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內(nèi)容簡介

　　FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）是在PAL、GAL等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。它作為專用集成電路（ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制電路出現(xiàn)，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。本書從數(shù)字電路基礎(chǔ)講起，接著向讀者介紹硬件描述語言Verilog HDL的用法，然后選擇8位計算機(jī)系統(tǒng)——GAME BOY掌上游戲機(jī)作為實戰(zhàn)項目，向大家詳細(xì)介紹CPU內(nèi)核和外設(shè)的架構(gòu)和設(shè)計，引導(dǎo)讀者設(shè)計兼容的硬件。本書介紹了基本的計算機(jī)架構(gòu)；如何實現(xiàn)CPU基本的計算功能，再實現(xiàn)更為復(fù)雜的程序控制；視頻發(fā)生器和音頻發(fā)生器的使用方法和實現(xiàn)方法；一些用于輔助加速相關(guān)硬件設(shè)計的比較有效的仿真和調(diào)試工具；現(xiàn)代CPU技術(shù)的發(fā)展和限制。本書適合電子、信息工程、通信工程、自動化、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等相關(guān)專業(yè)高校學(xué)生閱讀，也適合電子工程師和想學(xué)習(xí)FPGA使用方法的電子愛好者閱讀。？

作者簡介

　　張文挺亞德諾半導(dǎo)體公司數(shù)字信號處理器軟件應(yīng) 用工程師、《無線電》雜志作者、開源愛好者。在《無線電》雜志上撰寫項目制作教程近 10 年，發(fā)表了STM32、FPGA 等熱門平臺的入門教程。曾獲 ADI 杰出貢獻(xiàn)獎、MC-REU優(yōu)秀論文海報獎等獎項，參與多個開源軟硬件項目開發(fā)，在開源半導(dǎo)體協(xié)會會議上發(fā)表過演講。

圖書目錄

第 1章軟件之下的世界
1．1　什么是 FPGA
1．1．1　FPGA有什么功能？
1．1．2　FPGA與單片機(jī)有可比性嗎？
1．1．3　學(xué)習(xí)FPGA有什么意義？
1．2　邏輯門和可編程邏輯門
1．2．1　74系列芯片
1．2．2　CPLD和FPGA
1．2．3　如何選擇FPGA芯片
1．3　FPGA與游戲機(jī)
第　2章數(shù)字電路基礎(chǔ)
2．1　數(shù)字的表示
2．1．1　進(jìn)制
2．1．2　無符號整數(shù)類型
2．1．3　有符號整數(shù)類型
2．1．4　定點(diǎn)類型
2．1．5　浮點(diǎn)類型
2．1．6　BCD編碼
2．1．7　總結(jié)
2．2　組合邏輯
2．2．1　邏輯說明舉例
2．2．2　搭建電路
2．2．3　使用Xilinx FPGA搭建
2．3　時序邏輯
2．3．1　鎖存器與觸發(fā)器
2．3．2　實例1 ：燈
2．3．3　實例2 ：計數(shù)器
2．3．4　總結(jié)
2．4　狀態(tài)機(jī)
2．4．1　什么是狀態(tài)機(jī)
2．4．2　用邏輯電路實現(xiàn)狀態(tài)機(jī)
2．5　Verilog語法基礎(chǔ)
2．5．1　程序模塊
2．5．2　模塊參數(shù)
2．5．3　內(nèi)部信號定義
2．5．4　表達(dá)式和運(yùn)算符
2．5．5　數(shù)值表示
2．5．6　程序語句assign
2．5．7　程序語句always
2．5．8　練習(xí)
2．6　Verilog語法應(yīng)用
2．6．1　上一節(jié)練習(xí)答案
2．6．2　Verilog中的其他語句
2．6．3　Verilog中的雙向信號
2．6．4　仿真
2．6．5　使用Intel FPGA
2．6．6　使用Xilinx FPGA
2．6．7　總結(jié)
第　3章 CPU
3．1　存儲程序與假想CPU
3．1．1　上節(jié)作業(yè)
3．1．2　CPU是做什么的
3．1．3　CPU執(zhí)行的程序
3．1．4　CPU的存儲
3．2　SM83 CPU介紹
3．2．1　LR35902簡介
3．2．2　SM83指令集架構(gòu)
3．2．3　SM83指令編碼
3．2．4　關(guān)于指令集設(shè)計
3．2．5　作業(yè)
3．3　實現(xiàn)CPU基本部件
3．3．1　目標(biāo)
3．3．2　分析
3．3．3　設(shè)計數(shù)據(jù)路徑
3．3．4　設(shè)計控制單元
3．3．5　總結(jié)
3．4　實現(xiàn)CPU數(shù)據(jù)路徑
3．4．1　設(shè)計
3．4．2　實現(xiàn)數(shù)據(jù)路徑
3．4．3　實現(xiàn)指令內(nèi)存
3．4．4　實現(xiàn)寄存器組
3．4．5　實現(xiàn)算術(shù)邏輯單元
3．4．6　實現(xiàn)主數(shù)據(jù)路徑
3．4．7　總結(jié)
3．5　實現(xiàn)CPU控制單元
3．5．1　控制單元
3．5．2　控制單元模塊定義
3．5．3　狀態(tài)機(jī)框架
3．5．4　取操作碼階段/取立即數(shù)階段
3．5．5　執(zhí)行階段
3．5．6　測試程序
3．5．7　仿真
3．6　SM83設(shè)計細(xì)節(jié)
3．6．1　SM83微架構(gòu)設(shè)計
3．6．2　設(shè)計建議
3．6．3　總結(jié)
第　4章外圍
4．1　視頻信號
4．1．1　像素數(shù)據(jù)
4．1．2　視頻掃描
4．1．3　視頻信號
4．1．4　用FPGA產(chǎn)生視頻信號
4．1．5　總結(jié)
4．2　視頻發(fā)生器介紹
4．2．1　圖像的來源
4．2．2　圖層
4．2．3　背景
4．2．4　精靈
4．2．5　窗口
4．2．6　使用
4．2．7　程序模板
4．2．8　背景圖層顯示
4．2．9　窗口顯示
4．2．10　精靈顯示
4．2．11　寄存器設(shè)定
4．2．12　總結(jié)
4．3　視頻發(fā)生器設(shè)計
4．3．1　大體設(shè)計
4．3．2　實現(xiàn)
4．3．3　總結(jié)
4．4　音頻信號
4．4．1　聲波的數(shù)字表示
4．4．2　PCM的傳輸
4．4．3　I2S/DSP的實現(xiàn)
4．4．4　AC Link的實現(xiàn)
4．4．5　總結(jié)
4．5　音頻發(fā)生器介紹
4．5．1　GB PSG的基本介紹
4．5．2　GB PSG的功能和使用方法
4．5．3　總結(jié)
4．6　音頻發(fā)生器實現(xiàn)
4．6．1　CPU接口和寄存器
4．6．2　方波通道
4．6．3　采樣通道和雜波通道
4．6．4　總結(jié)
4．7　定時器
4．7．1　定時器的功能和使用方法
4．7．2　定時器模塊接口
4．7．3　總線讀寫
4．7．4　定時功能實現(xiàn)
4．7．5　總結(jié)
4．8　總線互聯(lián)
4．8．1　8080總線
4．8．2　Verilog 8080總線互聯(lián)
4．9　DMA
4．9．1　GB的DMA
4．9．2　GB的總線
4．9．3　Verilator工具介紹
4．9．4　使用Verilator工具
4．9．5　使用C++配合Verilator進(jìn)行仿真
4．9．6　使用C++擴(kuò)展Verilator仿真
4．9．7　配合Shell腳本實現(xiàn)基本的單元測試
4．9．8　總結(jié)
第　5章現(xiàn)代計算機(jī)架構(gòu)
5．1　RISC-V基礎(chǔ)指令集
5．1．1　RISC處理器的歷史
5．1．2　RISC-V架構(gòu)簡介
5．1．3　RISC-V指令集模塊
5．1．4　RISC-V基礎(chǔ)指令集：RV32I
5．1．5　ISA設(shè)計要點(diǎn)
5．1．6　總結(jié)
5．2　緩存與內(nèi)存層級
5．2．1　簡介
5．2．2　內(nèi)存層級
5．2．3　緩存的設(shè)計
5．2．4　總結(jié)
5．3　虛擬內(nèi)存與權(quán)限層級
5．3．1　簡介
5．3．2　虛擬內(nèi)存
5．3．3　RISC-V虛擬內(nèi)存
5．3．4　權(quán)限層級
5．3．5　總結(jié)
5．4　超標(biāo)量與亂序執(zhí)行
5．4．1　CPU架構(gòu)與CPU微架構(gòu)
5．4．2　常見的CPU微架構(gòu)設(shè)計
5．5　現(xiàn)代CPU設(shè)計制約
5．5．1　摩爾定律
5．5．2　縮放定律
5．5．3　黑暗之硅
5．5．4　總結(jié)
第　6章最后的話
6．1　總結(jié)
6．1．1　回顧
6．1．2　成果
6．1．3　在這之后