手把手教你設(shè)計(jì)CPU：RISC-V處理器篇

定　價(jià)：￥99.00

作　者：	胡振波著
出版社：	人民郵電出版社
叢編項(xiàng)：
標(biāo)　簽：	暫缺

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ISBN：	9787115480521	出版時(shí)間：	2018-05-01	包裝：	平裝
開(kāi)本：	16開(kāi)	頁(yè)數(shù)：		字?jǐn)?shù)：

內(nèi)容簡(jiǎn)介

　　本書(shū)是一本介紹通用CPU設(shè)計(jì)的入門書(shū)，以通俗的語(yǔ)言系統(tǒng)介紹了CPU和RISC-V架構(gòu)，力求為讀者揭開(kāi)CPU設(shè)計(jì)的神秘面紗，打開(kāi)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的大門。本書(shū)共分為四部分。第一部分是CPU與RISC-V的綜述，幫助初學(xué)者對(duì)CPU和RISC-V快速地建立起認(rèn)識(shí)。第二部分講解如何使用Verilog設(shè)計(jì)CPU，使讀者掌握處理器核的設(shè)計(jì)精髓。第三部分主要介紹蜂鳥(niǎo)E203配套的SoC和軟件平臺(tái)，使讀者實(shí)現(xiàn)蜂鳥(niǎo)E203 RISC-V處理器在FPGA原型平臺(tái)上的運(yùn)行。第四部分是附錄，介紹了RISC-V指令集架構(gòu)，輔以作者加入的背景知識(shí)解讀和注解，以便于讀者理解。本書(shū)不僅適合CPU或芯片設(shè)計(jì)相關(guān)從業(yè)者閱讀使用，也適合作為大中專院校相關(guān)師生學(xué)習(xí)RISC-V處理器設(shè)計(jì)（使用Verilog語(yǔ)言）和CPU設(shè)計(jì)的指導(dǎo)用書(shū)。

作者簡(jiǎn)介

　　胡振波，上海交通大學(xué)電子工程系本科、微電子學(xué)院碩士。擁有業(yè)界多年ASIC和CPU設(shè)計(jì)與驗(yàn)證經(jīng)驗(yàn)，先后在Marvell任職ARM架構(gòu)CPU設(shè)計(jì)高級(jí)工程師、在Synopsys任職研發(fā)經(jīng)理、在比特大陸任職IC設(shè)計(jì)總監(jiān)、在武漢聚芯微電子任職架構(gòu)師，現(xiàn)致力于推動(dòng)RISC-V架構(gòu)在國(guó)內(nèi)的傳播和發(fā)展。

圖書(shū)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，眼看他樓塌了——CPU眾生相 3
1.3　人生已是如此艱難，你又何必拆穿——CPU從業(yè)者的無(wú)奈 17
1.4　無(wú)敵是多么寂寞——ARM統(tǒng)治著的世界 18
1.4.1 獨(dú)樂(lè)樂(lè)與眾樂(lè)樂(lè)——ARM公司的盈利模式 18
1.4.2 小個(gè)子有大力量——無(wú)處不在的Cortex-M系列 21
1.4.3 移動(dòng)王者——Cortex-A系列在手持設(shè)備領(lǐng)域的巨大成功 23
1.4.4 進(jìn)擊的巨人——ARM進(jìn)軍PC與服務(wù)器領(lǐng)域的雄心 25
1.5　東邊日出西邊雨，道是無(wú)晴卻有晴——RISC-V登場(chǎng) 25
1.6　原來(lái)你是這樣的“薯片”——ARM的免費(fèi)計(jì)劃 28
1.7　舊時(shí)王謝堂前燕，飛入尋常百姓家——你也可以設(shè)計(jì)自己的處理器 28
第 2章大道至簡(jiǎn)——RISC-V架構(gòu)之魂 29
2.1　簡(jiǎn)單就是美——RISC-V架構(gòu)的設(shè)計(jì)哲學(xué) 30
2.2　RISC-V指令集架構(gòu)簡(jiǎn)介 33
2.3　RISC-V軟件工具鏈 42
2.4　RISC-V和其他開(kāi)放架構(gòu)有何不同 44
第3章亂花漸欲迷人眼——盤點(diǎn)RISC-V商業(yè)版本與開(kāi)源版本 46
3.1　各商業(yè)版本與開(kāi)源版本綜述 47
3.2　總結(jié) 53
第4章開(kāi)源RISC-V——蜂鳥(niǎo)E200系列超低功耗Core與SoC 54
4.1　與眾不同的蜂鳥(niǎo)E200處理器 55
4.2　蜂鳥(niǎo)E200簡(jiǎn)介——蜂鳥(niǎo)雖小，五臟俱全 56
4.3　蜂鳥(niǎo)E200型號(hào)系列 57
4.4　蜂鳥(niǎo)E200性能指標(biāo) 58
4.5　蜂鳥(niǎo)E200配套SoC 59
4.6　蜂鳥(niǎo)E200配置選項(xiàng) 60
第二部分手把手教你使用Verilog設(shè)計(jì)CPU
第5章先見(jiàn)森林，后觀樹(shù)木——蜂鳥(niǎo)E200設(shè)計(jì)總覽和頂層介紹 65
5.1　處理器硬件設(shè)計(jì)概述 66
5.2　蜂鳥(niǎo)E200處理器核設(shè)計(jì)哲學(xué) 67
5.3　蜂鳥(niǎo)E200處理器核RTL代碼風(fēng)格介紹 68
5.4　蜂鳥(niǎo)E200模塊層次劃分 72
5.5　蜂鳥(niǎo)E200處理器核源代碼 73
5.6　蜂鳥(niǎo)E200處理器核配置選項(xiàng) 73
5.7　蜂鳥(niǎo)E200處理器核支持的RISC-V指令子集 74
5.8　蜂鳥(niǎo)E200處理器流水線結(jié)構(gòu) 74
5.9　蜂鳥(niǎo)E200處理器核頂層接口介紹 74
5.10　總結(jié) 77

第6章流水線不是流水賬——蜂鳥(niǎo)E200流水線介紹 78
6.1　處理器流水線概述 79
6.2　處理器流水線中的亂序 83
6.3　處理器流水線中的反壓 84
6.4　處理器流水線中的沖突 84
6.5　蜂鳥(niǎo)E200處理器的流水線 86
6.6　總結(jié) 87

第7章萬(wàn)事開(kāi)頭難嗎—— 一切從取指令開(kāi)始 88
7.1　取指概述 89
7.2　RISC-V架構(gòu)特點(diǎn)對(duì)于取指的簡(jiǎn)化 97
7.3　蜂鳥(niǎo)E200處理器的取指實(shí)現(xiàn) 101
7.4　總結(jié) 116

第8章一鼓作氣，執(zhí)行力是關(guān)鍵——執(zhí)行 117
8.1　執(zhí)行概述 118
8.2　RISC-V架構(gòu)特點(diǎn)對(duì)于執(zhí)行的簡(jiǎn)化 121
8.3　蜂鳥(niǎo)E200處理器的執(zhí)行實(shí)現(xiàn) 123

第9章善始者實(shí)繁，克終者蓋寡——交付 161
9.1　處理器交付、取消、沖刷 162
9.2　RISC-V架構(gòu)特點(diǎn)對(duì)于交付的簡(jiǎn)化 164
9.3　蜂鳥(niǎo)E200處理器交付硬件實(shí)現(xiàn) 164

第 10章讓子彈飛一會(huì)兒——寫(xiě)回 170
10.1　處理器的寫(xiě)回 171
10.2　蜂鳥(niǎo)E200處理器的寫(xiě)回硬件實(shí)現(xiàn) 171

第 11章哈弗還是比亞迪——存儲(chǔ)器架構(gòu) 178
11.1　存儲(chǔ)器架構(gòu)概述 179
11.2　RISC-V架構(gòu)特點(diǎn)對(duì)于存儲(chǔ)器訪問(wèn)指令的簡(jiǎn)化 183
11.3　RISC-V架構(gòu)的存儲(chǔ)器相關(guān)指令 184
11.4　蜂鳥(niǎo)E200處理器存儲(chǔ)器子系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn) 185

第 12章黑盒子的窗口——總線接口單元BIU 203

12.1　片上總線協(xié)議概述 204
12.2　自定義總線協(xié)議ICB 206
12.3　ICB總線的硬件實(shí)現(xiàn) 210
12.4　蜂鳥(niǎo)E200處理器核BIU 212
12.5　蜂鳥(niǎo)E200處理器SoC總線 214
12.6　總結(jié) 216

第 13章不得不說(shuō)的故事——中斷和異常 217

13.1　中斷和異常概述 218
13.2　RISC-V架構(gòu)異常處理機(jī)制 221
13.3　RISC-V架構(gòu)中斷定義 226
13.4　RISC-V架構(gòu)異常相關(guān)CSR寄存器 232
13.5　蜂鳥(niǎo)E200異常處理的硬件實(shí)現(xiàn) 232

第 14章最不起眼的，其實(shí)是最難的——調(diào)試機(jī)制 246

14.1　調(diào)試機(jī)制概述 247
14.2　RISC-V架構(gòu)的調(diào)試機(jī)制 249
14.3　蜂鳥(niǎo)E200調(diào)試機(jī)制的硬件實(shí)現(xiàn) 251
第 15章動(dòng)如脫兔，靜若處子——低功耗的訣竅 260

15.1　處理器低功耗技術(shù)概述 261
15.2　RISC-V架構(gòu)的低功耗機(jī)制 265
15.3　蜂鳥(niǎo)E200低功耗機(jī)制的硬件實(shí)現(xiàn) 265
15.4　總結(jié) 275

第 16章工欲善其事，必先利其器——RISC-V可擴(kuò)展協(xié)處理器 276

16.1　專用領(lǐng)域架構(gòu)DSA 277
16.2　RISC-V架構(gòu)的可擴(kuò)展性 278
16.3　蜂鳥(niǎo)E200的協(xié)處理器接口EAI 279
16.4　蜂鳥(niǎo)E200的協(xié)處理器參考示例 286

第三部分使用Verilog進(jìn)行仿真和在FPGA SoC原型上運(yùn)行軟件

第 17章冒個(gè)煙先——運(yùn)行Verilog仿真測(cè)試 292

17.1　E200開(kāi)源項(xiàng)目的代碼層次結(jié)構(gòu) 293
17.2　E200開(kāi)源項(xiàng)目的測(cè)試用例 294
17.3　E200開(kāi)源項(xiàng)目的測(cè)試平臺(tái)（TestBench） 298
17.4　在Verilog TestBench中運(yùn)行測(cè)試用例 299

第 18章套上殼子上路——實(shí)現(xiàn)SoC和FPGA原型 302

18.1　Freedom E310 SoC簡(jiǎn)介 303
18.2　HBird-E200-SoC簡(jiǎn)介 304
18.3　HBird-E200-SoC FPGA原型平臺(tái) 311
18.4　蜂鳥(niǎo)E200專用FPGA開(kāi)發(fā)板 320

第 19章畫(huà)龍點(diǎn)睛——運(yùn)行和調(diào)試軟件示例 321

19.1　Freedom-E-SDK平臺(tái)簡(jiǎn)介 322
19.2　SIRV-E-SDK平臺(tái)簡(jiǎn)介 323
19.3　使用SIRV-E-SDK運(yùn)行示例程序 325
19.4　使用GDB和OpenOCD調(diào)試示例程序 328
19.5　Windows圖形化IDE開(kāi)發(fā)工具 331

第 20章是騾子是馬？拉出來(lái)遛遛——運(yùn)行跑分程序 332

20.1　跑分程序簡(jiǎn)介 333
20.2　Dhrystone簡(jiǎn)介 333
20.3　運(yùn)行Dhrystone Benchmark 335
20.4　CoreMark簡(jiǎn)介 337
20.5　運(yùn)行CoreMark Benchmark 338
20.6　總結(jié)與比較 340
附錄部分 RISC-V架構(gòu)詳述附錄A RISC-V架構(gòu)指令集介紹 342

附錄B RISC-V架構(gòu)CSR寄存器介紹 374

附錄C RISC-V架構(gòu)的PLIC介紹 384

附錄D 存儲(chǔ)器模型背景介紹 392

附錄E 存儲(chǔ)器原子操作指令背景介紹 397

附錄F RISC-V指令編碼列表 400

附錄G RISC-V偽指令列表 404