作者序

作者序

本书从零开始设计 CPU,通过这一过程,旨在让读者理解 CPU 的内部构造,并向读者传递设计 CPU 的乐趣。

虽然本书的主要目标是 CPU 设计,但除了 CPU,我们还要设计控制相关设备的 I/O、总线等,实际上是 SoC 设计。本书不但会讲解 CPU 设计,还涉及电路板设计、软件设计等计算机系统的全部要素。从硬件到软件,我们要全部从零开始设计、制作,最终上机调试。通过将 CPU 设计、电路板设计以及软件设计的知识系统地整理到一本书中,我们可以更深入地了解计算机体系的各部分以及它们的关联。

本书的自制 CPU 是在 FPGA 上实现的。近年来,高性能 FPGA 的价格越来越便宜,个人用户也可以充分体验 FPGA 的乐趣。设计过程中,我们使用免费工具软件,挑选读者方便购买的零件,极力降低制作成本。

CPU、I/O 以及总线等相关 HDL 代码和软件程序代码都可以从技术评论社(http://gihyo.jp)的本书支持页面下载。不过,主板我们不随书赠送,而是给出成品供您参考。这样读者就可以根据自己的兴趣,制作自己想做的部分。

本书的目标读者主要是志在成为工程师的学生,因此,我们尽量减少阅读时所需背景知识,降低难度,以便更多人可以阅读。本书与其他技术书籍的最大不同在于,我们更强调动手实践,激发读者动手制作的乐趣。从使用 FPGA 设计、制作 CPU 到制作电路板以及开发软件,这些全部都能亲自动手实现。这是本书的主旨所在。比起在 PC 上 编一点实验小程序,简单地在杂志附送的单片机上运行,本书的实践更让人有成就感。

本书虽极力减少阅读所需的背景知识,但逻辑代数、编程语言、计算机架构等基础知识还是要必备的。关于这些知识,本书虽然会做些介绍,但因篇幅所限,无法一一系统讲解。本书主要着眼于“动手制作”,基础知识讲解不到位之处敬请谅解。我们也会在专栏部分介绍一些书籍,它们有助于理解本书的背景知识。

本书适合大学、大专院校信息、电子专业的学生阅读。将来想学习这类专业的高中生或者对计算机感兴趣的读者都可以阅读。虽然本书算不上一看就懂,但只要带着兴趣阅读就可以充分理解。

2012 年 9 月

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