2021-09-18 20:08:41
Нещодавно вийшло нове видання книги "Цифрова схемотехніка та архітектура комп'ютера" авторства сімейства Харрісів, з описом архітектури RISC-V і її реалізації на Verilog та VHDL
Вважаємо цю книгу найкращою для початку вивчення цифрового дизайну та цифрової схемотехніки і тому всім рекомендуємо
В книзі доступно і компактно розглядаються всі аспекти побудови обчислювальних систем: системи числення, логічні елементи, будова польового транзистора та логічних вентилів на комплементарних польових транзисторах, енергоспоживання, побудова логічних функцій по таблиці істинності, Булева алгебра, оптимізація логічних схем, основні логічні блоки з яких будуються цифрові системи (мультиплексори, дешифратори, тощо), таймінги логічних схем, глітчі і способи боротьби з ними, синхронні схеми, елементи пам'яті (тригери, статична та динамічна пам'ять, регістри), скінченні автомати (FSM), побудова арифметичних схем (суматори, перемножувачі, компаратори, схеми швидкого зсуву, арифметико-логічні пристрої, операції над дробними числами з фіксованою і плаваючою точкою).
Вивчаються основи Verilog та VHDL і реалізація на цих мовах згаданих вище блоків, побудова тестбенчів. Розглядається будова програмованої логіки (FPGA).
Родзинкою книги є ґрунтовний опис нової і популярної процесорної архітектури RISC-V, що зараз активно розвивається. Описується асемблер та регістри RISC-V, способи адресації та роботи з пам'яттю. Автори пояснюють основи роботи компілятора, ассемблера та лінкера (як високорівневий код на С перетворюється у послідовність ассемблерних інструкцій у двійковому коді). Розглядається поняття карти пам'яті і відображення регістрів периферійних пристроїв в адресний простір процесора. Багато уваги приділяється поясненню концепції переривань. Проводиться порівняння архітектур x86, RISC-V, MIPS та ARM.
В окремому розділі описано, як створити власний RISC-V процесор на Verilog/VHDL (однотактну та конвеєрну реалізації). Пояснюється принцип роботи конвеєра у процесорі, нюанси пов'язані з необхідністю зупинки конвеєра у випадках взаємозалежних інструкцій. Розглядаються ідеї суперскалярності, прогнозування переходів, позачергового виконання інструкцій, багатопоточності.
Є глави по підсистемам пам'яті та вводу-виводу. Розглядаються питання побудови кеш пам'яті та віртуальної пам'яті, у т.ч. багаторівневий кеш. Показано, як підключити периферію до свого процесора на Verilog/VHDL та відобразити регістри периферії в пам'ять процесора. Існує розділ з прикладами написання драйверів периферії. Розглянуті інтерфейси передачі даних (UART/SPI), таймери, робота з АЦП/ЦАП, широтно-імпульсна модуляція, робота з VGA, керування двигунами (на кожну зі згаданих задач наведена окрема програма на С).
Книга дуже різностороння, корисна, доступна і просто прекрасна. Було б круто, якби вона була настільною при вивченні цифрової схемотехніки, комп'ютерної архітектури і цифрового дизайну в університетах України, замінивши вивчення ТТЛ логіки та х86 за матеріалами 30-річної давнини.
419 views17:08
L
