第1章 集成电路发展与CPU设计

1.1 集成电路的发展

1.1.1 标准芯片

1.1.2 可编程逻辑器件

1.1.3 定制芯片

1.2 CPU设计概述

1.2.1 寄存器组设计

1.2.2 桶形移位器设计

1.2.3 ALU部件设计

1.2.4 单周期CPU设计

1.2.5 多周期CPU设计

1.2.6 流水线CPU设计

第2章 MIPS指令描述

2.1 算术运算指令

2.1.1 add指令

2.1.2 addi指令

2.1.3 addiu指令

2.1.4 addu指令

2.1.5 clo指令

2.1.6 clz指令

2.1.7 div指令

2.1.8 divu指令

2.1.9 madd指令

2.1.10 maddu指令

2.1.11 msub指令

2.1.12 msubu指令

2.1.13 mul指令

2.1.14 mult指令

2.1.15 multu指令

2.1.16 slt指令

2.1.17 slti指令

2.1.18 sltiu指令

2.1.19 sltu指令

2.1.20 sub指令

2.1.21 subu指令

2.1.22 seb指令

2.1.23 seh指令

2.2 逻辑运算指令

2.2.1 and指令

2.2.2 andi指令

2.2.3 lui指令

2.2.4 nor指令

2.2.5 or指令

2.2.6 ori指令

2.2.7 xor指令

2.2.8 xori指令

2.3 移位指令

2.3.1 sll指令

2.3.2 sllv指令

2.3.3 sra指令

2.3.4 srav指令

2.3.5 srl指令

2.3.6 srlv指令

2.3.7 rotr指令

2.3.8 rotrv指令

2.4 分支跳转指令

2.4.1 b指令

2.4.2 bal指令

2.4.3 beq指令

2.4.4 bgez指令

2.4.5 bgezal指令

2.4.6 bgtz指令

2.4.7 blez指令

2.4.8 bltz指令

2.4.9 bltzal指令

2.4.10 bne指令

2.4.11 j指令

2.4.12 jal指令

2.4.13 jalr指令

2.4.14 jalr.hb指令

2.4.15 jr指令

2.4.16 jr.hb指令

2.5 废弃分支跳转指令

2.5.1 beql指令

2.5.2 bgezall指令

2.5.3 bgezl指令

2.5.4 bgtzl指令

2.5.5 blezl指令

2.5.6 bltzall指令

2.5.7 bltzl指令

2.5.8 bnel指令

2.6 存取控制指令

2.6.1 lb指令

2.6.2 lbu指令

2.6.3 lh指令

2.6.4 lhu指令

2.6.5 ll指令

2.6.6 lw指令

2.6.7 lwl指令

2.6.8 lwr指令

2.6.9 sb指令

2.6.10 sc指令

2.6.11 sh指令

2.6.12 sw指令

2.6.13 swl指令

2.6.14 swr指令

2.6.15 pref指令

2.6.16 sync指令

2.6.17 synci指令

2.7 数据移动指令

2.7.1 mfhi指令

2.7.2 mflo指令

2.7.3 movn指令

2.7.4 movz指令

2.7.5 mthi指令

2.7.6 mtlo指令

2.7.7 rdhwr指令

2.8 指令控制指令

2.8.1 nop指令

2.8.2 ehb指令

2.8.3 pause指令

2.8.4 ssnop指令

2.9 自陷指令

2.9.1 break指令

2.9.2 syscall指令

2.9.3 teq指令

2.9.4 teqi指令

2.9.5 tge指令

2.9.6 tgei指令

2.9.7 tgeiu指令

2.9.8 tgeu指令

2.9.9 tlt指令

2.9.10 tlti指令

2.9.11 tltiu指令

2.9.12 tltu指令

2.9.13 tne指令

2.9.14 tnei指令

2.10 提取字段指令

2.10.1 ext指令

2.10.2 ins指令

2.10.3 wsbh指令

第3章 实验篇

3.1 实验一 寄存器组设计实验

3.1.1 实验目的

3.1.2 实验设备

3.1.3 实验原理图

3.1.4 实验任务

3.1.5 实验步骤

3.1.6 实验报告的要求

3.1.7 思考题

3.1.8 ARM 32位CPU寄存器的定义与使用说明

3.2 实验二 32位桶形移位器设计实验

3.2.1 实验目的

3.2.2 实验设备

3.2.3 实验电路方框图与电路原理图

3.2.4 实验任务

3.2.5 实验步骤

3.2.6 实验报告的要求

3.2.7 思考题

3.2.8 ARM体系结构中允许的移位方式

3.3 实验三 ALU与ALU控制器设计实验

3.3.1 实验目的

3.3.2 实验设备

3.3.3 实验任务

3.3.4 实验原理与电路图

3.3.5 实验步骤

3.3.6 实验报告的要求

3.3.7 思考题

3.3.8 在设计ARM 32位CPU中运算器时应该考虑的问题

3.4 实验四 单周期CPU的设计实验

3.4.1 实验目的

3.4.2 实验设备

3.4.3 实验任务

3.4.4 实验原理参考电路图

3.4.5 实验步骤

3.4.6 实验报告的要求

3.4.7 思考题

3.5 实验五 多周期CPU的设计实验

3.5.1 实验目的

3.5.2 实验设备

3.5.3 实验任务

3.5.4 实验原理电路图与状态图

3.5.5 实验步骤

3.5.6 实验报告的要求

3.5.7 思考题

3.6 实验六 MIPS流水线CPU的设计实验

3.6.1 实验目的

3.6.2 实验设备

3.6.3 实验任务

3.6.4 实验原理与电路图

3.6.5 实验步骤

3.6.6 实验报告的要求

3.6.7 思考题

3.7 实验七 ARM流水线CPU的设计实验

3.7.1 实验目的

3.7.2 实验设备

3.7.3 实验任务

3.7.4 实验步骤

3.7.5 实验报告的要求

3.7.6 思考题

3.8 实验八 按自己设定的任务进行CPU的设计实验

3.8.1 实验目的

3.8.2 实验设备

3.8.3 实验任务

3.8.4 实验步骤

3.8.5 实验报告的要求

3.8.6 思考题

参考文献