正版 手把手教你設計CPU RISC-V處理器篇 計算機網絡 硬件外部設備維修 係統介紹 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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商品參數

手把手教你設計CPU RISC-V處理器篇
	定價	99.00
	齣版社	人民郵電齣版社
	版次	1
	齣版時間	2018年05月
	開本	16開
	作者	鬍振波
	裝幀	平裝-膠訂
	頁數	428
	字數
	ISBN編碼	9787115480521
	重量

內容介紹
手把手教你設計CPU——RISC-V處理器篇 定價 99.00 齣版社 人民郵電齣版社 齣版時間 2018年05月 開本 16開 作者 鬍振波 頁數 428 ISBN編碼 9787115480521 本書是一本介紹通用CPU設計的入門書，以通俗的語言係統介紹瞭CPU和RISC-V架構，力求為讀者揭開CPU設計的神秘麵紗，打開計算機體係結構的大門。 本書共分為四部分。 第壹部分是CPU與RISC-V的綜述，幫助初學者對CPU和RISC-V快速地建立起認識。 第2部分講解如何使用Verilog設計CPU，使讀者掌握處理器核的設計精髓。 第三部分主要介紹蜂鳥E203配套的SoC和軟件平颱，使讀者實現蜂鳥E203 RISC-V處理器在FPGA原型平颱上的運行。 第四部分是附錄，介紹瞭RISC-V指令集架構，輔以作者加入的背景知識解讀和注解，以便於讀者理解。 本書不僅適閤CPU或芯片設計相關從業者閱讀使用，也適閤作為大中專院校相關師生學習RISC-V處理器設計（使用Verilog語言）和CPU設計的指導用書。

目錄

第 一部分  CPU與RISC-V綜述

第 1章  一文讀懂CPU之三生三世 2

1.1　眼看他起高樓，眼看他宴賓客，眼看他樓塌瞭——CPU眾生相 3

1.1.1  ISA——CPU的靈魂 4

1.1.2  CISC與RISC 5

1.1.3  32位與64位架構 6

1.1.4  ISA眾生相 6

1.1.5  CPU的領域之分 10

1.2　ISA請扛起這口鍋——為什麼國産CPU尚未足夠成功 12

1.2.1  MIPS係——龍芯和君正 12

1.2.2  x86係——北大眾誌、兆芯和海光 13

1.2.3  Power係——中晟宏芯 13

1.2.4  Alpha係——申威 14

1.2.5  ARM係——飛騰、華為海思、展訊和華芯通 14

1.2.6  背鍋俠ISA 15

1.3　人生已是如此艱難，你又何必拆穿——CPU從業者的無奈 17

1.4　wu敵是多麼寂寞——ARM統治著的世界 18

1.4.1  獨樂樂與眾樂樂——ARM公司的盈利模式 18

1.4.2  小個子有大力量——無處不在的Cortex-M係列 21

1.4.3  移動wang者——Cortex-A係列在手持設備領域的巨大成功 23

1.4.4  進擊的巨人——ARM進軍PC與服務器領域的雄心 25

1.5　東邊日齣西邊雨，道是無晴卻有晴——RISC-V登場 25

1.6　原來你是這樣的“薯片”——ARM的免費計劃 28

1.7　舊時王謝堂前燕，飛入尋常百姓傢——你也可以設計自己的處理器 28

第 2章  大道到簡——RISC-V架構之魂 29

2.1　簡單就是美——RISC-V架構的設計哲學 30

2.1.1  無病一身輕——架構的篇幅 30

2.1.2  能屈能伸——模塊化的指令集 32

2.1.3  濃縮的都是精華——指令的數量 32

2.2　RISC-V指令集架構簡介 33

2.2.1  模塊化的指令子集 33

2.2.2  可配置的通用寄存器組 34

2.2.3  規整的指令編碼 34

2.2.4  簡潔的存儲器訪問指令 34

2.2.5  gao效的分支跳轉指令 35

2.2.6  簡潔的子程序調用 36

2.2.7  無條件碼執行 37

2.2.8  無分支延遲槽 37

2.2.9  零開銷硬件循環 38

2.2.10  簡潔的運算指令 38

2.2.11  優雅的壓縮指令子集 39

2.2.12  特權模式 40

2.2.13  CSR寄存器 40

2.2.14  中斷和異常 40

2.2.15  矢量指令子集 40

2.2.16  自定製指令擴展 41

2.2.17  總結與比較 41

2.3　RISC-V軟件工具鏈 42

2.4　RISC-V和其他開放架構有何不同 44

2.4.1  平民英雄——OpenRISC 44

2.4.2  豪門顯貴——SPARC 44

2.4.3  名校優生——RISC-V 45

第3章  亂花漸欲迷人眼——盤點RISC-V商業版本與開源版本 46

3.1　各商業版本與開源版本綜述 47

3.1.1  Rocket Core（開源） 47

3.1.2  BOOM Core（開源） 49

3.1.3  Freedom SoC（開源） 50

3.1.4  LowRISC SoC（開源） 50

3.1.5  PULPino Core and SoC（開源） 50

3.1.6  PicoRV32 Core（開源） 51

3.1.7  SCR1 Core（開源） 51

3.1.8  ORCA Core（開源） 51

3.1.9  Andes Core（商業IP） 52

3.1.10  Microsemi Core（商業IP） 52

3.1.11  Codasip Core（商業IP） 53

3.1.12  蜂鳥E200 Core與SoC（開源） 53

3.2　總結 53

第4章  開源RISC-V——蜂鳥E200係列超低功耗Core與SoC 54

4.1　與眾不同的蜂鳥E200處理器 55

4.2　蜂鳥E200簡介——蜂鳥雖小，五髒俱全 56

4.3　蜂鳥E200型號係列 57

4.4　蜂鳥E200性能指標 58

4.5　蜂鳥E200配套SoC 59

4.6　蜂鳥E200配置選項 60

 

第2部分  手把手教你使用Verilog設計CPU

 

第5章  先見森林，後觀樹木——蜂鳥E200設計總覽和頂層介紹 65

5.1　處理器硬件設計概述 66

5.1.1  架構和微架構 66

5.1.2  CPU、處理器、Core和處理器核 66

5.1.3  處理器設計和驗證的特點 66

5.2　蜂鳥E200處理器核設計哲學 67

5.3　蜂鳥E200處理器核RTL代碼風格介紹 68

5.3.1  使用標準DFF模塊例化生成寄存器 68

5.3.2  推薦使用assign語法替代if-else和case語法 70

5.3.3  其他若乾注意事項 71

5.3.4  小結 72

5.4　蜂鳥E200模塊層次劃分 72

5.5　蜂鳥E200處理器核源代碼 73

5.6　蜂鳥E200處理器核配置選項 73

5.7　蜂鳥E200處理器核支持的RISC-V指令子集 74

5.8　蜂鳥E200處理器流水綫結構 74

5.9　蜂鳥E200處理器核頂層接口介紹 74

5.10　總結 77

第6章  流水綫不是流水賬——蜂鳥E200流水綫介紹 78

6.1　處理器流水綫概述 79

6.1.1  從經典的五級流水綫說起 79

6.1.2  可否不要流水綫——流水綫和狀態機的關係 81

6.1.3  深處種菱淺種稻，不深不淺種荷花——流水綫的深度 81

6.1.4  嚮上生長——越來越深的流水綫 82

6.1.5  嚮下生長——越來越淺的流水綫 83

6.1.6  總結 83

6.2　處理器流水綫中的亂序 83

6.3　處理器流水綫中的反壓 84

6.4　處理器流水綫中的衝突 84

6.4.1  流水綫中的資源衝突 84

6.4.2  流水綫中的數據衝突 85

6.5　蜂鳥E200處理器的流水綫 86

6.5.1  流水綫總體結構 86

6.5.2  流水綫中的衝突 87

6.6　總結 87

第7章  萬事開頭難嗎—— 一切從取指令開始 88

7.1　取指概述 89

7.1.1  取指特點 89

7.1.2  如何快速取指 90

7.1.3  如何處理非對齊指令 91

7.1.4  如何處理分支指令 92

7.2　RISC-V架構特點對於取指的簡化 97

7.2.1  規整的指令編碼格式 97

7.2.2  指令長度指示碼放於低位 97

7.2.3  簡單的分支跳轉指令 98

7.2.4  沒有分支延遲槽指令 100

7.2.5  提供明確的靜態分支預測依據 100

7.2.6  提供明確的RAS依據 101

7.3　蜂鳥E200處理器的取指實現 101

7.3.1  IFU總體設計思路 102

7.3.2  Mini-Decode 103

7.3.3  Simple-BPU分支預測 105

7.3.4  PC生成 109

7.3.5  訪問ITCM和BIU 111

7.3.6  ITCM 115

7.3.7  BIU 116

7.4　總結 116

第8章  一鼓作氣，執行力是關鍵——執行 117

8.1　執行概述 118

8.1.1  指令譯碼 118

8.1.2  指令執行 118

8.1.3  流水綫的衝突 119

8.1.4  指令的交付 119

8.1.5  指令發射、派遣、執行、寫迴的順序 119

8.1.6  分支解析 121

8.1.7  小結 121

8.2　RISC-V架構特點對於執行的簡化 121

8.2.1  規整的指令編碼格式 122

8.2.2  優雅的16位指令 122

8.2.3  精簡的指令個數 122

8.2.4  整數指令都是兩操作數 122

8.3　蜂鳥E200處理器的執行實現 123

8.3.1  執行指令列錶 123

8.3.2  EXU總體設計思路 123

8.3.3  譯碼 124

8.3.4  整數通用寄存器組 130

8.3.5  CSR寄存器 133

8.3.6  指令發射派遣 134

8.3.7  流水綫衝突、長指令和OITF 139

8.3.8  ALU 145

8.3.9  高性能乘除法 157

8.3.10  浮點單元 158

8.3.11  交付 159

8.3.12  寫迴 159

8.3.13  協處理器擴展 160

8.3.14  小結 160

第9章  善始者實繁，剋終者蓋寡——交付 161

9.1　處理器交付、取消、衝刷 162

9.1.1  處理器交付、取消、衝刷簡介 162

9.1.2  處理器交付常見實現策略 163

9.2　RISC-V架構特點對於交付的簡化 164

9.3　蜂鳥E200處理器交付硬件實現 164

9.3.1  分支預測指令的處理 165

9.3.2  中斷和異常的處理 168

9.3.3  多周期執行指令的交付 169

9.3.4  小結 169

第 10章  讓子彈飛一會兒——寫迴 170

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