內容簡介
基於FPGA的計算機體系結構實踐教程這是針對計算機科學與技術專業的計算機組成與體系結構綜合課程實驗而設計編寫的教材，以機器並行執行為主要特徵來研究計算機系統的設計和實現。全書共分6章。第1章詳細介紹計算機的組成、層次結構；第2章詳細介紹並行計算機體系結構；第3章簡單介紹QuartusⅡ8.O軟體及仿真軟體ModelSim的使用方法；第4章通過對基本運算器、多通路運算器、FIFO、Cache控制器實例的實現，分析計算機各個關鍵部件的工作方式和相互關係，進而介紹基於CISC、RISC技術模型機的設計與實現；第5章介紹基於FPGA的12個並行開發實驗設計，引領讀者快速掌握並行的設計原理和技巧；第6章是綜合實驗部分，循序漸進地講解了3個實例系統的設計。通過對《基於FPGA的計算機體系結構實踐教程》的學習與實踐，讀者可以對並行計算機體系結構的基本原理有一個清晰的概念和認識，從而掌握現代計算機硬體設計的關鍵技術。
《基於FPGA的計算機體系結構實踐教程》可作為普通高等學校計算機科學與技術、信息安全、電子信息工程、通信工程、自動化等專業學生的教材，也可作為從事計算機體系結構研發的科研人員的參考書。
圖書目錄
第1章 緒論
1.1 計算機系統的組成
1.1.1 計算機硬體的組成
1.1.2 計算機軟體的組成
1.2 計算機系統的層次結構
1.2.1 計算機系統的多級層次結構
1.2.2 軟體與硬體的邏輯等價性
1.3 計算機的工作過程
第2章 並行計算機體系結構
2.1 並行的概念
2.2 提高並行性的技術途徑
2.3 並行計算機系統的性能度量
2.3.1 計算機的速度
2.3.2 並行計算機的速度
2.3.3 並行計算機的加速比和效率
2.4 並行計算機的發展
第3章 常用FPGA開發工具
3.1 硬體開發工具QuartusⅡ8.0
3.1.1 QuartusⅡ8.0簡介
3.1.2 QuartusⅡ8.0設計流程
3.1.3 QuartusⅡ設計方法
3.1.4 QuartusⅡ功能詳解
3.1.5 時序約束與分析
3.1.6 設計最佳化
3.1.7 SignalTapⅡ
3.1.8 實例講解
3.2 ModelSim仿真工具
3.2.1 ModelSim簡介
3.2.2 基本仿真步驟
3.2.3 ModelSim各界面介紹
3.2.4 ModelSim調試功能
3.2.5 實例講解
第4章 計算機體系結構基礎實驗
4.1 運算器
4.1.1 基本運算器實驗
4.1.2 多通路的運算器與暫存器堆設計實驗
4.2 存儲系統
4.2.1 FIFO先進先出存儲器實驗
4.2.2 Cache控制器設計實驗
4.3 指令系統
4.3.1 基於CISC技術的模型計算機設計實驗
4.3.2 基於RISC技術的模型計算機設計實驗
第5章 基於FPGA的並行開發實例
5.1 4位二進制並行加法器設計實例
5.2 16位乘法器實驗
5.3 6位並行最佳化平方器實驗
5.4 並行最佳化的3×3矩陣乘法器
5.5 簡單循環冗餘校驗並行運算
5.6 Rake接收機的設計實驗
5.7 簡單並行CORDIC算法的設計
5.8 基於FPGA實現的多路PWM設計
5.9 基於FPGA的並行DDS
5.10 並行結構FIR濾波器
5.11 並行IIR濾波器的實驗設計
5.12 3DES加/解密流水線模式的設計
第6章 並行計算機設計
6.1 以時間並行性為特徵的計算機系統
6.1.1 具有指令預取功能的模型機設計實驗
6.1.2 具有三級流水的模型機設計實驗
6.2 以指令並行性為特徵的計算機系統
6.2.1超標量處理機
6.2.2 具有兩條流水線的超標量模型機設計實驗
附錄 實驗硬體平台及軟體環境使用說明
附錄A TD-CMA系統硬體環境
附錄B 軟體使用說明
附錄C DE2開發平台
附錄D 實用晶片介紹
參考文獻
