計算機組成原理與接口技術——基於MIPS架構實驗教程

《計算機組成原理與接口技術——基於MIPS架構實驗教程》是2014年8月清華大學出版社出版的圖書，作者是左冬紅。

基本介紹

• 書名：計算機組成原理與接口技術——基於MIPS架構實驗教程
• 作者：左冬紅
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2014年08月01日
• 定價：35 元
• 裝幀：平裝
• ISBN：9787302351184

內容簡介

本書是與《計算機原理與接口技術——基於MIPS微處理器》配合使用的實驗指導書，書中以實驗為主線，在簡要闡述基本原理的基礎上，詳細地描述了各個實驗的具體過程。全書分為三部分：MIPS彙編程式設計、基於FPGA的計算機原型系統設計和基於FPGA的嵌入式計算機系統設計。本書介紹了基於計算機平台的MIPS仿真器QTSpim，Xilinx ISE FPGA開發套件ISE、EDK、SDK等開發工具的使用，並通過大量具體的實驗案例，幫助讀者在掌握基本原理的基礎上，動手實踐計算機軟硬體技術。此外，本書還在各類實驗案例的基礎上，設定了不同難易程度的實驗任務，可以滿足不同層次讀者的學習需求。

圖書目錄

第一篇MIPS彙編程式設計

第1章MIPS彙編程式開發環境

1.1QtSpim簡介

1.2選單欄簡介

1.2.1File選單

1.2.2Simulator選單

1.2.3其他選單

第2章MIPS彙編程式

2.1MIPS彙編程式結構

2.2QtSpim系統功能調用

2.3QtSpim偽指令

2.4QtSpim常用宏彙編指令

第3章QtSpim彙編、調試程式示例

3.1QtSpim用戶程式入口

3.2QtSpim彙編查錯

3.3QtSpim查看程式記憶體映像

3.4QtSpim調試查錯

第4章MIPS彙編程式示例

4.1常用C語句彙編指令實現示例

4.1.1if語句

4.1.2while語句

4.1.3for語句

4.1.4switch語句

4.2子程式設計示例

4.2.1子程式結構

4.2.2遞歸子程式設計

4.3編程練習

第二篇基於FPGA的計算機原型系統設計

第5章FPGA開發工具Xilinx ISE

5.1FPGA設計流程

5.2ISE功能與套用

5.2.1工程管理器

5.2.2HDL 編輯器

5.2.3IP 核生成工具

5.2.4測試激勵生成器

5.2.5iSim仿真工具

5.3基於ISE開發FPGA的完整過程示例

5.3.1啟動ISE

5.3.2新建工程

5.3.3代碼輸入

5.3.4仿真

5.3.5約束檔案編寫

5.3.6綜合

5.3.7實現

5.3.8編程檔案產生

5.3.9編程下載

第6章單周期類MIPS微處理器設計

6.1實驗目的

6.2實驗環境

6.3實驗示例

6.4示例設計原理

6.5示例工程代碼

6.5.1新建工程

6.5.2指令存儲器ROM模組

6.5.3數據存儲器RAM模組

6.5.4符號擴展模組

6.5.5暫存器組模組

6.5.6控制器模組

6.5.7ALU控制解碼

6.5.8ALU模組

6.5.9頂層模組

6.6示例代碼功能仿真

6.6.1暫存器組仿真

6.6.2控制器仿真

6.6.3頂層仿真

6.7實驗任務

第7章存儲器映射I/O接口設計

7.1實驗目的

7.2實驗環境

7.3實驗示例

7.4示例設計原理

7.4.1存儲器映像I/O定址原理

7.4.2I/O接口原理

7.5示例工程代碼

7.5.1增加I/O接口模組

7.5.2實例化I/O模組

7.5.3修改DRAM模組的連線

7.5.4修改IROM測試指令

7.5.5修改控制器模組和ALU模組

7.6功能仿真

7.6.1I/O模組仿真

7.6.2頂層仿真

7.7綜合、實現、生成bit流檔案並下載檢驗

7.7.1配置時序、引腳約束

7.7.2綜合、實現、生成bit流檔案

7.7.3安裝開發板驅動

7.7.4開發板編程

7.8實驗任務

第8章簡單VGA接口設計

8.1實驗目的

8.2實驗環境

8.3實驗示例

8.4示例設計原理

8.5示例工程代碼

8.5.1增加25MHz時鐘產生模組

8.5.2增加行列計數器模組

8.5.3增加同步信號及地址產生器模組

8.5.4增加顯示存儲器模組

8.5.5合成VGA控制器

8.5.6實例化VGA控制器

8.5.7實例化顯示存儲器

8.5.8實例化顯示控制器時鐘模組

8.5.9修改指令

8.6功能仿真

8.6.1VGA模組仿真

8.6.2整體功能仿真

8.7綜合、實現、產生bit流檔案以及下載測試

8.7.1修改引腳約束檔案

8.7.2綜合併產生bit流檔案以及下載測試

8.8實驗任務

第三篇基於FPGA的嵌入式計算機系統設計

第9章Xilinx嵌入式系統開發環境

9.1Xilinx嵌入式硬體開發環境XPS

9.1.1XPS 使用的特殊檔案

9.1.2XPS 的圖形界面

9.1.3XPS的選單

9.1.4ChipScope片內調試工具

9.2Xilinx嵌入式軟體開發環境

9.2.1SDK軟體庫

9.2.2SDK圖形界面

9.2.3ELF檔案結構

9.2.4lscript．ld檔案結構

9.2.5SDK選單

9.2.6編譯和連結選項配置

9.2.7SDK軟體調試圖形界面

第10章基於MicroBlaze的Xilinx嵌入式系統平台

10.1MicroBlaze軟核微處理器

10.1.1基本結構

10.1.2中斷系統

10.1.3匯流排結構

10.2Standalone作業系統

10.2.1中斷操作類函式

10.2.2異常操作類函式

10.2.3指令快取操作類函式

10.2.4數據快取操作類函式

第11章最小系統建立流程

11.1建立工程

11.2工程結構分析

11.3使用SDK設計程式

11.4使用SDK下載程式

11.5使用SDK調試程式

第12章C數據類型實驗

12.1實驗目的

12.2實驗環境

12.3實驗要求

12.4示例實驗過程

12.4.1修改helloworld程式

12.4.2觀察不同數據類型值

12.4.3觀察foo結構體的記憶體映像

12.5實驗任務

第13章基於IP核的並行I/O接口實驗

13.1實驗目的

13.2實驗環境

13.3實驗要求

13.4相關IP核

13.4.1AXI GPIO

13.4.2AXI INTC

13.4.3AXI Timer

13.5示例實驗過程

13.5.1中斷方式button按鍵以及switch輸入

13.5.2中斷方式走馬燈實驗

13.5.37段數碼管實驗

13.5.4矩陣鍵盤輸入實驗

13.6實驗任務

第14章定製IP核I/O接口實驗

14.1實驗目的

14.2實驗環境

14.3實驗要求

14.4實驗原理

14.5示例實驗過程

14.5.1定製並添加AXI IP到系統

14.5.2連線AXI外設

14.5.3導入硬體設計到SDK工具

14.5.4添加定製IP核軟體驅動

14.5.5使用SDK編寫IP核的應用程式

14.6實驗任務

第15章並行存儲器接口設計

15.1實驗目的

15.2實驗環境

15.3實驗要求

15.4實驗基本原理

15.5示例實驗過程

15.6實驗任務

第16章DMA技術實驗

16.1實驗目的

16.2實驗環境

16.3實驗要求

16.4實驗原理

16.4.1Xilinx XPS DMA控制器

16.4.2standalone提供的DMA API函式

16.4.3分級存儲系統

16.5示例實驗過程

16.5.1DMA實驗

16.5.2Cache實驗

16.6實驗任務

第17章串列接口實驗

17.1實驗目的

17.2實驗環境

17.2.1RS232模組(DCE)

17.2.2D/A模組

17.2.3A/D模組

17.3實驗基本原理

17.3.1uartlite IP核

17.3.2SPI IP核

17.4示例實驗過程

17.4.1RS232接口通信

17.4.2SPI接口D/A轉換

17.4.3SPI接口A/D轉換

17.5實驗任務

第18章人機接口實驗

18.1實驗目的

18.2實驗環境

18.2.1VGA接口

18.2.2PS2模組

18.2.3圖像數據轉換工具

18.3實驗基本原理

18.3.1TFT IP核

18.3.2PS2 IP核

18.3.3鍵盤工作原理

18.3.4滑鼠工作原理

18.4示例實驗過程

18.4.1VGA接口實驗

18.4.2PS2鍵盤接口實驗

18.4.3PS2滑鼠接口實驗

18.5實驗任務

附錄COE檔案製作過程示例

參考文獻