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第1章 绪论1

1.1 概述1

1.2 计算机漫谈3

1.2.1 十进制计算机3

1.2.2 二进制计算机7

1.3 计算机体系结构12

1.3.1 图灵与图灵机12

1.3.2 冯·诺依曼与冯·诺依曼体系结构14

1.3.3 改进的哈佛体系结构17

1.3.4 发展趋势19

1.4 并行技术20

1.4.1 流水线20

1.4.2 乱序22

1.4.4 单指令多数据流22

1.4.5 同时多线程23

1.4.6 单芯片多处理器23

1.4.7 对称多处理器25

1.5 局部性原理25

1.6 计算机的评价26

1.7 设计流程27

1.7.1 分析27

1.7.2 模拟器28

1.7.3 FPGA设计29

1.7.4 ASIC35

1.8 OpenRISC36

1.8.1 概述36

1.8.2 OpenRISC寄存器集37

1.8.3 OpenRISC指令集41

1.9 小结41

1.10 习题42

第2章 基于OpenRISC的开发43

2.1 概述44

2.2 项目描述44

2.3 开发环境的构建44

2.3.1 开发环境的组成44

2.3.2 开发环境的选择与安装46

2.4 硬件的开发51

2.4.1 模块划分和编码实现51

2.4.2 功能仿真与时序仿真51

2.5 驱动程序的开发55

2.6 FPGA板级验证66

2.7 硬件与软件的比较66

2.8 ORPSoC与or120070

2.8.1 ORPSoC架构分析70

2.8.2 ORPSoC的启动过程73

2.8.3 or120083

2.9 小结86

2.10 习题86

第3章 数据通路设计87

3.1 概述87

3.2 数据通路87

3.3 OpenRISC的数据通路整体架构分析88

3.4 取指89

3.5 译码97

3.6 执行118

3.6.1 运算部件基础118

3.6.2 or1200的运算部件127

3.7 访存135

3.7.1 流水线的访存阶段135

3.7.2 or1200访存阶段的具体实现分析136

3.8 写回142

3.8.1 or1200写回阶段整体功能142

3.8.2 or1200写回阶段具体实现代码分析143

3.9 设计一个简单的除法器150

3.10 小结156

3.11 习题157

第4章 控制通路设计158

4.1 概述158

4.2 控制通路的复杂性158

4.3 OR的控制通路设计分析160

4.3.1 整体介绍160

4.3.2 sprs模块160

4.4 OR的异常处理172

4.4.1 except模块172

4.4.2 freeze模块187

4.5 OR的调试系统190

4.5.1 调试方案的分类190

4.5.2 advanced debug system192

4.5.3 我的调试系统195

4.5.4 JTAG模块201

4.6 基于or1200的中断实验223

4.7 小结239

4.8 习题239

第5章 存储器组织240

5.1 概述240

5.2 TLB与Cache241

5.2.1 概述241

5.2.2 TLB243

5.2.3 Cache250

5.3 OR的存储器组织256

5.3.1 OR的MMU257

5.3.2 OR的Cache265

5.4 自己设计一个简单的Cache292

5.5 小结293

5.6 习题294

第6章 自己设计一个简单的CPU295

6.1 概述295

6.2 层次建模295

6.3 可综合代码风格299

6.4 一个简单CPU的设计、实现、仿真与综合300

6.4.1 架构设计301

6.4.2 模块划分301

6.4.3 模块划分与接口定义302

6.4.4 RTL实现303

6.4.5 ModelSim仿真326

6.4.6 综合331

6.4.7 改进及优化332

6.4.8 tiny＿core的指令集333

6.5 小结334

6.6 习题334

附录A 常用公式和定律335

附录B wishbone337

附录C 状态机的4种写法340

附录D 跨时钟域信号的同步352

附录E 推荐阅读362

参考文献364

后记365