计算机 类型
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257千字 字数
2024-05-01 发行日期
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主编推荐语

系统介绍如何从零开始一步步设计出一个入门级的CPU。

内容简介

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A线接口、TLB MMU 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。

目录

  • 版权信息
  • 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
  • 2.2 FPGA的设计流程
  • 2.3 任务与实践
  • 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
  • 3.2 数字逻辑电路功能仿真的常见错误及调试方法
  • 3.3 任务与实践
  • 第4章 单周期CPU设计
  • 4.1 设计一个5条指令的单周期CPU
  • 4.2 验证5条指令的单周期CPU
  • 4.3 设计一个20条指令的单周期CPU
  • 4.4 验证20条指令的单周期CPU
  • 4.5 CPU设计实验功能仿真调试技术
  • 4.6 任务与实践
  • 第5章 简单流水线CPU设计
  • 5.1 不考虑相关冲突的流水线CPU设计
  • 5.2 指令相关与流水线冲突
  • 5.3 流水线数据前递设计
  • 5.4 CPU设计实验功能仿真调试技术进阶
  • 5.5 任务与实践
  • 第6章 在流水线中添加普通用户态指令
  • 6.1 算术逻辑运算类指令的添加
  • 6.2 乘除法运算类指令的添加
  • 6.3 转移指令的添加
  • 6.4 访存指令的添加
  • 6.5 任务与实践
  • 第7章 异常和中断的支持
  • 7.1 异常和中断的基本概念
  • 7.2 LoongArch指令系统中与异常相关的功能定义
  • 7.3 流水线CPU实现异常和中断的设计要点
  • 7.4 其他指令的实现
  • 7.5 任务与实践
  • 第8章 AXI总线接口设计
  • 8.1 类SRAM总线
  • 8.2 类SRAM总线的设计
  • 8.3 AXI总线协议
  • 8.4 类SRAM-AXI的转接桥设计
  • 8.5 任务与实践
  • 第9章 存储管理单元设计
  • 9.1 存储管理单元相关规范定义梳理
  • 9.2 TLB模块设计分析
  • 9.3 MMU相关CSR与指令的实现
  • 9.4 利用MMU进行虚实地址转换及MMU相关异常的实现
  • 9.5 任务与实践
  • 第10章 Cache设计
  • 10.1 Cache模块的设计
  • 10.2 将Cache集成至CPU中
  • 10.3 Cache维护指令
  • 10.4 任务与实践
  • 第11章 进阶实验开发环境
  • 11.1 chiplab开发环境组织与构成
  • 11.2 chiplab开发环境的推荐使用方式
  • 11.3 软件仿真功能验证
  • 11.4 FPGA上板功能验证
  • 第12章 进阶设计
  • 12.1 提升主频的常用方法
  • 12.2 超标量流水线的实现
  • 12.3 动态调度机制的实现
  • 12.4 硬件转移预测技术
  • 12.5 访存优化技术
  • 12.6 多核处理器的实现
  • 附录
  • 附录A 龙芯CPU设计与体系结构教学实验系统
  • 附录B Vivado的安装
  • 附录C Vivado使用入门
  • 附录D Vivado使用进阶
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出版方

机械工业出版社

机械工业出版社是全国优秀出版社，自1952年成立以来，坚持为科技、为教育服务，以向行业、向学校提供优质、权威的精神产品为宗旨，以“服务社会和人民群众需求，传播社会主义先进文化”为己任，产业结构不断完善，已由传统的图书出版向着图书、期刊、电子出版物、音像制品、电子商务一体化延伸，现已发展为多领域、多学科的大型综合性出版社，涉及机械、电工电子、汽车、计算机、经济管理、建筑、ELT、科普以及教材、教辅等领域。