計算機系統(tǒng)綜合課程設計

內(nèi)容概要

　　《計算機課程設計與綜合實踐規(guī)劃教材·計算機系統(tǒng)綜合課程設計》立足系統(tǒng)，軟硬結(jié)合，鼓勵創(chuàng)新，注重實踐，以一個實際的SoC（片上系統(tǒng)）系統(tǒng)的設計為例，介紹了如何進行軟硬件協(xié)同設計。具體敘述了一個帶有可執(zhí)行31條MIPS指令的CPU和若干接口部件所組成的SoC芯片MiniSys的設計過程，以及在該芯片上運行的BIOS與匯編器的設計方法。讀者通過本教材的學習，不僅學習了實際的簡單嵌入式SoC系統(tǒng)MiniSys從硬件到軟件的整個開發(fā)過程，還能加深對計算機系統(tǒng)的原理與設計方法的理解?！　　队嬎銠C課程設計與綜合實踐規(guī)劃教材·計算機系統(tǒng)綜合課程設計》可作為高等院校計算機專業(yè)計算機系統(tǒng)綜合課程設計的教材，對工程技術(shù)人員也具有參考價值。

書籍目錄

第1章　概述1.1　計算機系統(tǒng)概述1.1.1　計算機系統(tǒng)的組成1.1.2　計算機存儲結(jié)構(gòu)類型1.1.3　計算機指令集類型1.1.4　單周期、多周期和流水線處理器1.2　嵌入式系統(tǒng)與軟硬件協(xié)作設計1.2.1　嵌入式系統(tǒng)概述1.2.2　SoC技術(shù)及其發(fā)展1.2.3　軟硬件協(xié)同設計1.3　目標系統(tǒng)MiniSys概述思考題第2章　MiniSys CPU設計2.1　MiniSys CPU結(jié)構(gòu)2.1.1　MiniSys CPU體系結(jié)構(gòu)2.1.2　MiniSys CPU的寄存器組2.1.3　MiniSys的指令系統(tǒng)2.1.4　MiniSys指令執(zhí)行過程分析2.2　MiniSys CPU設計2.2.1　取指單元的設計2.2.2　控制單元的設計2.2.3　譯碼單元及寄存器組的設計2.2.4　執(zhí)行單元的設計2.2.5　存儲單元的設計2.2.6　頂層文件的設計思考題第3章　MiniSys接口部件設計3.1　I／O接口模塊設計3.1.1　I／O端口地址與I／O地址空間設計3.1.2　MiniSysBus與總線控制模塊設計3.2　中斷模塊設計3.2.1　MiniSys的中斷系統(tǒng)3.2.2　中斷控制邏輯的設計3.3　常規(guī)接口部件的設計3.3.1　4位7段LED數(shù)碼管控制器3.3.2　4×4鍵盤控制器3.3.3　定時／計數(shù)器3.3.4　PWM控制器3.3.5　UART串行通信控制器3.3.6　看門狗控制器思考題第4章　BIOS設計4.1　堆棧的實現(xiàn)4.2　810S的基本功能4.2.1　810S及其基本功能4.2.2　810S程序的設計4.3　BIOS基本功能設計4.3.1　初始化模塊4.3.2　7段LED數(shù)碼管顯示模塊4.3.3　鍵盤功能模塊思考題第5章　匯編器的設計5.1　MiniSys匯編語言程序設計5.1.1　匯編偽指令5.1.2　匯編程序結(jié)構(gòu)5.1.3　中斷處理程序設計5.1.4　MiniSys程序編程還需注意的問題5.2　MiniSys匯編語言匯編器5.2.1　MiniSys匯編基礎5.2.2　一個簡易匯編器程序思考題第6章　綜合測試與驗證第7章　高級設計討論第8章　Verilog HDL語言基礎附錄A QuartusⅡ工具的使用附錄B “計算機系統(tǒng)綜合設計”設計報告參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章　概述　　1.1　計算機系統(tǒng)概述　　1.1.1　計算機系統(tǒng)的組成　　2.計算機的系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)　　硬件系統(tǒng)只是計算機系統(tǒng)的物理基礎，必須配備各種軟件才能做人們想要它們做的事情。計算機系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)包括為了運行、管理和維護計算機而編制的各種程序的總和，它分為系統(tǒng)軟件和應用軟件。系統(tǒng)軟件包括基本輸入輸出系統(tǒng)（BIOS）、操作系統(tǒng)和支撐軟件。其中BIOS在開機的時候完成硬件自檢、啟動操作系統(tǒng)的功能，并負責向上層軟件提供控制硬件的簡單接口。操作系統(tǒng)負責管理和保護計算機系統(tǒng)的各種資源，它通過進程管理、作業(yè)管理、內(nèi)存管理、設備管理、文件管理等幾大模塊不僅有效地管理、利用和保護了系統(tǒng)資源，還向用戶或程序員提供了便捷的操作界面和編程接口。另外，現(xiàn)代操作系統(tǒng)充分利用處理器的資源，通過各項虛擬技術(shù)為用戶提供了一個比實際裸機更為強大的虛擬計算機，例如多任務系統(tǒng)中，單處理器微機被虛擬成多個處理器，而請求頁式、請求段式存儲管理，使得虛擬存儲的容量也遠遠大于實際內(nèi)部存儲器的容量?！　∮嬎銠C系統(tǒng)可以采用二進制機器指令碼直接編程，這樣寫出的程序執(zhí)行效率較高，而且代碼量小。但是這種方法不容易記住指令碼，也很難在今后進行代碼維護。為了方便程序員編程，逐漸形成了帶有指令助記符的匯編語言和各種更接近自然語言的高級語言，如BASIC、C、C++、Delphi等。這些語言并不能被機器自動識別，必須有專門的軟件將其翻譯成機器能懂的機器碼，這就需要編譯系統(tǒng)。除此以外，還有幫助編程人員的調(diào)試軟件與文字編輯軟件、管理大量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件以及為了擴大計算機的功能而事先編好的各種標準子程序所組成的程序庫、中間件等。所有這些就組成了系統(tǒng)軟件中的支撐軟件。

編輯推薦

　　1．先進的理念：全書立足系統(tǒng)、軟硬結(jié)合、鼓勵創(chuàng)新、重于實踐，是國內(nèi)少有的全面介紹SoC硬件和系統(tǒng)軟件設計的書籍?！　?．實用的編排：全書以一個實際的SoC（片上系統(tǒng)）設計為例，介紹了如何進行軟硬件協(xié)同設計。讀者學習的過程就是自行設計一個簡單SoC的過程?！　?．翔實的內(nèi)容：全書給出了設計中的詳細原理和結(jié)構(gòu)框圖，并給出了經(jīng)過調(diào)試通過的絕大部分軟、硬件代碼和詳細的注釋，利于讀者學習?！　?．分層次的思考題：課后思考題分為多種層次，適合不同基礎的讀者根據(jù)思考題從不同角度完善書中設計，鼓勵基礎好的讀者進行創(chuàng)新性的設計和探索。適合作為高校計算機專業(yè)相關課程的教學。　　5．圖文并茂：大量配置的圖形能夠言簡意賅地揭示書中要表達的內(nèi)容，為讀者提供方便?！　?．理論與實踐的結(jié)合：讀者通過《計算機課程設計與綜合實踐規(guī)劃教材·計算機系統(tǒng)綜合課程設計》的學習，不僅學會一個實際的簡單嵌入式SoC系統(tǒng)MiniSys從硬件到軟件的整個開發(fā)過程，還能加深對計算機系統(tǒng)的原理與設計方法的理解。

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