計算機組成原理實踐教程

高明霞，宋書瀛，蘇醒，蔡旻，侯毓敏，魏堅華，朱文軍

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  • 出版商: 清華大學
  • 出版日期: 2025-05-01
  • 售價: $233
  • 語言: 簡體中文
  • ISBN: 7302685789
  • ISBN-13: 9787302685784

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商品描述

"本書以MIPS架構為基礎，詳細講述MIPS單周期主機、多周期主機以及帶中斷外設整機的設計思想，並依托一些常見的開源設計平臺，介紹大量具體樣例的設計步驟、仿真步驟等過程。培養讀者的硬件系統分析與設計能力，從而完成計算機整機設計。另外，為了讓讀者快速獲取並能熟練使用各種開源平臺，實踐教程通過實際元件的設計詳細介紹Mars(MIPS匯編與運行模擬器)、Logisim(設計和仿真數字電路的工具軟件)、iverilog(輕量級開源的IEEE1364 Verilog硬件描述語言編譯軟件)、GTKWave(開源波形分析工具)四款輕量級開源工具。為了配合具體硬件實驗箱以完成最終的FPGA設計與下載，本書將詳細介紹由Xilinx公司開發的一款專業集成電路設計軟件——Xilinx ISE(Integrated Synthesis Environment)。 本書的主要讀者對象是具備一定計算機組成原理知識，並想借助一些開源平臺進行動手實踐，完成具體元件、主機以及最終整機的設計實驗的學生和自學者。"

目錄大綱

目錄

第1章Mars下載、安裝及使用1

1.1Mars簡介1

1.2Mars下載、安裝及功能1

1.3Mars使用實例4

1.4實驗8

1.4.1編寫單周期主機測試程序8

1.4.2編寫多周期主機測試程序8

1.4.3編寫中斷處理子程序以及主調測試程序9第2章Logisim下載、安裝及使用10

2.1Logisim簡介10

2.2Logisim下載及安裝10

2.3Logisim使用實例11

2.4實驗14

2.4.1使用Logisim實現一個32位數據存儲器14

2.4.2使用Logisim實現一個32位寄存器組14第3章iverilog+GTKWave下載、安裝及使用15

3.1iverilog和GTKWave簡介15

3.2iverilog+GTKWave下載及安裝16

3.3iverilog+GTKWave使用實例19

3.4實驗23第4章Xilinx ISE開發環境24

4.1Xilinx ISE 簡介24

4.2Xilinx ISE 下載及安裝25

4.3創建ISE工程28

4.4基於Xilinx ISE的開發流程29

4.4.1需求分析與規劃29

4.4.2電路設計與實現30

4.4.3綜合與優化32

4.4.4下載與調試33

4.5本章小結34第5章MIPS單周期主機設計35

5.1MIPS單周期主機設計思想35

5.1.1數據通路設計35

5.1.2控制器設計38

5.2基於Logisim的取指部件IFU設計樣例41

5.3基於iverilog+GTKWave的取指令部件IFU設計樣例45

5.3.1IFU模塊定義45

5.3.2IFU模塊的Verilog實現46

5.3.3Testbench模塊的Verilog實現49

5.3.4IFU模塊的波形仿真49

5.4實驗53

5.4.1使用Logisim設計並實現一個32位單周期主機53

5.4.2使用iverilog+GTKWave設計並實現一個32位單周期主機55第6章MIPS多周期主機設計61

6.1MIPS多周期主機設計思想61

6.1.1數據通路設計思想61

6.1.2控制器設計思想62

6.2基於iverilog+GTKWave的新增IR設計樣例67

6.2.1IR模塊定義67

6.2.2IR模塊的Verilog實現67

6.2.3IR模塊的波形仿真68

6.3基於iverilog+GTKWave的控制器設計樣例72

6.4實驗73第7章基於Verilog HDL的MIPS 微系統設計78

7.1CP0介紹以及設計樣例78

7.2Bridge及外圍設備設計樣例83

7.3MIPS微系統綜合設計樣例86

7.4實驗90第8章FPGA開發MIPS微系統95

8.1基於ISE的仿真95

8.2基於ISE的實現99

8.3基於ISE的硬件編程102

8.3.1下載程序102

8.3.2硬件編程結果輸出105

8.4實驗107

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