內容簡介
掌握計算機系統基本工作原理，理解計算機硬軟體系統相互作用關係是對高等學校計算機專業學生的核心要求，計算機專業的課程體系中設定了一系列課程來幫助他們達到這一要求。本書試圖通過實驗手段，從動手實踐的角度，培養學生設計和實現硬軟體基本完整的計算機系統能力。
本書緊緊圍繞計算機硬體系統核心課程的教學目的，在清華大學計算機系自主開發的教學實驗計算機硬體平台上，設計了驗證性、設計性和綜合性三個層次的計算機硬體系統實驗，由淺入深，由部件到系統，逐步引導學生設計完成自己的計算機系統。全部實驗採用統一的硬體平台、統一的指令系統完成，且配置了功能豐富的多個軟體系統。實驗均在FPGA晶片上通過硬體描述語言編程實現，手段先進。
本書可供高等學校計算機專業學生學習“計算機組成原理”等課程時作為實驗教材使用，也可供計算機專業工作人員及相關從業人員自學參考。
編輯推薦
《計算機硬體系統實驗教程(清華大學計算機系列教材)》由劉衛東、李山山、宋佳興所著，本書作為計算機硬體系統實驗教程，將以THINPAD教學計算機為實驗平台，介紹它的硬體和軟體系統的組成和功能，為方便學生學習，粗略介紹了硬體描述語言VHDL的基本知識和編程方法，然後，設計了一系列教學實驗，以指導學生在學習計算機硬體課程，尤其是計算機組成原理課程時進行選做。
目錄
第1章 THINPAD教學計算機硬體平台
1．1 概述
1．2 可程式邏輯器件簡介
1．2．1 可程式邏輯器件簡介
1．2．2 FPGA工作原理及內部結構
1．2．3 CPLD工作原理及內部結構
1．3 教學機總體結構
1．4 實驗晶片
1．4．1 FPGA晶片
1．4．2 CPLD晶片
1．5 存儲器
1．5．1 SRAM
1．5．2 Flash
1．6 匯流排
1．7 外部接口
第2章 THINPAD教學計算機軟體平台
2．1 概述
2．2 指令系統
2．2．1 教學計算機指令格式
2．2．2 教學計算機指令及功能
2．3 監控程式
2．3．1 監控程式簡介
2．3．2 監控程式框架
2．3．3 監控程式支持的命令
2．3．4 對中斷的支持
2．3．5 監控程式使用
2．4 模擬器
2．4．1 模擬器簡介
2．4．2 模擬器使用
2．5 彙編器Asselnbleler
2．6 終端程式Term
2．7 數據通信
第3章 VHDL硬體描述語言
3．1 概述
3．2 程式結構
3．2．1 基本結構
3．2．2 實體
3．2．3 結構體
3．2．4 配置
3．2．5 包集合
3．2．6 庫
3．2．7 結構體子結構
3．3 語言元素
3．3．1 標識符
3．3．2 數據對象
3．3．3 數據類型
3．3．4 運算符與操作符
3．3．5 屬性
3．4 基本描述語句
3．4．1 順序描述語句
3．4．2 並行描述語句
3．5 描述方式
3．5．1 行為描述
3．5．2 暫存器傳輸描述方式
3．5．3 結構化描述
第4章 開發環境
4．1 概述
4．2 ISE用戶界面
4．3 秒表設計實例
4．3．1 創建空白工程
4．3．2 添加源檔案
4．3．3 綜合與功能仿真
4．3．4 添加用戶約束
4．3．5 實現
4．3．6 配置
第5章 驗證性實驗
5．1 THCO MIPS指令系統實驗
5．1．1 實驗目的
5．1．2 實驗環境
5．1．3 實驗內容
5．1．4 實驗原理
5．1．5 主要實驗步驟
5．1．6 思考題
5．2 監控程式擴展實驗
5．2．1 實驗目的
5．2．2 實驗環境
5．2．3 實驗內容
5．2．4 實驗原理
5．2．5 主要實驗步驟
5．2．6 思考題
5．3 算術邏輯部件ALU實驗
5．3．1 實驗目的
5．3．2 實驗環境
5．3．3 實驗內容
5．3．4 實驗原理
5．3．5 主要實驗步驟
5．3．6 實驗數據
5．3．7 思考題
5．4 記憶體儲器系統實驗
5．4．1 實驗目的
5．4．2 實驗環境
5．4．3 實驗內容
5．4．4 實驗原理
5．4．5 主要實驗步驟
5．4．6 實驗數據
5．4．7 思考題
5．5 串列接口實驗
5．5．1 實驗目的
5．5．2 實驗環境
5．5．3 實驗內容
5．5．4 實驗原理
5．5．5 主要實驗步驟
5．5．6 實驗數據
5．5．7 思考題
5．6 VGA接口實驗
5．6．1 實驗目的
5．6．2 實驗環境
5．6．3 實驗內容
5．6．4 實驗原理
5．6．5 主要實驗步驟
5．6．6 實驗數據
5．6．7 思考題
5．7 PS2鍵盤接口控制器設計實驗
5．7．1 實驗目的
5．7．2 實驗環境
5．7．3 實驗內容
5．7．4 實驗原理
5．7．5 主要實驗步驟
5．7．6 實驗數據
5．7．7 思考題
5．8 Flash實驗
5．8．1 實驗目的
5．8．2 實驗環境
5．8．3 實驗內容
5．8．4 實驗原理
5．8．5 主要實驗步驟
5．8．6 實驗數據
5．8．7 思考題
5．9 控制器觀測實驗
5．9．1 實驗目的
5．9．2 實驗環境
5．9．3 實驗內容
5．9．4 實驗原理
5．9．5 主要實驗步驟
5．9．6 實驗數據
5．9．7 思考題
第6章 設計性實驗
6．1 多周期CPU實驗
6．1．1 實驗目的
6．1．2 實驗環境
6．1．3 實驗內容
6．1．4 實驗原理
6．1．5 主要實驗步驟
6．1．6 實驗測試及數據
6．1．7 思考題
6．2 指令流水CPU實驗
6．2．1 實驗目的
6．2．2 實驗環境
6．2．3 實驗內容
6．2．4 實驗原理
6．2．5 主要實驗步驟
6．2．6 實驗測試及數據
6．2．7 思考題
第7章 綜合性實驗
7．1 基於多周期CPU的計算機系統設計與實現
7．1．1 實驗目的
7．1．2 實驗環境
7．1．3 實驗內容
7．1．4 實驗原理
7．1．5 主要實驗步驟
7．1．6 實驗測試及數據
7．1．7 思考題
7．2 支持指令流水的計算機系統設計與實現
7．2．1 實驗目的
7．2．2 實驗環境
7．2．3 實驗內容
7．2．4 實驗原理
7．2．5 主要實驗步驟
7．2．6 實驗測試及數據
7．2．7 思考題
7．3 擴展：中斷
7．3．1 實驗目的
7．3．2 實驗環境
7．3．3 實驗內容
7．3．4 實驗原理
7．3．5 主要實驗步驟
7．3．6 實驗測試
7．3．7 思考題
7．4 擴展：雙機通信
7．5擴展：多道程式
7．6擴展：外部設備
7．7擴展：應用程式動態載入
附錄A 監控程式原始碼
附錄B CPLD中UART的原始碼
附錄C 實驗5．9所使用的控制器原始碼
