手把手教你设计CPU:RISC-V处理器

胡振波

出版时间

2018-04-30

ISBN

9787115480521

评分

★★★★★
书籍介绍
本书是一本介绍通用CPU设计的入门书,以通俗的语言系统介绍了CPU和RISC-V架构,力求为读者揭开CPU设计的神秘面纱,打开计算机体系结构的大门。 本书共分为四部分。第一部分是CPU与RISC-V的综述,帮助初学者对CPU和RISC-V快速地建立起认识。第二部分讲解如何使用Verilog设计CPU,使读者掌握处理器核的设计精髓。第三部分主要介绍蜂鸟E203配套的SoC和软件平台,使读者实现蜂鸟E203 RISC-V处理器在FPGA原型平台上的运行。第四部分是附录,介绍了RISC-V指令集架构,辅以作者加入的背景知识解读和注解,以便于读者理解。 本书不仅适合CPU或芯片设计相关从业者阅读使用,也适合作为大中专院校相关师生学习RISC-V处理器设计(使用Verilog语言)和CPU设计的指导用书。
AI导读
编辑书评
  • 本书的核心价值在于实现了从“知道CPU是什么”到“知道CPU怎么造出来”的认知跃迁。它没有停留在教科书式的原理宣讲,而是通过蜂鸟E203这一真实开源项目,展示了工业级代码的组织方式与设计权衡。其独特之处在于将复杂的体系结构知识拆解为可执行的Verilog模块,让读者在敲代码的过程中自然理解流水线、中断和异常处理。尽管被部分人诟病为“软文”,但其技术内容的扎实程度足以支撑起一本优秀入门书的骨架。对于渴望突破理论瓶颈、进入芯片设计领域的学习者,这是一本值得反复研读并动手复现的实战指南,其提供的完整闭环体验在同类中文书籍中极具竞争力。
  • 然而,必须清醒认识到本书的局限性:它是一本优秀的“特定项目教程”,而非普适的“架构百科全书”。读者容易陷入对蜂鸟E203具体实现细节的过度关注,而忽略了RISC-V架构本身的灵活性与多样性。此外,对于完全没有Verilog基础的读者,书中的代码密度可能构成劝退因素,所谓的“手把手”实际上隐含了较高的自学门槛。因此,本书更适合那些已经跨过数字逻辑大门、急需一个具体抓手来深化理解的进阶初学者。若将其作为第一本体系结构读物,可能会因细节过多而迷失方向;但若作为第二本或第三本,配合经典教材使用,则能起到画龙点睛、融会贯通的效果。
核心看点
  • 本书填补了中文计算机体系结构领域从理论到工程落地的空白。不同于Hennessy等经典教材侧重抽象模型,作者胡振波以开源RISC-V处理器“蜂鸟E203”为蓝本,手把手演示如何用Verilog语言构建CPU核心。这种“设计者视角”让读者不仅理解指令集架构(ISA)的逻辑,更能直观看到数据通路、控制单元在电路层面的具体实现,真正打通软件与硬件的任督二脉。
  • 深入剖析RISC-V架构的设计哲学及其相对于ARM的优势。书中详细解读了RISC-V因无历史包袱而具备的高结构化程度、模块化扩展能力以及BSD协议带来的生态开放性。通过对比ARM的授权模式与RISC-V的开源特性,揭示了为何RISC-V被视为打破垄断、适应专用领域处理器(DSA)趋势的关键技术,为读者提供了宏观的产业视野与技术选型依据。
  • 提供完整的SoC集成与FPGA原型验证路径。除了CPU核设计,书后半部分重点讲解如何搭建配套SoC及软件平台,指导读者在FPGA上运行实际代码。这一环节解决了初学者“只懂原理不会动手”的痛点,将孤立的模块整合为可运行的系统,使读者能够体验从RTL代码编译、综合到上板调试的全流程,极大增强了学习的成就感与实用性。
读者共识
  • 读者普遍认可本书在中文语境下的稀缺性与友好度。作为少数从CPU设计者角度出发的体系结构书籍,它成功揭开了黑盒,让抽象的架构图变成了具体的代码行。许多评论指出,相比翻译版经典教材的晦涩,本书的语言更接地气,且提供了可运行的完整示例,极大地降低了RISC-V入门的心理和技术门槛。
  • 争议主要集中在“手把手”的实际难度与前置知识要求上。部分初学者反映即便语言生动,面对密集的Verilog代码仍感到吃力,认为需要更强的数字电路基础。另有声音质疑其对特定开源项目(蜂鸟E203)的依赖,担心读者局限于单一实现而忽视架构多样性。但多数资深读者认为,这种聚焦反而有助于深入理解细节。
  • 读者高度赞赏书中对RISC-V优势的分析,特别是其模块化设计和BSD协议带来的生态潜力。大家一致认为,本书不仅教技术,更传递了一种开放协作的工程理念。对于想要参与国产芯片研发或探索新架构的读者,本书被视为连接理论与产业实践的坚实桥梁,尽管存在个别排版或代码注释的小瑕疵,整体评价依然积极。
精彩摘录
  • "为了进一步提高能效比,John Hennessy教授指出,处理器架构的希望在于专用领域处理器架构。DSA的核心思想同样是使用专用的硬件做专用的事情,但是与ASIC硬件化的电路不同,DSA是满足一个Domain内的应用,而非一个固定的应用,因此它能够满足灵活性与专用性的折衷。"
目录
第 一部分 CPU与RISC-V综述
第 1章 一文读懂CPU之三生三世 2
1.1 眼看他起高楼,眼看他宴宾客,眼看他楼塌了——CPU众生相 3
1.3 人生已是如此艰难,你又何必拆穿——CPU从业者的无奈 17
1.4 无敌是多么寂寞——ARM统治着的世界 18

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用户评论
一周过了一遍,下面开始看源码。
快速翻了下, 了解了下RISC-V指令集...
只看了前三章。。。学习。。学习。。。
生动活泼、带有趣味的文字结合简明讲述,感觉比较全面但深度欠佳
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感谢助我入门RISCV
广告太多,而且配不上手把手这三个字。代码直接用的是他们自己开发的蜂鸟处理器,对小白应该不友好
按需
中规中矩
抛开是广告书这点外。CPU设计和开发部分写得非常清晰详细,体系结构学的东西终于知道电路上长啥样的了。RISC-V部分印象深刻的点是:没有历史包袱所以ISA设计结构化程度高而没有修修补补,所以手册极短,译码也简单;结构化程度高使模块化可行,对于下游生态壮大很关键;模块化也使协处理扩展容易实现;减少硬件异常的滥用;最后或许是对抗arm的杀手锏:BSD协议。书的缺点是作者似乎为了契合自己的标题,到处都用“简洁就是最好”尬吹,有时毫无推理,完全没有可信度
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