基于FPGA的计算机体系结构实践教程

杨军编著的《基于FPGA的计算机体系结构实践教程》是针对计算机科学与技术专业的计算机组成与体系结构综合课程实验而设计编写的教材，以机器并行执行为主要特征来研究计算机系统的设计和实现。全书共分6章。第1章详细介绍计算机的组成、层次结构；第2章详细介绍并行计算机体系结构；第3章简单介绍Quartus Ⅱ 8.0软件及仿真软件ModelSim的使用方法；第4章通过对基本运算器、多通路运算器、FIFO、Cache控制器实例的实现，分析计算机各个关键部件的工作方式和相互关系，进而介绍基于CISC、RISC技术模型机的设计与实现；第5章介绍基于FPGA的12个并行开发实验设计，引领读者快速掌握并行的设计原理和技巧；第6章是综合实验部分，循序渐进地讲解了3个实例系统的设计。通过对《基于FPGA的计算机体系结构实践教程》的学习与实践，读者可以对并行计算机体系结构的基本原理有一个清晰的概念和认识，从而掌握现代计算机硬件设计的关键技术。 《基于FPGA的计算机体系结构实践教程》可作为普通高等学校计算机科学与技术、信息安全、电子信息工程、通信工程、自动化等专业学生的教材，也可作为从事计算机体系结构研发的科研人员的参考书。

第1章 绪论
1.1 计算机系统的组成
1.1.1 计算机硬件的组成
1.1.2 计算机软件的组成
1.2 计算机系统的层次结构
1.2.1 计算机系统的多级层次结构
1.2.2 软件与硬件的逻辑等价性
1.3 计算机的工作过程
第2章 并行计算机体系结构
2.1 并行的概念
2.2 提高并行性的技术途径
2.3 并行计算机系统的性能度量
2.3.1 计算机的速度
2.3.2 并行计算机的速度
2.3.3 并行计算机的加速比和效率
2.4 并行计算机的发展
第3章 常用FPGA开发工具
3.1 硬件开发工具Quartus Ⅱ 8.0
3.1.1 Quartus Ⅱ 8.0简介
3.1.2 Quartus Ⅱ 8.0设计流程
3.1.3 Quartus Ⅱ设计方法
3.1.4 Quartus Ⅱ功能详解
3.1.5 时序约束与分析
3.1.6 设计优化
3.1.7 SignalTap Ⅱ
3.1.8 实例讲解
3.2 ModelSim仿真工具
3.2.1 ModelSim简介
3.2.2 基本仿真步骤
3.2.3 ModelSim各界面介绍
3.2.4 ModelSim调试功能
3.2.5 实例讲解
第4章 计算机体系结构基础实验
4.1 运算器
4.1.1 基本运算器实验
4.1.2 多通路的运算器与寄存器堆设计实验
4.2 存储系统
4.2.1 FIFO先进先出存储器实验
4.2.2 Cache控制器设计实验
4.3 指令系统
4.3.1 基于CISC技术的模型计算机设计实验
4.3.2 基于RISC技术的模型计算机设计实验
第5章 基于FPGA的并行开发实例
5.1 4位二进制并行加法器设计实例
5.2 16位乘法器实验
5.3 6位并行优化平方器实验
5.4 并行优化的3×3矩阵乘法器
5.5 简单循环冗余校验并行运算
5.6 Rake接收机的设计实验
5.7 简单并行CORDIC算法的设计
5.8 基于FPGA实现的多路PWM设计
5.9 基于FPGA的并行DDS
5.10 并行结构FIR滤波器
5.11 并行IIR滤波器的实验设计
5.12 3DES加／解密流水线模式的设计
第6章 并行计算机设计
6.1 以时间并行性为特征的计算机系统
6.1.1 具有指令预取功能的模型机设计实验
6.1.2 具有三级流水的模型机设计实验
6.2 以指令并行性为特征的计算机系统
6.2.1 超标量处理机
6.2.2 具有两条流水线的超标量模型机设计实验
附录 实验硬件平台及软件环境使用说明
附录A TD-CMA系统硬件环境
附录B 软件使用说明
附录C DE2开发平台
附录D 实用芯片介绍
参考文献