Rezension: “CPU-Design – Entwurf eines RISC-Prozessors in VHDL” von Kai-Uwe Mrkor

Der Autor des Buches “CPU-Design – Entwurf eines RISC-Prozessors in VHDL”, Dipl.-Ing. (FH) Kai-Uwe Mrkor, arbeitet zur Zeit an der Technischen Hochschule Brandenburg als Mitarbeiter Labordienst Fachbereich Informatik und Medien.

Inhalt

Das Buch beschreibt nach Einführungen in Prozessorarchitektur (Kapitel 2), Programmierbare Logikanordnungen (Kapitel 3) und den verwendeten FPGA Cyclone II von Altera (Kapitel 4) die Anforderungen an den im Verlauf zu implementierenden Prozessor in Kapitel 5 sowohl der Registersatz als auch die geplante Teilmenge des MIPS-Befehlssatzes.

In Kapitel 6 widmet sich der Autor detailliert den Aufbau eines RISC-Prozessors mit MIPS-Architektur. Dabei wird zunächst eine Implementierung mit einem Takt pro Befehl vorgestellt, die in mehreren Iterationen aufgebaut wird. Dies ermöglicht es dem Leser von arithmetischen und logischen Befehlen über unbedingte und bedingte Sprünge und Load/Store Befehle alle geplanten Op-Codes des Prozessors nachzuvollziehen. Im 2. Teil dieses Kapitels demonstriert der Autor wie eine Ein-Takt-Implementierung durch die Einführung von Zwischenergebnissen (Pipelining) deutlich beschleunigt werden kann.

Kapitel 7 erweitert die implementierte CPU um sinnvolle Peripherie. Angesprochen werden parallele und serielle Schnittstellen sowie Ausgabe über LEDs und Siebensegmentanzeigen.

Kapitel 8 vereint die Ergebnisse aller bisheriger Kapitel und demonstriert die Funktionalität mit kleinen Beispielprogrammen.

Empfehlung

Das Buch bietet eine gute Auffrischung zu den Themen rund um Rechnerarchitektur. Der Aufbau der verschiedenen Stufen der CPU wird schlüssig beschrieben und ist mit den herunter ladbaren Quellen gut nachvollziehbar. Das Buch ist definitiv eine Empfehlung für alle, die sich eingehender mit dem praktischen Aufbau einer CPU in VHDL beschäftigen wollen.

Bezugsmöglichkeiten

Die genauen Daten des Buches:
Kai-Uwe Mrkor: CPU-Design – Entwurf eines RISC-Prozessors in VHDL; epubli Verlag Berlin; ISBN 978-3-8442-6666-5; 2013

Bestellbar über Epubli und natürlich bei Amazon. Die zum Buch gehörenden Dateien sind direkt und http://www.prozessorentwurf.de/ abrufbar.