计算机组成原理与接口技术 基于MIPS架构【2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载】

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第一篇 MIPS汇编程序设计3

第1章 MIPS汇编程序开发环境3

1.1 QtSpim简介3

1.2 菜单栏简介4

1.2.1 File菜单4

1.2.2 Simulator菜单5

1.2.3 其他菜单6

第2章 MIPS汇编程序9

2.1 MIPS汇编程序结构9

2.2 QtSpim系统功能调用10

2.3 QtSpim伪指令10

2.4 QtSpim常用宏汇编指令13

第3章 QtSpim汇编、调试程序示例17

3.1 QtSpim用户程序入口17

3.2 QtSpim汇编查错17

3.3 QtSpim查看程序内存映像20

3.4 QtSpim调试查错24

第4章 MIPS汇编程序示例28

4.1 常用C语句汇编指令实现示例28

4.1.1 if语句28

4.1.2 while语句28

4.1.3 for语句29

4.1.4 switch语句29

4.2 子程序设计示例30

4.2.1 子程序结构30

4.2.2 递归子程序设计33

4.3 编程练习35

第二篇 基于FPGA的计算机原型系统设计39

第5章 FPGA开发工具Xilinx ISE39

5.1 FPGA设计流程39

5.2 ISE功能与应用40

5.2.1 工程管理器40

5.2.2 HDL编辑器42

5.2.3 IP核生成工具43

5.2.4 测试激励生成器43

5.2.5 iSim仿真工具44

5.3 基于ISE开发FPGA的完整过程示例45

5.3.1 启动ISE45

5.3.2 新建工程46

5.3.3 代码输入47

5.3.4 仿真49

5.3.5 约束文件编写52

5.3.6 综合54

5.3.7 实现55

5.3.8 编程文件产生55

5.3.9 编程下载55

第6章 单周期类MIPS微处理器设计58

6.1 实验目的58

6.2 实验环境58

6.3 实验示例58

6.4 示例设计原理58

6.5 示例工程代码62

6.5.1 新建工程62

6.5.2 指令存储器ROM模块63

6.5.3 数据存储器RAM模块65

6.5.4 符号扩展模块67

6.5.5 寄存器组模块69

6.5.6 控制器模块70

6.5.7 ALU控制译码72

6.5.8 ALU模块73

6.5.9 顶层模块74

6.6 示例代码功能仿真78

6.6.1 寄存器组仿真78

6.6.2 控制器仿真82

6.6.3 顶层仿真82

6.7 实验任务88

第7章 存储器映射I/O接口设计89

7.1 实验目的89

7.2 实验环境90

7.3 实验示例90

7.4 示例设计原理90

7.4.1 存储器映像I/O寻址原理90

7.4.2 I/O接口原理91

7.5 示例工程代码92

7.5.1 增加I/O接口模块92

7.5.2 实例化I/O模块93

7.5.3 修改DRAM模块的连线94

7.5.4 修改IROM测试指令94

7.5.5 修改控制器模块和ALU模块94

7.6 功能仿真95

7.6.1 I/O模块仿真95

7.6.2 顶层仿真97

7.7 综合、实现、生成bit流文件并下载检验98

7.7.1 配置时序、引脚约束98

7.7.2 综合、实现、生成bit流文件102

7.7.3 安装开发板驱动102

7.7.4 开发板编程103

7.8 实验任务106

第8章 简单VGA接口设计107

8.1 实验目的107

8.2 实验环境107

8.3 实验示例108

8.4 示例设计原理108

8.5 示例工程代码110

8.5.1 增加25MHz时钟产生模块110

8.5.2 增加行列计数器模块112

8.5.3 增加同步信号及地址产生器模块112

8.5.4 增加显示存储器模块112

8.5.5 合成VGA控制器114

8.5.6 实例化VGA控制器116

8.5.7 实例化显示存储器117

8.5.8 实例化显示控制器时钟模块117

8.5.9 修改指令118

8.6 功能仿真118

8.6.1 VGA模块仿真118

8.6.2 整体功能仿真119

8.7 综合、实现、产生bit流文件以及下载测试120

8.7.1 修改引脚约束文件120

8.7.2 综合并产生bit流文件以及下载测试121

8.8 实验任务121

第三篇 基于FPGA的嵌入式计算机系统设计125

第9章 Xilinx嵌入式系统开发环境125

9.1 Xilinx嵌入式硬件开发环境XPS125

9.1.1 XPS使用的特殊文件125

9.1.2 XPS的图形界面128

9.1.3 XPS的菜单132

9.1.4 ChipScope片内调试工具134

9.2 Xilinx嵌入式软件开发环境138

9.2.1 SDK软件库138

9.2.2 SDK图形界面139

9.2.3 ELF文件结构141

9.2.4 lscript.ld文件结构142

9.2.5 SDK菜单144

9.2.6 编译和链接选项配置146

9.2.7 SDK软件调试图形界面148

第10章 基于MicroBlaze的Xilinx嵌入式系统平台149

10.1 MicroBlaze软核微处理器149

10.1.1 基本结构149

10.1.2 中断系统150

10.1.3 总线结构152

10.2 Standalone操作系统157

10.2.1 中断操作类函数158

10.2.2 异常操作类函数158

10.2.3 指令缓存操作类函数158

10.2.4 数据缓存操作类函数159

第11章 最小系统建立流程160

11.1 建立工程160

11.2 工程结构分析166

11.3 使用SDK设计程序168

11.4 使用SDK下载程序172

11.5 使用SDK调试程序174

第12章 C数据类型实验176

12.1 实验目的176

12.2 实验环境176

12.3 实验要求176

12.4 示例实验过程176

12.4.1 修改helloworld程序177

12.4.2 观察不同数据类型值177

12.4.3 观察foo结构体的内存映像181

12.5 实验任务183

第13章 基于IP核的并行I/O接口实验184

13.1 实验目的184

13.2 实验环境184

13.3 实验要求185

13.4 相关IP核185

13.4.1 AXI GPIO185

13.4.2 AXI INTC187

13.4.3 AXI Timer188

13.5 示例实验过程190

13.5.1 中断方式button按键以及switch输入190

13.5.2 中断方式走马灯实验208

13.5.3 7段数码管实验211

13.5.4 矩阵键盘输入实验214

13.6 实验任务219

第14章 定制IP核I/O接口实验220

14.1 实验目的220

14.2 实验环境220

14.3 实验要求220

14.4 实验原理220

14.5 示例实验过程223

14.5.1 定制并添加AXI IP到系统223

14.5.2 连接AXI外设230

14.5.3 导入硬件设计到SDK工具231

14.5.4 添加定制IP核软件驱动231

14.5.5 使用SDK编写IP核的应用程序235

14.6 实验任务236

第15章 并行存储器接口设计237

15.1 实验目的237

15.2 实验环境237

15.3 实验要求240

15.4 实验基本原理240

15.5 示例实验过程242

15.6 实验任务248

第16章 DMA技术实验249

16.1 实验目的249

16.2 实验环境249

16.3 实验要求249

16.4 实验原理249

16.4.1 Xilinx XPS DMA控制器249

16.4.2 standalone提供的DMA API函数251

16.4.3 分级存储系统251

16.5 示例实验过程252

16.5.1 DMA实验252

16.5.2 Cache实验258

16.6 实验任务262

第17章 串行接口实验263

17.1 实验目的263

17.2 实验环境263

17.2.1 RS 232模块（DCE）263

17.2.2 D/A模块264

17.2.3 A/D模块267

17.3 实验基本原理268

17.3.1 uart-lite IP核268

17.3.2 SPI IP核271

17.4 示例实验过程273

17.4.1 RS-232接口通信273

17.4.2 SPI接口D/A转换275

17.4.3 SPI接口A/D转换277

17.5 实验任务280

第18章 人机接口实验282

18.1 实验目的282

18.2 实验环境282

18.2.1 VGA接口282

18.2.2 PS2模块283

18.2.3 图像数据转换工具283

18.3 实验基本原理284

18.3.1 TFT IP核284

18.3.2 PS2 IP核287

18.3.3 键盘工作原理289

18.3.4 鼠标工作原理290

18.4 示例实验过程292

18.4.1 VGA接口实验292

18.4.2 PS2键盘接口实验300

18.4.3 PS2鼠标接口实验307

18.5 实验任务309

附录COE文件制作过程示例311

参考文献314