計算機組成原理與接口技術：基于MIPS架構（第2版）

第1章計算機基礎

1.1計算機發(fā)展簡史

1.2計算機系統(tǒng)構成

1.2.1中央處理器CPU

1.2.2總線

1.2.3存儲器

1.2.4輸入/輸出接口

1.2.5輸入/輸出設備

1.3計算機工作原理

1.4計算機系統(tǒng)結構模型

1.5計算機系統(tǒng)中的信息表示

1.5.1不同數制及其相互轉換

1.5.2整數在計算機中的表示

1.5.3小數在計算機中的表示

1.5.4字符在計算機中的表示

1.6計算機運算基礎

1.6.1無符號數運算

1.6.2符號數運算

1.6.3浮點數運算

1.7計算機系統(tǒng)中數據的存儲

1.7.1存儲字節(jié)序

1.7.2C語言數據

本章小結

思考與練習

第2章匯編語言

2.1計算機語言

2.2計算機指令架構

2.3MIPS匯編指令一般格式

2.4MIPS指令操作數

2.4.1寄存器操作數

2.4.2存儲器操作數

2.4.3立即數

2.5MIPS指令編碼

2.5.1R型指令

2.5.2I型指令

2.5.3J型指令

2.6常用MIPS匯編指令

2.6.1數據傳送指令

2.6.2算術運算指令

2.6.3位運算指令

2.6.4程序控制類指令

2.7子程序原理

2.7.1子程序相關指令

2.7.2棧

2.7.3子程序嵌套調用

2.7.4程序的存儲映像

2.8字符數據處理

2.9尋址原理

2.9.1操作數尋址

2.9.2指令尋址

2.10編譯、匯編、鏈接、裝載過程

2.10.1編譯

2.10.2匯編

2.10.3鏈接

2.10.4裝載

2.11匯編程序設計

2.11.1偽指令

2.11.2宏指令

2.11.3系統(tǒng)功能調用

2.11.4匯編程序設計舉例

2.12Intel x86微處理器指令集簡介

本章小結

思考與練習


第3章微處理器

3.1微處理器基本結構

3.2單周期簡單指令集MIPS微處理器設計

3.2.1簡單指令集MIPS微處理器數據通路

3.2.2簡單指令集MIPS微處理器控制器

3.2.3簡單指令集MIPS微處理器典型指令執(zhí)行過程

3.3微處理器新技術

3.3.1流水線技術

3.3.2超標量技術

3.3.3多核處理器

3.4微處理器異常處理機制

3.4.1異常事件識別

3.4.2斷點保存和返回

3.4.3異常處理程序進入方式

3.5微處理器外部接口

3.5.1Intel x86微處理器外部接口示例

3.5.2嵌入式微處理器外部接口示例

3.6MicroBlaze微處理器簡介

3.6.1指令架構

3.6.2寄存器

3.6.3外部接口

3.6.4最小系統(tǒng)

本章小結

思考與練習

第4章存儲系統(tǒng)

4.1分級存儲系統(tǒng)

4.2高速緩存

4.2.1映射策略

4.2.2讀策略

4.2.3寫策略

4.2.4替換策略

4.3虛擬存儲器

4.3.1內存分段管理

4.3.2內存分頁管理

4.3.3內存段頁式管理

4.3.4分頁虛擬存儲器管理

4.4存儲系統(tǒng)分級協(xié)同

4.5實例

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思考與練習

第5章總線技術

5.1計算機總線結構

5.1.1單總線結構

5.1.2雙總線結構

5.1.3多總線結構

5.2總線技術基礎

5.2.1分類

5.2.2性能指標

5.2.3總線通信流程

5.2.4仲裁策略

5.2.5信息傳輸與錯誤檢測

5.2.6定時方式

5.2.7操作類型

5.3AXI片內總線

5.3.1AXI總線結構

5.3.2AXI總線信號

5.3.3AXI總線操作時序

5.4PCI局部總線

5.4.1PCI總線信號

5.4.2PCI總線時序

5.5常見外部總線簡介

5.5.1SATA總線

5.5.2USB通用串行總線

5.5.3UART通用異步串行通信總線

5.5.4SPI串行外設總線

5.5.5I2C總線

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思考與練習

第6章半導體存儲器接口

6.1半導體存儲芯片分類

6.2典型存儲芯片

6.2.1異步SRAM存儲芯片

6.2.2NOR Flash存儲芯片

6.2.3NAND Flash存儲芯片

6.2.4同步SSRAM存儲芯片

6.2.5SDRAM存儲芯片

6.2.6DDR2 SDRAM存儲芯片

6.3存儲器接口設計

6.3.1存儲容量擴展

6.3.2存儲空間映射

6.3.3存儲器組織結構

6.3.4多類型數據訪問存儲器接口

6.4存儲控制器

6.4.1AXI EMC存儲控制器

6.4.2DRAM存儲控制器

6.5內存條簡介

本章小結

思考與練習

第7章I/O接口

7.1接口基本概念

7.1.1接口功能

7.1.2接口構成

7.1.3I/O接口數據傳送方式

7.1.4接口電路數據傳送控制方式

7.2I/O尋址

7.2.1獨立I/O尋址

7.2.2存儲器映像I/O尋址

7.3端口讀寫指令及函數

7.3.1端口讀寫匯編指令

7.3.2Standalone BSP C語言端口讀寫函數

7.4I/O接口總線控制邏輯

7.4.1地址總線

7.4.2數據總線

7.4.3控制總線

7.5常用數字并行I/O設備接口

7.5.1獨立開關接口

7.5.2獨立發(fā)光二極管接口

7.5.3矩陣鍵盤接口

7.5.4七段數碼管接口

7.5.5LED點陣接口

7.6模擬設備并行I/O接口

7.6.1ADC1210簡介

7.6.2ADC1210接口

7.7通用并行I/O接口

7.7.1GPIO IP核

7.7.2Standalone BSP GPIO宏定義

7.7.3GPIO應用示例

7.8外設控制器

7.8.1AXI總線EPC

7.8.2EPC應用示例

本章小結

思考與練習

第8章中斷技術

8.1中斷控制器構成

8.1.1中斷請求信號保持與清除

8.1.2中斷源識別

8.1.3中斷優(yōu)先級

8.1.4中斷控制

8.2中斷控制器AXI INTC

8.2.1基本結構

8.2.2中斷處理流程

8.2.3中斷信號時序

8.2.4應用電路

8.2.5編程控制

8.3微處理器中斷響應過程

8.3.1微處理器中斷響應一般過程

8.3.2MicroBlaze中斷響應過程

8.3.3中斷控制程序

8.4中斷控制相關C語言程序設計基礎

8.4.1mbgcc編譯器中斷服務程序定義

8.4.2Standalone BSP MicroBlaze中斷相關API函數

8.4.3Standalone BSP INTC相關宏定義

8.4.4AXI INTC普通中斷模式中斷控制程序設計

8.4.5AXI INTC快速中斷模式中斷控制程序設計

8.5中斷應用示例

8.5.1GPIO中斷

8.5.2定時器中斷

8.5.3SPI總線接口中斷

8.5.4多中斷源應用示例

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思考與練習題

第9章DMA技術

9.1DMA傳輸基本原理

9.1.1DMA傳輸系統(tǒng)

9.1.2DMA傳輸方向

9.1.3DMA傳輸模式

9.1.4DMA傳輸流程

9.1.5DMA響應條件

9.2DMA控制器

9.2.1AXI CDMA結構

9.2.2AXI CDMA控制流程

9.2.3Standalone BSP CDMA宏定義

9.3CDMA應用示例

9.3.1UARTLite IP核簡介

9.3.2簡單DMA傳輸

9.3.3分散/聚集DMA傳輸

本章小結

思考與練習題

第10章人機接口

10.1圖形顯示輸出設備

10.1.1液晶顯示器

10.1.2液晶顯示屏接口

10.1.3液晶顯示器接口標準

10.1.4顯示設備標準

10.2VGA接口控制器

10.2.1VGA時序

10.2.2VGA控制器

10.2.3VGA控制器設計

10.2.4AXI TFT控制器

10.2.5顯示應用示例

10.3鍵盤及鼠標輸入設備

10.3.1鍵盤

10.3.2鼠標

10.4PS/2協(xié)議

10.4.1PS/2設備到計算機的通信

10.4.2計算機到PS/2設備的通信

10.4.3PS/2控制器

10.4.4鍵盤控制程序示例

10.4.5鼠標控制程序示例

本章小結

思考與練習

附錄常用MIPS整數指令編碼

參考文獻