查字典图书网
查字典图书网
本章中，我们首先着手设计CPU、内存、I/O以及它们之间的连接总线，随后使用硬件描述语言Verilog HDL进行实现。最终将这些模块组合，形成一台简单的计算机。 本章最大的特点是使用硬件描述语言实现计算机的各个基础部件，并详细讲解制作过程。通过学习本章内容，我们不仅可以理解计算机的各组成要素，还... 查看全部[ 1.1 序 ]
本节将介绍计算机系统的构成要素及其功能。 什么是计算机 计算机是根据程序进行运算和数据处理的计算机器。近年来，随着PC（Personal Computer，个人电脑）在普通家庭中的广泛普及，计算机对我们的生活产生了深远的影响。如今，不仅是PC，与我们生活息息相关的手机、家电等也广泛应用了计算机。... 查看全部[ 1.2 计算机系统 ]
本节将介绍数字电路的基础知识。数字电路是利用数字信号的电子电路。近年来，绝大多数的计算机都是基于数字电路实现的。 1.3.1 什么是数字电路 数字电路是利用两种不连续的电位来表示信息的电子电路。数字电路中的电源电压H （High，高）电平、接地电压L（Low，低）电平分别代表1 和0，以此实... 查看全部[ 1.3 数字电路基础 ]
本节将讲述Verilog HDL 语言的基础知识， 也会一并介绍基于Icarus Verilog 和GTKWave 的仿真环境。本书使用的Verilog HDL 是基于Verilog HDL 2001 标准的语言规范。这一节主要说明Verilog HDL 的基础语法，读者们可以跳跃阅读，在读写代码需... 查看全部[ 1.4 Verilog HDL 语言 ]
本节将介绍本章即将制作的系统，同时也会对本章中代码的阅读方法、全局通用的宏进行说明。 1.5.1 目标系统整体介绍 AZPR SoC 是以AZ Processor 为中心，结合存放程序的ROM（Read Only Memory）、测量时间的计时器、串口通信的UART（Universal A... 查看全部[ 1.5 系统蓝图 ]
本节介绍总线的设计与实现。总线是将CPU、内存和I/O 相互连接的共享通道。因为总线和本章所有电路都有关连，所以我们先来制作。 1.6.1 总线的设计 本书设计的总线主控为4 通道，总线从属为8 通道。总线的信号线如表1-14 所示。 表1-14 总线信号线 通过总线访问时，需要预先确... 查看全部[ 1.6 总线的设计与实现 ]
本节将介绍存放数据和程序的存储器的设计与实现。制作存储器用到了FPGA 的RAM 区域。 1.7.1 FPGA 的RAM 区域 许多FPGA 都有可供用户自由使用的RAM 区域。赛灵思生产的FPGA 称之为块RAM，大小从几千字节到几兆字节不等。在第2 章将要设计的电路板上搭载的Spart... 查看全部[ 1.7 存储器的设计与实现 ]
本节将对CPU 的设计与实现进行说明。首先讲述流水线处理技术的概要和实现方法，然后设计并实现AZ Processor。 1.8.1 关于CPU 流水线处理 流水线处理是一种提高CPU 的处理性能的技术。所谓流水线处理，是将处理操作分为多个阶段，然后像流水线作业一样执行。图1-84 展示... 查看全部[ 1.8 AZ Processor 的设计与实现 ]
本节讲解I/O 的设计与实现。本节要设计的I/O 有三种，分别是测量时间用的定时器、串口通信规范UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter），以及控制LED、开关用的GPIO（General Purpose Input Output）。它们都是最... 查看全部[ 1.9 I/O 的设计与实现 ]
本节中，我们将做好的CPU、内存，以及各种I/O 使用总线连接，完成AZPR SoC 的制作。首先，我们要制作名为chip 的模块，该模块中使用总线连接CPU、内存与I/O。然后， 我们制作为chip 提供时钟与复位功能的时钟模块。最后，制作将chip 与时钟模块相连的顶层模块。 1.10.1 ... 查看全部[ 1.10 AZPR SoC 整体连接 ]
本节对制作完成的AZPR SoC 的仿真进行讲解。我们首先要为仿真编写仿真模型和Testbench，然后讲解使用Icarus Verilog 进行仿真的方法。 1.11.1 仿真模型的编写 对整个系统进行仿真时，需要准备FPGA 中使用的DCM 和内存模型。虽然可以使用FPGA 厂商发布的... 查看全部[ 1.11 AZPR SoC 的仿真 ]
本章中，我们设计了CPU、内存、I/O，以及它们的连接总线，制作了一个简单的计算机系统SoC。全章的讲解都围绕着一个中心——到底如何去实现。 本章涉及的计算机系统背景知识非常丰富，讲解时一语带过的部分也比较多。但是， 我们认为在探索学术知识的本质时，实际“动手制作”是非常重要的一环。希望本章的内... 查看全部[ 1.12 本章总结 ]