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面向“工程教育认证”计算机系列课程规划教材计算机组成原理在线实验教程/FPGA远程实验平台教学与实践

面向“工程教育认证”计算机系列课程规划教材计算机组成原理在线实验教程/FPGA远程实验平台教学与实践

出版社:清华大学出版社出版时间:2020-01-01
开本: 其他 页数: 163
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面向“工程教育认证”计算机系列课程规划教材计算机组成原理在线实验教程/FPGA远程实验平台教学与实践 版权信息

面向“工程教育认证”计算机系列课程规划教材计算机组成原理在线实验教程/FPGA远程实验平台教学与实践 本书特色

《计算机组成原理在线实验教程:FPGA远程实验平台教学与实践》针对计算机组成原理实践环节涉及的实验平台、交互方式、实验内容进行了改进,以更好地适应系统能力培养的需求。 (1)实验平台方面。介绍了“线上线下结合、课内课外一体化”的实验环境。 (2)交互方式方面。介绍了采用Python程序与所设计的硬件模块进行交互的方式。以“软件定义交互”突破实验平台物理I/O的局限,在提升交互便利性的同时可锻炼学生的软硬件协同设计能力。 (3)实验内容方面。考虑到硬件开源开放的背景,本书实验内容由浅入深,*终介绍如何基于RISC-V及开源项目进行实验,以使学生所学内容在将来可以更好地和企业界进行对接。

面向“工程教育认证”计算机系列课程规划教材计算机组成原理在线实验教程/FPGA远程实验平台教学与实践 内容简介

本书以线上线下结合的方式,使用FPGA平台完成数字电路及计算机组成原理实验,并用Python编程的方式与自己设计的硬件系统交互,来进行系统验证与调试。全书包含三大部分内容: 首先是实验所用的软硬件工具和平台; 其次是实验设计方法; 很后介绍实验内容安排的建议。书中主要讲述了PYNQ平台与基于Python的软硬件交互、Vivado开发工具、硬件描述语言简介、RISCV开源项目及组成原理实验内容建议等。 本书可用作高等院校计算机类、电子信息类专业的数字电路与组成原理相关课程的实验教材,也可作为FPGA及嵌入式系统软硬件学习的参考用书。

面向“工程教育认证”计算机系列课程规划教材计算机组成原理在线实验教程/FPGA远程实验平台教学与实践 目录

第1章 PYNQ开发平台介绍
1.1 PYNQ开发板
1.1.1 PYNQZl
1.1.2 PYNQ22
1.2 Zynq7020芯片
1.3 PYNQ框架
1.4 PYNQ平台的使用

第2章 实验环境的准备
2.1 线下方式实验环境的准备
2.1.1 在本机安装Vivado软件
2.1.2 PYNQ板卡的准备
2.1.3 使用JupyterNotebook与PYNQ建立连接
2.2 线上方式实验环境的准备

第3章 基于PYNQ的组成原理实验流程概览
3.1 整体开发流程介绍
3.2 Vivado开发流程概览
3.3 基于Python的硬件交互

第4章 Vivado开发流程
4.1 创建工程
4.2 设计输入
4.2.1 原理图方式
4.2.2 Verilog/VHDL方式
4.3 仿真
4.4 综合
4.5 引脚绑定(I/O处理)
4.5.1 物理引脚的绑定
4.5.2 与监控模块(PS)的连接
4.6 实现
4.7 TCI.使用介绍
4.8 实例演示
4.8.1 原理图方式
4.8.2 Verilog方式

第5章 基于Python的I/O交互
5.1 JupyterNotebook介绍
5.1.1 Jupyter组件
5.1.2 Notebook基础
5.1.3 Notebook用户界面
5.2 使用PYNQOverlay加载流文件
5.3 Python引脚绑定
5.4 基于Python调试组合逻辑
5.5 基于Python调试时序逻辑
5.6 实例演示
5.6.1 上传.bit和.tcl文件
5.6.2 基于Python的I/O交互

第6章 硬件描述语言简介
6.1 “模块”的描述
6.1.1 输入/输出端口说明
6.1.2 数据对象和数据类型
6.1.3 顺序语句与并行语句
6.2 模块基本用法示例
6.2.1 八位乘法器
6.2.2 译码器
6.2.3 八位二进制比较器
6.2.4 JK触发器设计
6.3 层次化设计
6.3.1 描述方式
6.3.2 层次化设计的写法
6.4 VHDL语言基础
6.4.1 标识符
6.4.2 数据对象
6.4.3 数据类型
6.4.4 数据类型转换
6.4.5 运算符
6.4.6 运算符优先级
6.4.7 VHDL常用语法
6.5 VerilogHDL语言基础
6.5.1 数据类型
6.5.2 数字表示形式
6.5.3 parameter定义常量
6.5.4 宏定义tdefine
6.5.5 运算符及表达式
6.5.6 运算符优先级
6.5.7 VerilogHDL常用语法
……
第7章 基于开源CPU的组成原理实验
第8章 实验内容设计

参考文献

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面向“工程教育认证”计算机系列课程规划教材计算机组成原理在线实验教程/FPGA远程实验平台教学与实践 作者简介

  柴志雷,江南大学物联网工程学院副教授、研究生导师,获复旦大学计算机系统结构方向博士学位。中国计算机学会体系结构专业委员会及嵌入式系统专业委员会委员,江苏省计算机教育专委会副主任。长期从事计算机系统结构方面的教学与科研工作,研究兴趣为新型计算机体系结构、FPGA可重构计算。承担了国家自然科学基金、科技委创新特区、无锡市物联网专项资金等科研项目,教育部高等学校计算机类专业教学指导委员会“系统能力培养”课程建设试点院校项目、Xilinx-教育部产学合作教学改革项目等教学项目。研究成果在FPGA、FPL、FPT、ACMTACO等FPGA会议与期刊发表学术论文30余篇,获得授权发明专利4项。研究成果还在美国安富利公司香港研发中心、上海电气集团机器人实验室等单位得到应用,获得中国商业联合会科技进步一等奖1项。

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