微處理器設計

微處理器設計

本書作為微處理器設計和實現領域的入門介紹。它面向計算機科學或計算機或電氣工程專業的學生，這些學生正在攻讀本科三年級或四年級。雖然本書的重點將放在微處理器上，但許多概念也適用於其他ASIC設計任務。

讀者應具備數位電路方面的預備知識，並可能具備半導體方面的一些背景知識，儘管這不是嚴格要求的。讀者還應該至少了解一種組合語言。瞭解高階語言，如C或C++也可能有用，但不是必需的。關於軟核設計的章節將需要具備可程式設計邏輯的預備知識，以及至少一種HDL（硬體描述語言）的預備知識。

目錄

• 介紹

微處理器基礎

• 基本理論
• 微處理器
• 計算機體系結構
• 指令集體系結構
• 記憶體
• 控制和資料通路
• 效能
• 組合語言
• 設計步驟

微處理器元件

• 基本元件
• 程式計數器
• 指令解碼器
• 暫存器檔案
• 儲存單元
• 算術邏輯單元
• 浮點運算單元
• 控制單元

算術邏輯單元設計

• 加法和減法塊
• 移位和旋轉塊
• 乘法和除法塊
• 算術邏輯單元標誌

設計正規化

• 單週期處理器
• 多週期處理器
• 流水線處理器
• 超標量處理器
• VLIW處理器
• 向量處理器
• 多核處理器

執行問題

• 異常
• 中斷
• 冒險
• 嵌入式系統

基準測試和最佳化

• 效能指標
• 基準測試
• 最佳化
• 程式碼密度

並行處理

• 多核系統
• 記憶體級並行 (MLP)
• 亂序執行 (OOOE)

支援軟體

• 彙編器
• 模擬器
• 直譯器
• 編譯器
• 作業系統（包括即時作業系統）

微處理器生產

• FPGA
• 繞線
• 光刻
• 插座和介面

高階主題

• 微程式碼
• 暫存器重新命名
• 快取
• 虛擬記憶體
• 功耗
• GPU

資源和許可

• 資源
• 許可