內容簡介
揭開CPU的神祕面紗，幫助您深入了解電腦的組成原理與系統架構
介紹從無到有打造處理器的開發過程
本書將帶領您使用Verilog HDL 設計實現一款兼容MIPS32指令集架構的處理器：OpenMIPS。
全書共分為三篇。第一篇是理論篇，介紹了指令集架構、Verilog HDL的相關知識。第二篇是基礎篇，採用增量模型，實現了教學版OpenMIPS處理器。首先實現了僅能執行一道指令的處理器，從這個最簡單的情況出發，逐步實現邏輯操作指令、移位操作指令、空指令、移動操作指令、算術操作指令、轉移指令、加載儲存指令、協處理器存取指令、異常相關指令，逐步完成教學版OpenMIPS處理器。第三篇是進階篇，透過為教學版OpenMIPS加上Wishbone總線接口，從而實現了實踐版OpenMIPS處理器，並與SDRAM控制器、GPIO模塊、Flash控制器、UART控制器、Wishbone總線互聯矩陣等模塊組成一個小型SOPC，然後下載到FPGA晶片以驗證實現效果，最後為實踐版OpenMIPS處理器移植了嵌入式實時操作系統μC/OS-II。
介紹從無到有打造處理器的開發過程
本書將帶領您使用Verilog HDL 設計實現一款兼容MIPS32指令集架構的處理器：OpenMIPS。
全書共分為三篇。第一篇是理論篇，介紹了指令集架構、Verilog HDL的相關知識。第二篇是基礎篇，採用增量模型，實現了教學版OpenMIPS處理器。首先實現了僅能執行一道指令的處理器，從這個最簡單的情況出發，逐步實現邏輯操作指令、移位操作指令、空指令、移動操作指令、算術操作指令、轉移指令、加載儲存指令、協處理器存取指令、異常相關指令，逐步完成教學版OpenMIPS處理器。第三篇是進階篇，透過為教學版OpenMIPS加上Wishbone總線接口，從而實現了實踐版OpenMIPS處理器，並與SDRAM控制器、GPIO模塊、Flash控制器、UART控制器、Wishbone總線互聯矩陣等模塊組成一個小型SOPC，然後下載到FPGA晶片以驗證實現效果，最後為實踐版OpenMIPS處理器移植了嵌入式實時操作系統μC/OS-II。
作者簡介
譯者介紹
目錄
第1章 處理器與MIPS
介紹目前主流的指令集架構，由於OpenMIPS採用MIPS32指令集架構，所以本章將特別著重MIPS32指令集架構的說明。
第2章 可程式設計邏輯裝置與Verilog HDL
介紹了FPGA、Verilog HDL的基礎知識，FPGA是可程式設計邏輯裝置的一種，本書的實踐版OpenMIPS處理器就將在FPGA上執行。
第3章 教學版OpenMIPS 處理器藍圖
介紹了教學版OpenMIPS處理器的設計藍圖，包括設計目標、處理器介面，以及最終完成時組成OpenMIPS的各個模組的作用。
第4章 第一條指令ori 的實現
實現了OpenMIPS處理器的第一道指令ori，之所以選擇這條指令作爲第一道指令，就是因爲它夠簡單，指令ori用來實現邏輯“或”運算，透過這道簡單指令的實現，初步建立了OpenMIPS的五階管線架構。
第5章 邏輯、移位操作與空指令的實現
討論並解決了管線資料的相依問題，然後修改第4章的OpenMIPS，實現了MIPS32指令集架構中定義的邏輯、移位操作與空指令。
第6章 移動操作指令的實現
介紹並實作MIPS32指令集架構中定義的移動操作指令。
第7章 算術操作指令的實現
介紹並實作MIPS32指令集架構中定義的算術操作指令。
第8章 轉移指令的實現
介紹並實作MIPS32指令集架構中定義的轉移指令，OpenMIPS支援延遲轉移。
第9章 載入儲存指令的實現
介紹並實作MIPS32指令集架構中定義的載入儲存指令。
第10章 協同處理器存取指令的實現
介紹並實作MIPS32指令集架構中定義的協同處理器CP0，以及協同處理器存取指令。
第11章 異常相關指令的實現
介紹並實作MIPS32指令集架構中定義的異常相關指令，並實現了異常處理。
在每一類指令的實現程式中，都是先介紹該類指令的格式、作用和用法，然後介紹實現思路，接著透過修改程式碼實現該類指令，最後，編寫測試程式，使用模擬的方式驗證實現的正確性。
第12章 實踐版OpenMIPS處理器設計與實現
介紹在教學版OpenMIPS處理器的基礎上，透過Wishbone匯流排介面模組的加入，實現了實踐版OpenMIPS處理器。
第13章 基於實踐版OpenMIPS的小型SOPC
講述設計實現了基於實踐版OpenMIPS處理器的小型可程式設計系統單晶片SOPC的整個過程。
第14章 驗證實踐版OpenMIPS處理器
將第13章實作的小型SOPC下載到實際的硬體平台上，編寫測試程式，驗證實踐版OpenMIPS處理器實現的正確性。
第15章 為OpenMIPS 處理器移植μC/OS-II
介紹了嵌入式即時作業系統μC/OS-II，並將其移植到本書設計的OpenMIPS處理器上，進一步驗證了實踐版OpenMIPS處理器實現的正確性，也爲OpenMIPS處理器發揮實際作用奠定了基礎。
介紹目前主流的指令集架構，由於OpenMIPS採用MIPS32指令集架構，所以本章將特別著重MIPS32指令集架構的說明。
第2章 可程式設計邏輯裝置與Verilog HDL
介紹了FPGA、Verilog HDL的基礎知識，FPGA是可程式設計邏輯裝置的一種，本書的實踐版OpenMIPS處理器就將在FPGA上執行。
第3章 教學版OpenMIPS 處理器藍圖
介紹了教學版OpenMIPS處理器的設計藍圖，包括設計目標、處理器介面，以及最終完成時組成OpenMIPS的各個模組的作用。
第4章 第一條指令ori 的實現
實現了OpenMIPS處理器的第一道指令ori，之所以選擇這條指令作爲第一道指令，就是因爲它夠簡單，指令ori用來實現邏輯“或”運算，透過這道簡單指令的實現，初步建立了OpenMIPS的五階管線架構。
第5章 邏輯、移位操作與空指令的實現
討論並解決了管線資料的相依問題，然後修改第4章的OpenMIPS，實現了MIPS32指令集架構中定義的邏輯、移位操作與空指令。
第6章 移動操作指令的實現
介紹並實作MIPS32指令集架構中定義的移動操作指令。
第7章 算術操作指令的實現
介紹並實作MIPS32指令集架構中定義的算術操作指令。
第8章 轉移指令的實現
介紹並實作MIPS32指令集架構中定義的轉移指令，OpenMIPS支援延遲轉移。
第9章 載入儲存指令的實現
介紹並實作MIPS32指令集架構中定義的載入儲存指令。
第10章 協同處理器存取指令的實現
介紹並實作MIPS32指令集架構中定義的協同處理器CP0，以及協同處理器存取指令。
第11章 異常相關指令的實現
介紹並實作MIPS32指令集架構中定義的異常相關指令，並實現了異常處理。
在每一類指令的實現程式中，都是先介紹該類指令的格式、作用和用法，然後介紹實現思路，接著透過修改程式碼實現該類指令，最後，編寫測試程式，使用模擬的方式驗證實現的正確性。
第12章 實踐版OpenMIPS處理器設計與實現
介紹在教學版OpenMIPS處理器的基礎上，透過Wishbone匯流排介面模組的加入，實現了實踐版OpenMIPS處理器。
第13章 基於實踐版OpenMIPS的小型SOPC
講述設計實現了基於實踐版OpenMIPS處理器的小型可程式設計系統單晶片SOPC的整個過程。
第14章 驗證實踐版OpenMIPS處理器
將第13章實作的小型SOPC下載到實際的硬體平台上，編寫測試程式，驗證實踐版OpenMIPS處理器實現的正確性。
第15章 為OpenMIPS 處理器移植μC/OS-II
介紹了嵌入式即時作業系統μC/OS-II，並將其移植到本書設計的OpenMIPS處理器上，進一步驗證了實踐版OpenMIPS處理器實現的正確性，也爲OpenMIPS處理器發揮實際作用奠定了基礎。