计算机系统设计(下册)——基于FPGA的SoC设计与实现-图书推荐
目录
第1章SoC设计概述
1.1SoC概述
1.2SoC的分类及基本组成
1.3SoC设计的发展趋势
1.3.1SoC设计技术的发展和挑战
1.3.2SoC设计方法的发展和挑战
1.3.3未来的SoC
1.4本书的目标和组织结构
第2章SoC设计流程
2.1软硬件协同设计
2.2基于标准单元的SoC设计流程
2.3基于FPGA的SoC设计流程
2.3.1SoCFPGA结构
2.3.2面向SoC的FPGA设计流程
2.3.3高层次综合
2.3.4VersalACAP和Vitis
2.4IP复用的设计方法
2.4.1IP的基本概念与分类
2.4.2IP设计的流程
2.4.3IP核的选择
第3章基于增强型MiniMIPS32处理器的SoC——MiniMIPS32_FullSyS
3.1MiniMIPS32_FullSyS的整体架构
3.2MiniMIPS32_FullSyS的地址空间划分与映射
3.2.132位MIPS处理器的虚拟地址空间
3.2.2MiniMIPS32_FullSyS的地址空间划分
3.2.3固定地址映射单元的设计与实现
3.2.4指令地址仲裁单元的设计与实现
3.3高速缓冲存储器
3.3.1高速缓冲存储器概述
3.3.2Cache的性能评价
3.3.3Cache的设计与实现
第4章AXI4总线接口及协议
4.1AXI4总线接口概述
4.2AXI4总线协议
4.2.1AXI4总线结构
4.2.2AXI4总线信号
4.2.3AXI4总线协议的握手机制
4.2.4AXI4总线协议的读操作时序
4.2.5AXI4总线协议的写操作时序
4.2.6突发传输机制
4.3基于AXI4的MiniMIPS32处理器设计与实现
4.3.1类SRAM接口到AXI4接口的转换
4.3.2MiniMIPS32处理器的封装
4.4AXIInterconnect简介
4.4.1AXIInterconnect的结构
4.4.2AXIInterconnect的互连结构
4.4.3AXIInterconnect的I/O接口信号
4.5基于AXIInterconnect的SoC设计与实现——增强型MiniMIPS32处理器的集成
第5章存储系统
5.1AXIBRAM控制器
5.1.1AXIBRAM控制器简介
5.1.2基于AXIInterconnect的SoC设计与实现——AXIBRAM控制器的集成
5.2非易失存储器Flash
5.2.1Flash存储器简介
5.2.2SPI接口
5.2.3SPIFlash（S25FL128S）
5.2.4AXIQuadSPI
5.2.5基于AXIInterconnect的MiniMIPS32_FullSyS设计——AXIQuadSPI的集成
第6章外部设备
6.1通用输入输出接口
6.1.1GPIO概述
6.1.2AXIGPIO简介
6.1.3基于AXIInterconnect的MiniMIPS32_FullSyS设计——AXIGPIO的集成
6.1.4AXIGPIO的功能验证
6.2UART控制器
6.2.1串口通信概述
6.2.2通用异步收发器（UART）
6.2.3UART传输协议
6.2.4AXIUartlite简介
6.2.5基于AXIInterconnect的MiniMIPS32_FullSyS设计——AXIUartlite的集成
6.2.6AXIUartlite的功能验证
6.3定时器
6.3.1定时器概述
6.3.2AXITimer简介
6.3.3基于AXIInterconnect的MiniMIPS32_FullSyS设计——AXITimer的集成
6.3.4AXITimer的功能验证
6.4VGA控制器
6.4.1VGA接口概述
6.4.2RGB三原色模型
6.4.3VGA控制器的时序
6.4.4VGA控制器的设计与实现
6.4.5基于AXIInterconnect的MiniMIPS32_FullSyS设计——AXIVGA控制器的集成
6.4.6AXIVGA控制器的功能验证
第7章μC/OS-II操作系统的移植
7.1μC/OS-II操作系统概述
7.1.1操作系统与实时操作系统
7.1.2μC/OS-II简介
7.1.3μC/OS-II的基本功能
7.1.4μC/OS-II的文件结构
7.2μC/OS-II操作系统的移植
7.2.1μC/OS-II操作系统源码下载
7.2.2建立μC/OS-II操作系统文件目录
7.2.3移植μC/OS-II操作系统
7.3μC/OS-II操作系统的功能验证
第8章面向特定应用的软硬件设计
8.1RSA加/解密SoC的软硬件设计
8.1.1RSA公钥密码系统简介
8.1.2RSA公钥密码算法的实现
8.1.3AXIRSA128的硬件设计
8.1.4AXIRSA128的集成
8.1.5RSA加/解密SoC的功能验证
8.2手写体数字识别SoC的软硬件设计
8.2.1贝叶斯定理简介
8.2.2朴素贝叶斯分类器
8.2.3AXIBayes的硬件设计
8.2.4AXIBayes的集成
8.2.5手写体数字识别SoC的功能验证
参考文献
作者简介
魏继增，天津大学智能与计算学部副教授，主讲“数字逻辑电路”“计算机系统结构”“VLSI系统设计”三门课程。负责教育部产学合作协同育人项目2项，参与编写重量规划教材1部，负责国家和省部级科研项目多项。长期关注计算机系统能力培养的课程改革，特别是对实践课程的落地有较深刻的认识。主要研究方向：计算机体系结构、高能效处理器设计、嵌入式系统等。
媒体评论
"教育部计算机类专业教学指导委员会副秘书长，北京航空航天大学 高小鹏教授： 以CPU为代表的计算机底层技术，是计算机领域乃至信息技术领域的重要基石。因此，以“本科生开发CPU、操作系统、编译器”为培养目标的系统能力，是计算机类专业学生的核心能力，对计算机专业学生未来的专业学习与职业发展具有奠基性意义。该教材采用上册理论与下册实验相结合的讲授方式，不仅以MIPS处理器为对象完整的讲授了包括流水线设计在内的硬件知识，而且从层次化建模的视角展示了基于SoC技术的软硬件协同开发技术，使得学生具有软硬兼施系统综合的设计与开发能力。该教材具有内容新颖、体系完善、实验综合等特点，对于渴望学习和实践系统能力的同学们来说，很好值得拥有。 清华大学 刘卫东教授： 培养计算机专业学生的系统能力是当前计算机专业教育改革的重点，也是国内计算机基础软硬件产业的迫切需求，更是国家自主可控信息化战略实施的重要举措，难度大，挑战性强。本书以上册书中设计的32位MIPS处理器——MiniMIPS32为基础，在FPGA平台之上，采用基于IP的设计方法，为学生详细展示了一个完整SoC的软硬件协同设计流程，内容涉及IP开发与集成、驱动开发、操作系统移植等，覆盖了学生自主完成计算机系统设计所必须掌握的主要技术细节。该书优选的特点是具有很强的实操性，将有助于推进计算机系统能力教育改革，进一步拓展学生的知识面，强化系统设计和实现的能力，符合新工科类教材建设的特点，十分值得推荐。 南京大学 袁春风教授： 教材上册主要介绍了流水线CPU设计的完整过程，下册主要介绍基于CPU的SoC硬件设计、操作系统内核移植以及面向典型应用的硬件加速器设计，内容包含了从底层硬件到OS及上层应用的完整计算机系统设计过程。教材内容系统全面，理论联系实际，给出的源码和操作步骤具体详实，随书配套资源丰富齐全，学习者可以边学边做，教学过程可操作性强，是很好有特色的一本计算机系统类教材。"
主编推荐
本书提供微课视频、电子课件、程序代码等。
内容简介
《计算机系统设计》系列教材是在新工科建设的背景下，面向国家“自主可控”信息化发展战略，围绕系统能力培养的目标而编写的。本书为该系列教材的下册，在上册所设计的32位MIPS流水线处理器（MiniMIPS32）的基础上，详细讲授SoC软硬件设计、集成、测试的方法和流程。全书分为8章，主要包括增强型MiniMIPS32处理器设计，互连总线的集成，存储系统的设计与集成，常见外设的设计与集成，操作系统移植，面向特定应用领域的SoC设计，基于XilinxFPGA和ViVado的IP核设计、封装及基于IP核的SoC平台构建等内容，提供微课视频、电子课件、程序代码等。书中将SoC设计过程中每个环节所涉及的硬件和软件的基本概念关联起来，力争给读者建立一个功能完备、层次分明的SoC软硬件架构。本书可作为高等院校计算机、集成电路等专业高年级本科生及研究生的教材或教学参考书，也可作为计算机系统综合课程设计、数字系统课程设计的实验指导用书或计算机系统工程师的技术参考书。
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