本书的阅读方法

本书的阅读方法

本书分为 3 章。第 1 章以介绍 CPU 为主,同时介绍如何制作存储程序与数据的内 存、与外部进行输入输出的I/O 以及将这些模块连接起来的总线,这些模块可以组合成一个简单的计算机系统。第 2 章进行电路板的设计和制作,好让这个计算机系统运转起来。在第 3 章中,我们为这个计算机系统编写程序,并上机测试。本书最大的特点是,可以自己制作整个计算机系统。

这 3 章彼此独立,读者可以根据自己的兴趣选择阅读。

下面详细介绍本书这 3 章。第 1 章为 CPU 逻辑设计,第 2 章为电路板设计,第 3 章为软件设计。

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第 1 章的 CPU 设计中,要设计 CPU、内存、I/O 以及连接这些模块的总线,我们使用硬件描述语言 Verilog 实现,最终将这些模块组合形成简单的计算机系统。我们首先讲解计算机、数字电路、Verilog HDL 的基础。然后按照总线、内存、CPU、I/O 的顺序制作计算机。另外,还会介绍 Verilog HDL 的仿真环境。

第 2 章的电路板设计是为了让我们能在实际的硬件上调试制作的 CPU 与程序。我们使用一种叫 FPGA 的芯片来制作 CPU,它的特点是可以对其内部构造进行编程重构。大体制作流程为挑选必要的元件、制作电路图和布局图,然后制作印刷电路板。电路板制作部分我们会介绍感光电路板制作法和外包给制板公司制造两种方法。最后将元件组装到制作完成的电路板上,进行功能检查。

第 3 章的软件设计中,我们为所设计的 CPU 开发程序,并在做好的电路板上调试。首先对开发环境进行说明,介绍所需的开发工具以及各个工具的安装、使用方法,然后讲解编程。我们运用实例程序讲解 CPU、I/O 的使用方法,并在做好的电路板上运行程序。

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本书的最终成果是在实际的电路板上运行演示程序。本书的重点不是“可以做什么”,而是“亲手制作”,因此,并没有设计很复杂的演示程序。如果只是想实现复杂功能,使用市面上销售的单片机更容易一些。但是从自己动手制作计算机这方面讲,仅仅在单片机上运行程序是无法获得这种满足感的。对于正在使用单片机电路板进行电子制作的读者来说,阅读本书后一定可以更深入地理解逻辑设计、电路板设计和程序设计。我们经常会遇到使用现成通用元件无法实现的功能,届时再回顾一下本书一定会对你有所帮助。

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