微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用：國產(chǎn)龍芯處理器的軟件和硬件集成（基礎(chǔ)篇）

目錄
第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)導(dǎo)論
1．1微型計(jì)算機(jī)的概念
1．2主流的處理器架構(gòu)
1．2．1LoongArch架構(gòu)
1．2．2x86架構(gòu)
1．2．3PowerPC架構(gòu)
1．2．4Arm架構(gòu)
1．2．5MIPS架構(gòu)
1．2．6RISC-V架構(gòu)
1．3龍芯處理器基礎(chǔ)知識(shí)
1．3．1龍芯處理器發(fā)展歷程
1．3．2龍芯處理器核的種類和性能
1．3．3龍芯產(chǎn)品分類
1．4龍芯1B處理器的構(gòu)成要素
1．4．1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成要素
1．4．2龍芯1B處理器架構(gòu)
1．4．3龍芯1B處理器的時(shí)鐘系統(tǒng)
1．5計(jì)算機(jī)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法
1．5．1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)評(píng)價(jià)的背景
1．5．2計(jì)算機(jī)宏觀評(píng)價(jià)指標(biāo)
1．5．3處理器的評(píng)價(jià)指標(biāo)
第2章數(shù)值的表示和運(yùn)算
2．1數(shù)的十進(jìn)制表示方法
2．1．1十進(jìn)制整數(shù)的表示方法
2．1．2十進(jìn)制純小數(shù)的表示方法
2．1．3十進(jìn)制小數(shù)的表示方法
2．2整數(shù)的二進(jìn)制表示方法
2．2．1使用二進(jìn)制數(shù)表示正整數(shù)
2．2．2使用二進(jìn)制數(shù)表示負(fù)整數(shù)
2．2．3二進(jìn)制整數(shù)的加法運(yùn)算規(guī)則
2．2．4二進(jìn)制整數(shù)的減法運(yùn)算規(guī)則
2．2．5二進(jìn)制整數(shù)的乘法運(yùn)算規(guī)則
2．2．6二進(jìn)制整數(shù)的除法運(yùn)算規(guī)則
2．3小數(shù)的二進(jìn)制表示方法
2．3．1定點(diǎn)二進(jìn)制數(shù)格式
2．3．2定點(diǎn)二進(jìn)制小數(shù)的運(yùn)算
2．3．3浮點(diǎn)二進(jìn)制數(shù)格
2．4十六進(jìn)制數(shù)的表示方法
2．5八進(jìn)制數(shù)的表示方法
第3章存儲(chǔ)器的分類和原理
3．1存儲(chǔ)器的分類
3．1．1易失性存儲(chǔ)器
3．1．2非易失性存儲(chǔ)器
3．2SRAM存儲(chǔ)器原理
3．2．1SRAM存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)
3．2．2SRAM訪問時(shí)序
3．2．3SRAM的擴(kuò)展實(shí)例
3．3DRAM存儲(chǔ)器原理
3．3．1基本感應(yīng)放大器的電路結(jié)構(gòu)和原理
3．3．2SDRAM的控制信號(hào)
3．3．3SDR SDRAM實(shí)例
3．3．4DDR SDRAM實(shí)例
3．3．5DDR2 SDRAM實(shí)例
3．3．6SDRAM的擴(kuò)展
3．4Flash存儲(chǔ)器原理
3．4．1浮柵MOSFET的原理
3．4．2NOR閃存
3．4．3NAND閃存
第4章軟件開發(fā)工具的下載、安裝和應(yīng)用
4．1軟件開發(fā)工具的下載和安裝
4．1．1MSYS工具的下載和安裝
4．1．2龍芯集成開發(fā)環(huán)境的下載和安裝
4．1．3驅(qū)動(dòng)程序的重新安裝
4．1．4GNU工具鏈的下載和安裝
4．2龍芯集成開發(fā)環(huán)境基本設(shè)計(jì)流程
4．2．1啟動(dòng)集成開發(fā)環(huán)境
4．2．2配置開發(fā)環(huán)境參數(shù)
4．2．3GNU工具鏈原理及配置
4．2．4建立新的設(shè)計(jì)工程
4．2．5修改C語言源文件
4．2．6編譯設(shè)計(jì)和編譯設(shè)置
4．2．7調(diào)試設(shè)計(jì)
4．3小結(jié)
第5章指令集架構(gòu)
5．1字節(jié)順序和端
5．1．1大端順序
5．1．2小端順序
5．2指令集架構(gòu)的概念
5．3指令的基本概念
5．3．1指令通道的概念
5．3．2指令的內(nèi)容
5．3．3指令長(zhǎng)度
5．3．4代碼密度
5．4MIPS指令架構(gòu)的發(fā)展和特征
5．4．1指令架構(gòu)的發(fā)展
5．4．2加載和存儲(chǔ)架構(gòu)
5．5MIPS寄存器集
5．5．1CPU通用寄存器
5．5．2CPU特殊寄存器
5．6MIPS指令類型
5．6．1R型指令
5．6．2I型指令
5．6．3J型指令
5．7MIPS指令尋址方式
5．7．1寄存器尋址
5．7．2立即數(shù)尋址
5．7．3基地址尋址
5．7．4PC相對(duì)尋址
5．7．5偽直接尋址
5．8MIPS32指令集
5．8．1算術(shù)類指令
5．8．2移位指令
5．8．3邏輯指令
5．8．4移動(dòng)指令
5．8．5加載和保存指令
5．8．6插入和提取指令
5．8．7指令控制指令
5．8．8分支和跳轉(zhuǎn)指令
5．8．9陷阱指令
第6章中央處理單元的架構(gòu)
6．1馮??諾依曼結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu)
6．1．1馮??諾依曼結(jié)構(gòu)
6．1．2哈佛結(jié)構(gòu)
6．2存儲(chǔ)器系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)和訪問類型
6．2．1存儲(chǔ)器系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)
6．2．2存儲(chǔ)器系統(tǒng)的訪問類型
6．3龍芯處理器高速緩存的映射及管理
6．3．1高速緩存的背景
6．3．2高速緩存的優(yōu)勢(shì)和問題
6．3．3高速緩存的結(jié)構(gòu)與操作
6．3．4指令高速緩存
6．3．5數(shù)據(jù)高速緩存
6．3．6緩存算法和緩存一致性屬性
6．3．7緩存的維護(hù)
6．4存儲(chǔ)器管理單元的結(jié)構(gòu)和管理
6．4．1處理器模式
6．4．2基本概念
6．4．3物理結(jié)構(gòu)
6．4．4虛擬地址到物理地址的轉(zhuǎn)換
6．4．5TLB操作指令
6．4．6命中、未命中和多次匹配
6．4．7固定映射MMU
6．5GS232處理器內(nèi)核原理和關(guān)鍵技術(shù)
6．5．1算術(shù)邏輯單元
6．5．2流水線的原理
6．5．3分支預(yù)測(cè)機(jī)制
6．5．4靜態(tài)分支預(yù)測(cè)
6．5．5動(dòng)態(tài)分支預(yù)測(cè)
6．5．6流水線的實(shí)現(xiàn)
6．6處理器系統(tǒng)的地址分配和映射
6．6．1一級(jí)AXI交叉開關(guān)上模塊的地址空間
6．6．2AXI MUX下各個(gè)模塊的地址空間
6．6．3APB各個(gè)模塊的地址空間分配
第7章協(xié)處理器的架構(gòu)
7．1協(xié)處理器0的功能
7．2協(xié)處理器0中的寄存器
7．3協(xié)處理器0指令格式及功能
7．4協(xié)處理器0操作實(shí)例
第8章匯編語言的程序設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
8．1匯編語言程序框架
8．1．1匯編語言中的段
8．1．2匯編語言中的偽指令
8．2匯編語言語法格式
8．2．1空白
8．2．2注釋
8．2．3標(biāo)識(shí)符
8．2．4常數(shù)
8．2．5段和重定位
8．2．6符號(hào)
8．2．7表達(dá)式
8．2．8匯編器命令
8．2．9公共宏
8．3匯編器支持的偽指令格式和功能
8．4MIPS相關(guān)特性
8．5鏈接腳本文件
8．6匯編語言實(shí)例一：冒泡排序算法的實(shí)現(xiàn)和分析
8．7匯編語言實(shí)例二：通用輸入和輸出端口的驅(qū)動(dòng)
8．7．1引腳復(fù)用的原理
8．7．2GPIO寄存器功能
8．7．3MUX寄存器功能
8．7．4GPIO驅(qū)動(dòng)和控制的硬件設(shè)計(jì)
8．7．5GPIO驅(qū)動(dòng)和輸入的程序設(shè)計(jì)
8．8匯編語言實(shí)例三：看門狗定時(shí)器的應(yīng)用
8．8．1看門狗定時(shí)器的原理
8．8．2看門狗定時(shí)器的寄存器功能
8．8．3看門狗機(jī)制的應(yīng)用
第9章中斷與異常的原理和實(shí)現(xiàn)
9．1基本概念
9．1．1事件的定義
9．1．2異常和中斷的優(yōu)勢(shì)
9．1．3MIPS支持的中斷模式
9．1．4中斷向量的概念
9．2中斷原理
9．2．1處理器采納中斷的條件
9．2．2向量中斷模式
9．2．3為向量中斷生成異常向量偏移
9．2．4龍芯1B處理器的中斷控制器
9．3異常原理
9．3．1異常向量的位置
9．3．2通用異常處理
9．3．3異常處理過程
9．4中斷觸發(fā)和處理的實(shí)現(xiàn)
9．4．1異常/中斷入口的定位
9．4．2中斷的初始化
9．4．3中斷句柄的功能
9．5定時(shí)器原理和中斷的實(shí)現(xiàn)
9．5．1定時(shí)器中斷的原理
9．5．2定時(shí)器中斷的初始化
9．5．3定時(shí)器中斷句柄的功能
第10章C語言的程序設(shè)計(jì)和分析
10．1基本數(shù)據(jù)類型的表示
10．2基本數(shù)據(jù)類型的擴(kuò)展
10．2．1bool數(shù)據(jù)類型
10．2．2定寬整數(shù)類型
10．3復(fù)雜數(shù)據(jù)類型的表示
10．3．1數(shù)組數(shù)據(jù)類型
10．3．2指針數(shù)據(jù)類型
10．3．3結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)類型
10．3．4聯(lián)合數(shù)據(jù)類型
10．3．5枚舉數(shù)據(jù)類型
10．4描述語句
10．4．1條件指令
10．4．2開關(guān)語句
10．4．3循環(huán)語句
10．5函數(shù)調(diào)用和返回
10．5．1寄存器的使用規(guī)則
10．5．2堆棧幀
10．6內(nèi)嵌匯編
第11章異步串口原理和通信的實(shí)現(xiàn)
11．1RS-232協(xié)議規(guī)范
11．1．1RS-232傳輸特點(diǎn)
11．1．2RS-232數(shù)據(jù)傳輸格式
11．1．3RS-232電氣標(biāo)準(zhǔn)
11．1．4RS-232參數(shù)設(shè)置
11．1．5RS-232連接器
11．2龍芯1B處理器中UART模塊原理
11．2．1UART寄存器組的基地址
11．2．2UART寄存器組的功能
11．3PuTTY工具的下載和安裝
11．4異步串口通信的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
11．4．1串口通信的匯編語言設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
11．4．2串口通信的C語言設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
11．4．3總結(jié)