手把手教你设计CPU RISC-V处理器篇 通俗的语言系统介绍RISC-V处理器 处理器 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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胡振波 著

图书标签:

• RISC-V
• CPU设计
• 处理器
• 计算机体系结构
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• FPGA
• 嵌入式系统
• 硬件设计
• 教学

店铺： 经纶风图书专营店

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115480521

商品编码：28502235803

包装：平装

开本：16

出版时间：2018-05-01

字数：598

内容介绍
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。*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。*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。

作者介绍
胡振波，上海交通大学电子工程系本科、微电子学院硕士。拥有业界多年ASIC和CPU设计与验证经验，先后在Marvell任职ARM架构CPU设计*级工程师、在Synopsys任职研发经理、在比特大陆任职IC设计总监、在武汉聚芯微电子任职架构师，现致力于推动RISC-V架构在国内的传播和发展。

关联推荐
以通俗的语言系统介绍RISC-V处理器的相关内容，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
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
1.1.1 ISA——CPU的灵魂 4
1.1.2 CISC与RISC 5
1.1.3 32位与64位架构 6
1.1.4 ISA众生相 6
1.1.5 CPU的领域之分 10
1.2　ISA请扛起这口锅——为什么国产CPU尚未足够成功 12
1.2.1 MIPS系——龙芯和君正 12
1.2.2 x86系——北大众志、兆芯和海光 13
1.2.3 Power系——中晟宏芯 13
1.2.4 Alpha系——申威 14
1.2.5 ARM系——飞腾、华为海思、展讯和华芯通 14
1.2.6 背锅侠ISA 15
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
1.4.1 独乐乐与众乐乐——ARM公司的盈利模式 18
1.4.2 小个子有大力量——无处不在的Cortex-M系列 21
1.4.3 移动*者——Cortex-A系列在手持设备领域的巨大成功 23
1.4.4 进击的巨人——ARM进军PC与服务器领域的雄心 25
1.5　东边日出西边雨，道是无晴却有晴——RISC-V登场 25
1.6　原来你是这样的“薯片”——ARM的免费计划 28
1.7　旧时王谢堂前燕，飞入寻常百姓家——你也可以设计自己的处理器 28
第 2章 大道到简——RISC-V架构之魂 29
2.1　简单就是美——RISC-V架构的设计哲学 30
2.1.1 无病一身轻——架构的篇幅 30
2.1.2 能屈能伸——模块化的指令集 32
2.1.3 浓缩的都是精华——指令的数量 32
2.2　RISC-V指令集架构简介 33
2.2.1 模块化的指令子集 33
2.2.2 可配置的通用寄存器组 34
2.2.3 规整的指令编码 34
2.2.4 简洁的存储器访问指令 34
2.2.5 高效的分支跳转指令 35
2.2.6 简洁的子程序调用 36
2.2.7 无条件码执行 37
2.2.8 无分支延迟槽 37
2.2.9 零开销硬件循环 38
2.2.10 简洁的运算指令 38
2.2.11 优雅的压缩指令子集 39
2.2.12 特权模式 40
2.2.13 CSR寄存器 40
2.2.14 中断和异常 40
2.2.15 矢量指令子集 40
2.2.16 自定制指令扩展 41
2.2.17 总结与比较 41
2.3　RISC-V软件工具链 42
2.4　RISC-V和其他开放架构有何不同 44
2.4.1 平民英雄——OpenRISC 44
2.4.2 豪门显贵——SPARC 44
2.4.3 名校优生——RISC-V 45
第3章 乱花渐欲迷人眼——盘点RISC-V商业版本与开源版本 46
3.1　各商业版本与开源版本综述 47
3.1.1 Rocket Core（开源） 47
3.1.2 BOOM Core（开源） 49
3.1.3 Freedom SoC（开源） 50
3.1.4 LowRISC SoC（开源） 50
3.1.5 PULPino Core and SoC（开源） 50
3.1.6 PicoRV32 Core（开源） 51
3.1.7 SCR1 Core（开源） 51
3.1.8 ORCA Core（开源） 51
3.1.9 Andes Core（商业IP） 52
3.1.10 Microsemi Core（商业IP） 52
3.1.11 Codasip Core（商业IP） 53
3.1.12 蜂鸟E200 Core与SoC（开源） 53
3.2　总结 53
第4章 开源RISC-V——蜂鸟E200系列超低功耗Core与SoC 54
4.1　与众不同的蜂鸟E200处理器 55
4.2　蜂鸟E200简介——蜂鸟虽小，五脏俱全 56
4.3　蜂鸟E200型号系列 57
4.4　蜂鸟E200性能指标 58
4.5　蜂鸟E200配套SoC 59
4.6　蜂鸟E200配置选项 60

*二部分 手把手教你使用Verilog设计CPU

第5章 先见森林，后观树木——蜂鸟E200设计总览和顶层介绍 65
5.1　处理器硬件设计概述 66
5.1.1 架构和微架构 66
5.1.2 CPU、处理器、Core和处理器核 66
5.1.3 处理器设计和验证的特点 66
5.2　蜂鸟E200处理器核设计哲学 67
5.3　蜂鸟E200处理器核RTL代码风格介绍 68
5.3.1 使用标准DFF模块例化生成寄存器 68
5.3.2 推荐使用assign语法替代if-else和case语法 70
5.3.3 其他若干注意事项 71
5.3.4 小结 72
5.4　蜂鸟E200模块层次划分 72
5.5　蜂鸟E200处理器核源代码 73
5.6　蜂鸟E200处理器核配置选项 73
5.7　蜂鸟E200处理器核支持的RISC-V指令子集 74
5.8　蜂鸟E200处理器流水线结构 74
5.9　蜂鸟E200处理器核顶层接口介绍 74
5.10　总结 77
第6章 流水线不是流水账——蜂鸟E200流水线介绍 78
6.1　处理器流水线概述 79
6.1.1 从经典的五级流水线说起 79
6.1.2 可否不要流水线——流水线和状态机的关系 81
6.1.3 深处种菱浅种稻，不深不浅种荷花——流水线的深度 81
6.1.4 向上生长——越来越深的流水线 82
6.1.5 向下生长——越来越浅的流水线 83
6.1.6 总结 83
6.2　处理器流水线中的乱序 83
6.3　处理器流水线中的反压 84
6.4　处理器流水线中的冲突 84
6.4.1 流水线中的资源冲突 84
6.4.2 流水线中的数据冲突 85
6.5　蜂鸟E200处理器的流水线 86
6.5.1 流水线总体结构 86
6.5.2 流水线中的冲突 87
6.6　总结 87
第7章 万事开头难吗—— 一切从取指令开始 88
7.1　取指概述 89
7.1.1 取指特点 89
7.1.2 如何快速取指 90
7.1.3 如何处理非对齐指令 91
7.1.4 如何处理分支指令 92
7.2　RISC-V架构特点对于取指的简化 97
7.2.1 规整的指令编码格式 97
7.2.2 指令长度指示码放于低位 97
7.2.3 简单的分支跳转指令 98
7.2.4 没有分支延迟槽指令 100
7.2.5 提供明确的静态分支预测依据 100
7.2.6 提供明确的RAS依据 101
7.3　蜂鸟E200处理器的取指实现 101
7.3.1 IFU总体设计思路 102
7.3.2 Mini-Decode 103
7.3.3 Simple-BPU分支预测 105
7.3.4 PC生成 109
7.3.5 访问ITCM和BIU 111
7.3.6 ITCM 115
7.3.7 BIU 116
7.4　总结 116
第8章 一鼓作气，执行力是关键——执行 117
8.1　执行概述 118
8.1.1 指令译码 118
8.1.2 指令执行 118
8.1.3 流水线的冲突 119
8.1.4 指令的交付 119
8.1.5 指令发射、派遣、执行、写回的顺序 119
8.1.6 分支解析 121
8.1.7 小结 121
8.2　RISC-V架构特点对于执行的简化 121
8.2.1 规整的指令编码格式 122
8.2.2 优雅的16位指令 122
8.2.3 精简的指令个数 122
8.2.4 整数指令都是两操作数 122
8.3　蜂鸟E200处理器的执行实现 123
8.3.1 执行指令列表 123
8.3.2 EXU总体设计思路 123
8.3.3 译码 124
8.3.4 整数通用寄存器组 130
8.3.5 CSR寄存器 133
8.3.6 指令发射派遣 134
8.3.7 流水线冲突、长指令和OITF 139
8.3.8 ALU 145
8.3.9 高性能乘除法 157
8.3.10 浮点单元 158
8.3.11 交付 159
8.3.12 写回 159
8.3.13 协处理器扩展 160
8.3.14 小结 160
第9章 善始者实繁，克终者盖寡——交付 161
9.1　处理器交付、取消、冲刷 162
9.1.1 处理器交付、取消、冲刷简介 162
9.1.2 处理器交付常见实现策略 163
9.2　RISC-V架构特点对于交付的简化 164
9.3　蜂鸟E200处理器交付硬件实现 164
9.3.1 分支预测指令的处理 165
9.3.2 中断和异常的处理 168
9.3.3 多周期执行指令的交付 169
9.3.4 小结 169
第 10章 让子弹飞一会儿——写回 170
10.1　处理器的写回 171
10.1.1 处理器写回功能简介 171
10.1.2 处理器写回常见策略 171
10.2　蜂鸟E200处理器的写回硬件实现 171
10.2.1 *终写回仲裁 172
10.2.2 OITF和长指令写回仲裁 174
10.2.3 小结 177
第 11章 哈弗还是比亚迪——存储器架构 178
11.1　存储器架构概述 179
11.1.1 谁说处理器一定要有缓存 179
11.1.2 处理器一定要有存储器 180
11.1.3 ITCM和DTCM 182
11.2　RISC-V架构特点对于存储器访问指令的简化 183
11.2.1 仅支持小端格式 183
11.2.2 无地址自增自减模式 183
11.2.3 无“一次读多个数据”和“一次写多个数据”指令 183
11.3　RISC-V架构的存储器相关指令 184
11.3.1 Load和Store指令 184
11.3.2 Fence指令 184
11.3.3 “A”扩展指令 184
11.4　蜂鸟E200处理器存储器子系统硬件实现 185
11.4.1 存储器子系统总体设计思路 185
11.4.2 AGU 186
11.4.3 LSU 190
11.4.4 ITCM和DTCM 192
11.4.5 “A”扩展指令处理 195
11.4.6 Fence与Fence.I指令处理 200
11.4.7 BIU 202
11.4.8 ECC 202
11.4.9 小结 202
第 12章 黑盒子的窗口——总线接口单元BIU 203
12.1　片上总线协议概述 204
12.1.1 AXI 204
12.1.2 AHB 204
12.1.3 APB 205
12.1.4 TileLink 205
12.1.5 总结比较 205
12.2　自定义总线协议ICB 206
12.2.1 ICB总线协议简介 206
12.2.2 ICB总线协议信号 207
12.2.3 ICB总线协议时序 207
12.3　ICB总线的硬件实现 210
12.3.1 一主多从 210
12.3.2 多主一从 211
12.3.3 多主多从 212
12.4　蜂鸟E200处理器核BIU 212
12.4.1 BIU简介 212
12.4.2 BIU微架构 213
12.4.3 BIU源码分析 214
12.5　蜂鸟E200处理器SoC总线 214
12.5.1 SoC总线简介 215
12.5.2 SoC总线微架构 215
12.5.3 SoC总线源码分析 216
12.6　总结 216
第 13章 不得不说的故事——中断和异常 217
13.1　中断和异常概述 218
13.1.1 中断概述 218
13.1.2 异常概述 219
13.1.3 广义上的异常 219
13.2　RISC-V架构异常处理机制 221
13.2.1 进入异常 221
13.2.2 退出异常 224
13.2.3 异常服务程序 225
13.3　RISC-V架构中断定义 226
13.3.1 中断类型 226
13.3.2 中断屏蔽 228
13.3.3 中断等待 229
13.3.4 中断优先级与仲裁 230
13.3.5 中断嵌套 230
13.3.6 总结比较 231
13.4　RISC-V架构异常相关CSR寄存器 232
13.5　蜂鸟E200异常处理的硬件实现 232
13.5.1 蜂鸟E200处理器的异常和中断实现要点 232
13.5.2 蜂鸟E200处理器的异常类型 233
13.5.3 蜂鸟E200处理器对于mepc的处理 234
13.5.4 蜂鸟E200处理器的中断接口 234
13.5.5 蜂鸟E200处理器CLINT微架构及源码分析 235
13.5.6 蜂鸟E200处理器PLIC微架构及源码分析 238
13.5.7 蜂鸟E200处理器交付模块对中断和异常的处理 242
13.5.8 小结 245
第 14章 *不起眼的，其实是*难的——调试机制 246
14.1　调试机制概述 247
14.1.1 交互调试概述 247
14.1.2 跟踪调试概述 249
14.2　RISC-V架构的调试机制 249
14.2.1 调试器软件的实现 250
14.2.2 调试模式 250
14.2.3 调试指令 251
14.2.4 调试机制CSR 251
14.2.5 调试中断 251
14.3　蜂鸟E200调试机制的硬件实现 251
14.3.1 蜂鸟E200交互式调试概述 251
14.3.2 DTM模块 253
14.3.3 硬件调试模块 253
14.3.4 调试中断处理 257
14.3.5 调试机制CSR寄存器的实现 258
14.3.6 调试机制指令的实现 258
14.3.7 小结 259
第 15章 动如脱兔，静若处子——低功耗的诀窍 260
15.1　处理器低功耗技术概述 261
15.1.1 软件层面低功耗 261
15.1.2 系统层面低功耗 261
15.1.3 处理器层面低功耗 262
15.1.4 单元层面低功耗 262
15.1.5 寄存器层面低功耗 263
15.1.6 锁存器层面低功耗 264
15.1.7 SRAM层面低功耗 264
15.1.8 组合逻辑层面低功耗 264
15.1.9 工艺层面低功耗 265
15.2　RISC-V架构的低功耗机制 265
15.3　蜂鸟E200低功耗机制的硬件实现 265
15.3.1 蜂鸟E200系统层面低功耗 265
15.3.2 蜂鸟E200处理器层面低功耗 267
15.3.3 蜂鸟E200单元层面低功耗 269
15.3.4 蜂鸟E200寄存器层面低功耗 269
15.3.5 蜂鸟E200锁存器层面低功耗 272
15.3.6 蜂鸟E200 SRAM层面低功耗 273
15.3.7 蜂鸟E200组合逻辑层面低功耗 274
15.3.8 蜂鸟E200工艺层面低功耗 275
15.4　总结 275
第 16章 工欲善其事，必先利其器——RISC-V可扩展协处理器 276
16.1　专用领域架构DSA 277
16.2　RISC-V架构的可扩展性 278
16.2.1 RISC-V的预留指令编码空间 278
16.2.2 RISC-V的预定义的Custom指令 279
16.3　蜂鸟E200的协处理器接口EAI 279
16.3.1 EAI指令的编码 279
16.3.2 EAI接口信号 280
16.3.3 EAI流水线接口 281
16.3.4 EAI存储器接口 282
16.3.5 EAI接口时序 283
16.4　蜂鸟E200的协处理器参考示例 286
16.4.1 示例协处理器需求 286
16.4.2 示例协处理器指令 287
16.4.3 示例协处理器实现 288
16.4.4 示例协处理器性能 289
16.4.5 示例协处理器代码 290

第三部分 使用Verilog进行仿真和在FPGA SoC原型上运行软件

第 17章 冒个烟先——运行Verilog仿真测试 292
17.1　E200开源项目的代码层次结构 293
17.2　E200开源项目的测试用例 294
17.2.1 riscv-tests 自测试用例 294
17.2.2 编译ISA自测试用例 295
17.3　E200开源项目的测试平台（TestBench） 298
17.4　在Verilog TestBench中运行测试用例 299
第 18章 套上壳子上路——实现SoC和FPGA原型 302
18.1　Freedom E310 SoC简介 303
18.2　HBird-E200-SoC简介 304
18.2.1 HBird-E200-SoC组成结构 304
18.2.2 HBird-E200-SoC代码结构 309
18.3　HBird-E200-SoC FPGA原型平台 311
18.3.1 FPGA开发板 311
18.3.2 生成mcs文件烧写FPGA 314
18.3.3 JTAG调试器 317
18.3.4 FPGA原型平台DIY总结 320
18.4　蜂鸟E200专用FPGA开发板 320
第 19章 画龙点睛——运行和调试软件示例 321
19.1　Freedom-E-SDK平台简介 322
19.2　SIRV-E-SDK平台简介 323
19.2.1 SIRV-E-SDK简介 323
19.2.2 SIRV-E-SDK代码结构 324
19.3　使用SIRV-E-SDK运行示例程序 325
19.4　使用GDB和OpenOCD调试示例程序 328
19.5　Windows图形化IDE开发工具 331
第 20章 是骡子是马？拉出来遛遛——运行跑分程序 332
20.1　跑分程序简介 333
20.2　Dhrystone简介 333
20.3　运行Dhrystone Benchmark 335
20.4　CoreMark简介 337
20.5　运行CoreMark Benchmark 338
20.6　总结与比较 340

附录部分 RISC-V架构详述

附录A RISC-V架构指令集介绍 342
附录B RISC-V架构CSR寄存器介绍 374
附录C RISC-V架构的PLIC介绍 384
附录D 存储器模型背景介绍 392
附录E 存储器原子操作指令背景介绍 397
附录F RISC-V指令编码列表 400
附录G RISC-V伪指令列表 404

《芯火燎原：RISC-V 架构深度解析与应用实践》 前言 在信息爆炸的时代，计算已渗透到我们生活的方方面面。从智能手机的强大运算能力，到物联网设备的智能化，再到超级计算机的极限探索，核心处理器的作用至关重要。然而，长久以来，处理器行业一直被少数几家公司所主导，其架构和指令集往往是封闭的，限制了创新和发展。 直到RISC-V的出现，一切开始改变。RISC-V，一个开放、自由、模块化的指令集架构（ISA），正在以前所未有的速度改变着全球半导体产业的格局。它不仅为学术界提供了研究和探索的沃土，更催生了无数创新的商业应用，让更多人能够参与到处理器设计的洪流中。 本书《芯火燎原：RISC-V 架构深度解析与应用实践》旨在为读者提供一个全面、深入且富有实践性的RISC-V学习体验。我们并非要从零开始教授设计一套完整的CPU，而是聚焦于理解RISC-V架构的核心理念，掌握其指令集的精髓，并引导读者如何利用现有的工具和资源，将RISC-V应用于实际的工程项目中。 第一部分：RISC-V 架构的基石——洞悉指令集的智慧 1. 指令集架构（ISA）：处理器的灵魂 什么是ISA？ 我们将从最基础的概念入手，解释指令集架构是什么，它为何是处理器设计的核心。理解ISA就如同理解一门语言，它是CPU与软件沟通的桥梁。 CISC vs. RISC：历史的演进与RISC-V的定位 回顾复杂指令集（CISC）和精简指令集（RISC）的历史，分析它们各自的优缺点。重点阐述RISC-V作为新一代RISC架构，如何吸取前人的经验，并在此基础上实现突破。 RISC-V 的设计哲学：简洁、模块化与可扩展性 深入剖析RISC-V的“精简”体现在何处，以及其模块化设计的优势。理解如何通过扩展指令集来适应不同的应用场景，这是RISC-V强大的生命力所在。 2. RISC-V 的核心指令集（RV32I/RV64I）：构建运算的基石 通用寄存器：数据处理的临时仓库 详细介绍RISC-V的通用寄存器模型，包括寄存器的数量、用途以及命名约定。理解寄存器在指令执行中的关键作用。 指令格式：编码的艺术 讲解RISC-V的几种主要指令格式（R型、I型、S型、B型、U型、J型），分析其字段的构成和编码方式。通过具体的指令格式，让读者直观感受指令的“模样”。 整数运算指令：加减乘除与逻辑操作 逐一介绍RISC-V中的整数加法、减法、乘法、除法指令，以及逻辑运算指令（AND, OR, XOR, NOT）。我们会用清晰的图示和伪代码来解释每条指令的功能和操作。 数据传输指令：内存与寄存器间的桥梁 重点讲解Load（加载）和Store（存储）指令，解释它们如何实现数据在内存和寄存器之间的搬运。还会介绍Immediate（立即数）加载指令，用于将常量直接载入寄存器。 控制流指令：程序的脉络 详解分支指令（Branch Equal, Branch Not Equal, Branch Less Than等）和跳转指令（Jump, Jump and Link）。理解这些指令如何控制程序的执行顺序，实现条件判断和函数调用。 特殊指令：环境调用与同步 介绍一些特殊的指令，如ECALL（环境调用），用于与操作系统交互；FENCE（内存屏障）用于保证内存访问的顺序性，这在多核系统中尤为重要。 3. RISC-V 的标准扩展：解锁更多能力 M 扩展：整数乘除法 介绍M扩展如何为基础整数指令集（I）增加高效的整数乘法和除法操作，这是许多通用计算不可或缺的部分。 A 扩展：原子操作 深入讲解A扩展提供的原子操作指令，如Load-Reserved/Store-Conditional (LR/SC) 和 Atomic Memory Operations (AMO)。理解它们如何在多线程环境中保证数据的一致性，避免竞态条件。 F 扩展：单精度浮点运算 介绍F扩展如何增加对单精度浮点数运算的支持，包括浮点寄存器和相应的运算指令。 D 扩展：双精度浮点运算 讲解D扩展如何进一步支持双精度浮点运算，满足更高精度的科学计算和图形处理需求。 C 扩展：压缩指令集 重点介绍C扩展，它通过使用16位指令来压缩常用的32位指令，显著减小了代码体积，提高了指令缓存命中率，这对于嵌入式系统尤其有益。 其他扩展简介 简要介绍其他重要的标准扩展，如Vector（向量指令集）、Bit Manipulation（位操作）等，让读者对RISC-V的强大扩展性有一个初步的认识。 第二部分：RISC-V 的实践之路——从工具链到核心实现 4. RISC-V 工具链：编译、链接与调试的利器 GCC/Clang for RISC-V：软件开发的基础 详细介绍如何安装和使用针对RISC-V的GCC或Clang编译器，以及Binutils（汇编器、链接器）。演示如何将C/C++源代码编译成RISC-V可执行文件。 GDB for RISC-V：探寻程序的运行轨迹 讲解如何使用GDB配合RISC-V模拟器或硬件调试器进行程序调试。掌握断点设置、单步执行、查看寄存器和内存内容等核心调试技巧。 OpenOCD：硬件调试的桥梁 介绍OpenOCD（Open On-Chip Debugger）的作用，它如何连接调试器和目标硬件，实现对嵌入式RISC-V系统的调试。 5. RISC-V 模拟器：虚拟环境下的原型验证 Spike（RISC-V ISA 模拟器）：官方参考模拟器 详细介绍Spike模拟器的使用，它不仅是一个指令集模拟器，更是RISC-V规范的官方参考实现。演示如何使用Spike加载和运行RISC-V程序，进行功能验证。 QEMU for RISC-V：强大的虚拟化平台 介绍QEMU在RISC-V领域的应用。QEMU不仅能模拟CPU，还能模拟整个计算机系统，为软件开发和测试提供了一个完整的虚拟环境。 其他常用模拟器介绍 简要提及其他一些优秀的RISC-V模拟器，供读者根据自己的需求选择。 6. RISC-V 处理器开源实现：学习与借鉴的宝库 Rocket Chip Generator：Scala编写的高性能SoC生成器 介绍Rocket Chip Generator（Chisel语言编写），它是一个强大的Systolic Array (Systolic Array) SoC（System-on-Chip）生成器。讲解如何通过配置其参数来生成定制化的RISC-V核心和SoC。 BOOM（Berkeley Out-of-Order Machine）：高性能乱序执行处理器 深入介绍BOOM，它是一个高度可配置的、基于Chisel语言的开源乱序执行RISC-V处理器。理解乱序执行的核心原理，以及BOOM的设计思路。 SERV（Simple Embedded RISC-V core）：极简的位串行RISC-V核心 介绍SERV，它是一个极度精简、位串行执行的RISC-V核心，非常适合资源受限的嵌入式应用。通过SERV，读者可以体会到RISC-V的灵活性。 其他知名开源项目简介 提及如RI5CY、NEORV32等其他一些具有代表性的开源RISC-V处理器项目，为读者提供更多学习和探索的方向。 第三部分：RISC-V 的未来展望与应用场景 7. RISC-V 在嵌入式系统中的崛起 低功耗与高效率的优势 分析RISC-V在低功耗、高效率方面的天然优势，使其成为微控制器（MCU）和嵌入式设备的理想选择。 物联网（IoT）领域的潜力 探讨RISC-V如何赋能物联网设备，实现更智能、更安全、更灵活的连接。 实时操作系统（RTOS）支持 介绍RISC-V生态系统中对RTOS的支持情况，以及如何在嵌入式环境中构建完整的系统。 8. RISC-V 在高性能计算与加速器领域的探索 定制化加速器的设计 阐述如何利用RISC-V的可扩展性，设计针对特定任务（如AI推理、密码学、信号处理）的高性能定制化加速器。 AI与机器学习的应用 探讨RISC-V在AI芯片设计中的应用，以及如何通过向量扩展等实现高效的AI计算。 高性能服务器与数据中心 展望RISC-V在高性能计算领域的长远发展，及其对传统服务器市场的潜在冲击。 9. RISC-V 的生态系统建设与贡献 RISC-V 国际基金会（RISC-V International） 介绍RISC-V International在推动RISC-V标准制定、生态系统建设中的关键作用。 社区的力量：开源贡献与合作 强调RISC-V社区的重要性，鼓励读者参与到开源项目中，为RISC-V的繁荣贡献力量。 未来的发展趋势与挑战 展望RISC-V未来的发展方向，并讨论其在推广过程中可能面临的挑战。 结语 RISC-V的开源开放特性，正在以前所未有的力量驱动着全球计算产业的创新。本书的目标是点燃读者对RISC-V的热情，提供坚实的理论基础和实用的实践指导，帮助读者更好地理解、掌握并运用RISC-V架构。我们相信，通过这本书的学习，您将能更自信地踏入RISC-V的广阔天地，参与到下一代计算技术的创造与发展之中。 致读者 本书并非一本枯燥的指令集手册，而是一次深入RISC-V世界的心灵之旅。我们以通俗易懂的语言，辅以大量的图示和实例，力求让复杂的概念变得清晰明了。我们鼓励读者积极动手实践，利用书中介绍的工具和资源，去验证、去探索、去创造。愿这本书能成为您在RISC-V道路上的可靠伙伴，点燃您心中那片“芯火”。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我对技术书籍的耐心有限，如果开头就陷入冗长的历史回顾或者堆砌大量专业术语，我通常很快就会放弃。我更青睐那种开篇就直击核心，用一种平易近人的口吻将读者拉入主题的写作风格。我期待的不是一本写给资深硬件工程师的参考手册，而是一本能让电子工程专业的大三学生，甚至是一位有一定编程基础的跨界人士，也能快速建立起对RISC-V整体认知框架的入门指南。书中对“通俗”二字的诠释至关重要。如果它能把指令的二进制编码、寄存器堆栈的操作，用像拆解乐高积木一样清晰的方式呈现出来，让读者在阅读过程中能不断产生“原来如此”的顿悟感，那么这本书的价值就体现出来了。我特别希望看到一些关键模块，比如译码器的简化模型，是如何从一堆二进制流中准确识别出操作码和操作数的，这中间的逻辑推导过程必须是无障碍的。

评分☆☆☆☆☆

很多关于处理器设计的书籍往往只关注某一特定的实现（比如某个开源的Verilog/VHDL代码），导致读者学到的知识点过于碎片化，难以抽象出通用的设计原理。我更倾向于一本能够提供高屋建瓴的视角，先建立起一个通用的RISC-V模型概念，然后再逐步深入细节的书籍。我希望这本书能用一种结构化的方式，清晰地划分出RISC-V架构的各个层次——从ISA到微架构再到实际的物理实现。例如，它能否用一致的框架来描述RV32I和RV64I之间的差异，以及各种扩展模块（M、A、F、D、V）是如何模块化地集成到基础整数指令集中的。如果这本书能培养我一种“设计者”的思维，让我不仅能“读懂”别人的RISC-V设计，还能基于已有的知识体系去构思自己的简单处理器模型，那么它就是一本极具启发性的佳作了。

评分☆☆☆☆☆

这本关于RISC-V处理器的书简直是为我这种想入门又怕被复杂术语吓跑的人量身定做的！我一直对计算机底层原理，特别是CPU是怎么回事充满好奇，但网上的资料要么过于学术化，充斥着晦涩的寄存器、流水线、缓存这些名词，要么就是代码多于解释，根本看不懂。这本书的标题里的“手把手教你”几个字，当时就吸引了我。我期待的是一种非常直观、循序渐进的讲解方式，最好能用类比或者生活中的例子来解释那些抽象的概念。比如，我希望能搞清楚一条机器指令到底是如何被CPU识别、解码并执行的整个流程，那种从指令集架构（ISA）到微架构的转换过程，如果能用清晰的图示和文字步骤来分解，对我来说就太有价值了。我特别希望它能把RISC-V的精简和模块化优势讲得透彻，而不是仅仅停留在“它很流行”的层面，而是深入到为什么它在今天这个时代依然能保持竞争力，以及它在嵌入式、高性能计算等不同领域是如何进行裁剪和应用的。

评分☆☆☆☆☆

从一个嵌入式软件开发的视角来看，我关注的重点往往是硬件和软件的交互点。我深知，软件的效率在很大程度上取决于底层硬件的设计。因此，我希望这本书不仅仅停留在介绍RISC-V的指令集本身，更能深入到如何为特定的应用场景优化编译器的生成代码，或者如何利用RISC-V的某些特性（比如向量扩展或自定义指令）来加速特定的算法。如果书中能提供一些实际的代码片段，展示如何通过调整编译选项来适配不同的RISC-V核，或者讲解一下RISC-V的ABI（应用二进制接口）是如何影响函数调用的，那就太有帮助了。毕竟，对于我们做软件的来说，理解底层设计是为了写出更高效、更贴合硬件特性的程序。单纯的硬件结构介绍对我来说是不够的，我需要看到“知道这些特性后，我能做什么”的指导。

评分☆☆☆☆☆

我最近在进行一个小型FPGA项目，需要对自定义指令集的扩展性有更深的理解，所以对市面上讲解RISC-V的书籍进行了筛选。很多书籍在介绍完ISA规范后，就开始深入到RTL代码的编写，这对于我这种更侧重于架构理解和应用层优化的学习者来说，门槛太高了。我真正需要的是一本能把“为什么设计成这样”解释清楚的书。比如，RISC-V的Load/Store架构和其它复杂指令集（CISC）到底在性能、功耗和实现复杂度上有哪些权衡？书中的讲解如果能侧重于设计哲学层面的探讨，而不是单纯的教科书式描述，那简直是太棒了。我更希望看到的是，作者是如何权衡取舍，将一个指令集设计得如此简洁而又功能强大的思维过程。如果能有关于中断处理、特权级管理这些系统级功能如何优雅地融入到精简的RISC-V设计中的案例分析，那无疑会大大提升这本书的实用价值和深度。