CPU自制入门

CPU自制入门

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作品简介

本书教读者制作原创的计算机系统。第1章以介绍CPU为主,同时介绍如何制作存储程序与数据的内存、输入与输出的I/O以及将这些模块连接起来的总线,这些模块可以组合成一个简单的计算机系统。为了让这个计算机系统运转起来,第2章介绍电路板的设计和制作。第3章为这个计算机系统编写程序,并上机测试。本书可以帮助软件工程师了解硬件与底层,开发出高效代码。硬件工程师可以在该书基础上设计定制硬件,开发高速计算机系统。相信读者可以在本书的阅读过程中,体会到自制计算机系统的乐趣。

水头一寿(KAZUTOSHI SUITOU),庆应义塾大学硕士毕业。现在在庆应义塾大学攻读博士学位。目前从事实时嵌入式系统的系统LSI相关研究和开发。兴趣为音乐、摄影、自行车等。在RESPON小组担任逻辑设计工作。

米泽辽(RYO YONEZAWA),庆应义塾大学硕士毕业后,进入东芝株式会社半导体与存储子公司工作。目前从事高速串行接口IP的开发。兴趣为电子制作、家庭服务器管理等。在RESPON小组担任电路板设计与封面设计工作。

藤田裕士(YUJI FUJITA),庆应义塾大学硕士毕业后,进入日本电气株式会社工作。目前从事固件开发工作。兴趣为音乐欣赏、吉他演奏等。在RESPON小组担任软件设计工作。

赵谦(译者),2007年于青岛科技大学取得学士学位。2008年至今在日本熊本大学攻读博士学位。目前从事容错性FPGA架构及其CAD相关研究与开发。在FPGA领域著名国际会议FPGA、FPL以及ICFPT等发表过多篇学术论文。

作品目录

  1. 译者序
  2. 声明
  3. 作者序
  4. 本书的阅读方法
  5. 第1章 CPU的设计与实现
  6. 1.1 序
  7. 1.2 计算机系统
  8. 1.2.1 什么是计算机
  9. 1.2.2 什么是 CPU
  10. 1.2.3 什么是内存
  11. 1.2.4 什么是 I/O
  12. 1.2.5 什么是总线
  13. 1.2.6 小结
  14. 1.3 数字电路基础
  15. 1.3.1 什么是数字电路
  16. 1.3.2 数值表达
  17. 1.3.3 有符号二进制数
  18. 1.3.4 MOSFET 的结构
  19. 1.3.5 逻辑运算
  20. 1.3.6 CMOS 基本逻辑门电路
  21. 1.3.7 存储元件
  22. 1.3.8 组合电路和时序电路
  23. 1.3.9 时钟同步设计
  24. 1.3.10 小结
  25. 1.4 Verilog HDL 语言
  26. 1.4.1 什么是 Verilog HDL
  27. 1.4.2 电路描述
  28. 1.4.3 电路仿真
  29. 1.4.4 Verilog HDL 的仿真环境
  30. 1.4.5 小结
  31. 1.5 系统蓝图
  32. 1.5.1 目标系统整体介绍
  33. 1.5.2 关于本章中的代码
  34. 1.6 总线的设计与实现
  35. 1.6.1 总线的设计
  36. 1.6.2 总线的实现
  37. 1.6.3 小结
  38. 1.7 存储器的设计与实现
  39. 1.7.1 FPGA 的 RAM 区域
  40. 1.7.2 ROM 的设计与实现
  41. 1.7.3 小结
  42. 1.8 AZ Processor 的设计与实现
  43. 1.8.1 关于 CPU
  44. 1.8.2 AZ Processor 的设计
  45. 1.8.3 AZ Processor 的实现
  46. 1.8.4 小结
  47. 1.9 I/O 的设计与实现
  48. 1.9.1 定时器
  49. 1.9.2 UART
  50. 1.9.3 GPIO
  51. 1.9.4 小结
  52. 1.10 AZPR SoC 整体连接
  53. 1.10.1 各模块的连接
  54. 1.10.2 时钟模块的实现
  55. 1.10.3 顶层模块的实现
  56. 1.10.4 小结
  57. 1.11 AZPR SoC 的仿真
  58. 1.11.1 仿真模型的编写
  59. 1.11.2 Testbench 的编写
  60. 1.11.3 执行仿真
  61. 1.11.4 小结
  62. 1.12 本章总结
  63. 第2章 电路板的设计与制作
  64. 2.1 序
  65. 2.2 电路板规格
  66. 2.2.1 电路板名称
  67. 2.2.2 电路板的构成
  68. 2.2.3 电路板尺寸
  69. 2.2.4 电路板层数
  70. 2.2.5 FPGA 选型
  71. 2.2.6 外围电路的选定
  72. 2.3 元件选型
  73. 2.3.1 元件选型标准
  74. 2.3.2 元件选型
  75. 2.3.3 元件的选购
  76. 2.4 电路设计
  77. 2.4.1 下载规格书
  78. 2.4.2 配置电路
  79. 2.4.3 外围电路
  80. 2.4.4 电源电路
  81. 2.4.5 电路板设计环境
  82. 2.4.6 使用 Eagle 设计电路图
  83. 2.4.7 完成的电路图
  84. 2.5 布局设计
  85. 2.5.1 电路板设计约束条件及布线策略
  86. 2.5.2 FPGA 板的布局设计
  87. 2.5.3 电源板的布局设计
  88. 2.5.4 使用 Eagle 布局
  89. 2.5.5 完成的布局
  90. 2.6 制作元件库
  91. 2.6.1 制作 Symbol
  92. 2.6.2 制作 Package
  93. 2.6.3 制作 Device
  94. 2.7 电路板 3D 模型
  95. 2.7.1 软件使用说明
  96. 2.7.2 准备 3D 模型库
  97. 2.7.3 制作电路板模型
  98. 2.8 制作感光电路板
  99. 2.8.1 整体流程
  100. 2.8.2 制作光罩
  101. 2.8.3 粘合光罩
  102. 2.8.4 曝光
  103. 2.8.5 显像
  104. 2.8.6 蚀刻
  105. 2.8.7 阻焊剂
  106. 2.8.8 开孔
  107. 2.8.9 在背面安装 VPort 接头时的处理
  108. 2.8.10 制作通孔
  109. 2.8.11 飞线
  110. 2.9 使用电路板制造服务
  111. 2.9.1 电路板制造服务
  112. 2.9.2 DRC
  113. 2.9.3 输出 Gerber 数据
  114. 2.9.4 检查 Gerber 数据
  115. 2.9.5 向 P 板 .com 公司下单制板
  116. 2.9.6 向 OLIMEX 公司下单制板
  117. 2.10 组装电路板
  118. 2.10.1 电源板
  119. 2.10.2 组装 FPGA 板
  120. 2.11 功能测试
  121. 2.11.1 识别 FPGA
  122. 2.11.2 诊断程序
  123. 2.12 本章总结
  124. 第3章 编程
  125. 3.1 序
  126. 3.2 开发环境
  127. 3.2.1 准备工作
  128. 3.2.2 FPGA 开发环境
  129. 3.2.3 ISE WebPACK
  130. 3.2.4 UrJTAG
  131. 3.2.5 交叉汇编程序
  132. 3.2.6 第一个程序
  133. 3.3 串口通信
  134. 3.3.1 安装 Tera Term
  135. 3.3.2 编写程序
  136. 3.3.3 执行程序
  137. 3.4 程序加载器
  138. 3.4.1 XMODEM 协议
  139. 3.4.2 编写程序
  140. 3.4.3 编写加载测试程序
  141. 3.4.4 执行程序
  142. 3.5 中断与异常
  143. 3.5.1 什么是中断
  144. 3.5.2 编写程序
  145. 3.5.3 执行程序
  146. 3.5.4 什么是异常
  147. 3.5.5 编写程序
  148. 3.5.6 执行程序
  149. 3.6 七段数码管
  150. 3.6.1 什么是七段数码管
  151. 3.6.2 七段数码管的控制
  152. 3.6.3 七段数码管计数器概要
  153. 3.6.4 编写程序
  154. 3.6.5 执行程序
  155. 3.7 制作一个实用程序
  156. 3.7.1 功能概要
  157. 3.7.2 制作程序
  158. 3.7.3 执行程序
  159. 3.8 结语
  160. 看完了
载入中

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