的Verilog实现
  • 5.4.3 功能测试
  • 第6章 MiniMIPS32处理器的流水线相关问题和暂停机制
  • 6.1 流水线的数据相关和消除方法
  • 6.1.1 数据相关的概念
  • 6.1.2 数据相关的消除方法
  • 6.1.3 支持定向前推的MiniMIPS32处理器的设计
  • 6.1.4 基于Verilog HDL的实现与测试
  • 6.2 流水线的控制相关和消除方法
  • 6.2.1 控制相关的概念
  • 6.2.2 控制相关的消除方法
  • 6.2.3 转移指令流水线数据通路的设计
  • 6.2.4 转移指令流水线控制单元的设计
  • 6.2.5 基于Verilog HDL的实现与测试
  • 6.3 流水线的暂停机制
  • 6.3.1 引起流水线暂停的原因
  • 6.3.2 多周期除法指令的设计
  • 6.3.3 支持暂停机制的流水线的设计
  • 6.3.4 基于Verilog HDL的实现与测试
  • 第7章 MiniMIPS32处理器异常处理的设计与实现
  • 7.1 CP0协处理器
  • 7.1.1 概述
  • 7.1.2 协处理器CP0中的寄存器
  • 7.1.3 协处理器CP0指令及数据相关
  • 7.2 异常的基本概念
  • 7.2.1 异常和中断
  • 7.2.2 异常处理的流程
  • 7.3 MiniMIPS32处理器的异常处理
  • 7.3.1 精确异常
  • 7.3.2 支持的异常类型
  • 7.3.3 MiniMIPS32 处理器的异常处理流程
  • 7.3.4 支持异常处理的MiniMIPS32处理器流水线的设计
  • 7.4 基于Verilog HDL的实现与测试
  • 7.4.1 支持异常处理的MiniMIPS32处理器流水线的Verilog HDL实现
  • 7.4.2 功能测试
  • 第8章 综合测试
  • 8.1 改进的MiniMIPS32_SYS原型系统
  • 8.1.1 原型系统的架构
  • 8.1.2 原型系统的实现
  • 8.2 测试方法概述
  • 8.3 功能点测试
  • 8.4 C程序测试
  • 附录A MiniMIPS32处理器交叉编译环境的搭建
  • A.1 虚拟机Virtual Box的安装
  • A.2 Ubuntu Linux操作系统的安装
  • A.3 MiniMIPS32交叉编译环境的安装与配置
  • 附录B 指令存储器和数据存储器的设计
  • B.1 指令存储器的设计
  • B.2 数据存储器的设计
  • 参考文献
  • 反侵权盗版声明
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出版方

电子工业出版社

电子工业出版社成立于1982年10月，是国务院独资、工信部直属的中央级科技与教育出版社，是专业的信息技术知识集成和服务提供商。经过三十多年的建设与发展，已成为一家以科技和教育出版、期刊、网络、行业支撑服务、数字出版、软件研发、软科学研究、职业培训和教育为核心业务的现代知识服务集团。出版物内容涵盖了电子信息技术的各个分支及工业技术、经济管理、科普与少儿、社科人文等领域，综合出版能力位居全国出版行业前列。