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魂芯V-A智能处理器系统及其应用设计

作译者：朱家兵等

出版时间：2023-10 千字数：374 版次：01-01 页数：288

开本：16开装帧： I S B N ：9787121464058

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纸质书定价：￥99.0

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目    录
第1章  概述	1
1.1  智能处理器概述	1
1.2  性能介绍	3
1.3  智能处理器架构概述	4
1.4  片上互联	5
第2章  CPU内核	8
2.1  概述	8
2.2  主要特征	8
2.3  向量协处理器	9
2.4  存储层次结构	9
2.4.1  内存模型	9
2.4.2  L1 ICache	10
2.4.3  L1 DCache	11
2.4.4  L2 Cache	13
2.5  内存保护	13
2.5.1  虚拟内存保护	13
2.5.2  物理内存保护	15
2.6  中断及异常	16
2.6.1  处理过程	16
2.6.2  局部中断控制器	18
2.6.3  平台级别中断控制器	20
2.7  调试接口	22
2.8  指令集	23
2.8.1  标准指令集	23
2.8.2  C910扩展指令集	41
2.9  寄存器	42
2.9.1  通用寄存器	42
2.9.2  浮点寄存器	43
2.9.3  向量寄存器	44
2.9.4  系统控制寄存器	44
第3章  神经网络加速器	81
3.1  主要特征	82
3.2  整体结构	82
3.3  功能描述	84
3.4  中断	85
3.5  寄存器	86
3.6  应用说明	87
第4章  存储子系统和地址空间	89
4.1  存储子系统	89
4.2  地址空间	90
第5章  中断系统	93
5.1  PLIC中断处理机制	93
5.2  中断号映射表	94
第6章  时钟与复位	98
6.1  简介	98
6.2  功能框图	98
6.3  系统时钟	99
6.4  PLL介绍	101
6.5  系统复位	102
6.6  寄存器描述	103
6.6.1  寄存器列表	103
6.6.2  寄存器功能定义	106
6.7  引脚说明	122
第7章  系统的加载与配置	123
7.1  系统的加载	123
7.1.1  加载配置	123
7.1.2  映像文件生成工具	124
7.1.3  ROM加载过程	125
7.1.4  二次加载过程	126
7.2  系统的配置	130
7.2.1  引脚说明	130
7.2.2  寄存器	130
第8章  CPU用户编程	160
8.1  CPU软件环境概述	160
8.2  CPU硬件环境概述	162
8.2.1  通用寄存器	162
8.2.2  中断和异常机制	163
8.2.3  PMP	163
8.2.4  Cache	163
第9章  调试系统用户使用说明	166
9.1  调试系统概述	166
9.2  调试系统组成	166
9.2.1  GDB	166
9.2.2  调试代理服务程序	168
9.2.3  在线仿真器	169
9.3  调试操作	169
第10章  CPU前后台环境使用说明	171
10.1  CPU前后台环境概述	171
10.2  接口说明	172
10.2.1  标准C/C++库接口使用方法	172
10.2.2  前后台设备驱动接口使用方法	179
10.2.3  BSP接口使用方法	180
10.3  开发过程	183
10.4  示例程序	186
第11章  CPU Linux操作系统使用说明	192
11.1  CPU Linux操作系统概述	192
11.2  用户使用指南	192
11.2.1  操作系统启动流程及用户登录方法	192
11.2.2  shell界面使用方法	193
11.2.3  调试功能	193
11.2.4  内核事件分析	195
11.2.5  包管理器	196
11.3  设备树说明	197
11.4  用户开发流程及示例	198
11.4.1  用户程序的基本开发流程	198
11.4.2  系统调用编程示例	200
11.4.3  Pthread编程示例	201
11.4.4  Socket编程示例	212
11.4.5  接口说明	220
第12章  神经网络模型开发	221
12.1  概述	221
12.1.1  特性介绍	222
12.1.2  HXAI工具链	222
12.2  模型转换	223
12.2.1  简介	223
12.2.2  转换办法	223
12.3  模型剪枝	225
12.3.1  简介	225
12.3.2  剪枝方法	226
12.4  模型量化	228
12.4.1  简介	228
12.4.2  量化方法	229
12.4.3  模型量化效果	231
12.5  模型推理	232
12.5.1  简介	232
12.5.2  推理方法	232
12.6  模型导出	233
12.6.1  简介	233
12.6.2  导出方法	233
12.7  典型网络示例	234
12.7.1  简介	234
12.7.2  ResNet网络示例	234
12.7.3  YOLOv3网络示例	239
12.7.4  DeepLabv3语义分割网络示例	241
12.7.5  汽车检测示例	245
12.7.6  OpenPose网络示例	248
12.7.7  人脸检测RetinaFace网络示例	251
12.7.8  RNN手写数字识别案例	254
12.7.9  LSTM手写数字识别案例	257
12.7.10  RNN语句情感分类推理案例	262
12.7.11  LSTM语句情感分类推理案例	265
第13章  开发板设计	269
13.1  开发板简介	269
13.2  硬件参数	269
13.3  评估套件清单	278
附录A	279

前    言
近年来，随着“摩尔定律”逼近物理极限，业界对集成电路产业未来的发展讨论得十分热烈。虽然集成电路在物理层面的发展已经受到了物理规律的限制，但其在信息层面的技术创新还远远没有触及“天花板”。未来将会沿着“智能摩尔”技术路线，通过算法的升级，以及芯片架构的更新，进一步提升计算能力。基于这一思路，中国电子科技集团有限公司（中国电科）的“魂芯”团队提出多核异构处理器（XPU）概念，即结合CPU、GPU、NPU、DSP等技术，在底层对数据进行交互处理，通过架构上的突破，适应当今海量数据处理能力的要求。在国家重大专项的支持下，“魂芯”团队历时3年，研制出了高性能的魂芯V-A智能处理器，其峰值算力达到16TOPS@INT8。采用该芯片，可构建处理能力更强、运算速度更快、体积更小、开发成本更低的信号处理系统，同时，也可以极大地缩短研制周期。作为高性能的新一代多核异构智能处理器芯片，魂芯V-A智能处理器是值得推荐的。在中国电科和电子工业出版社的支持下，我们编写了本书，目的是帮助读者更深入地了解魂芯V-A智能处理器，更熟练地应用魂芯V-A智能处理器。在取材上，本书力求原理与应用并重，对魂芯V-A智能处理器的处理器结构、存储器组织、中断服务、时钟管理、系统加载、系统配置、指令集系统和神经网络模型开发等都做了较全面的介绍。同时，对接口程序设计、程序优化、系统设计和开发工具等内容，也进行了较为详细的描述。因此本书也可作为教材，供高等学校通信工程、电子工程、计算机应用、工业自动化、自动控制等专业的高年级学生和研究生使用。
通过学习这些内容，读者可以较全面地掌握魂芯V-A智能处理器的应用基础知识，也能了解到许多设计中的细节和经验，我们真诚地希望每位读者都能从中获益。
由于作者水平有限，书中难免会出现错误，希望读者能通过邮箱zjb3617@ 163.com将存在的问题及时转告我们，在此表示衷心的感谢！
作者在此对所有关心和支持本书出版的人士表示衷心的感谢，特别要感谢中国电科旗下的安徽芯纪元科技有限公司，是他们提供了大量的文献与资料，并同意在本书中使用这些文献与资料。本书的出版得到了安徽省科技重大专项（项目编号：202003a05020031）和淮南师范学院学术专著出版基金的共同资助，在此致以最真诚的谢意！

作者    
2023年9月 
于淮南师范学院

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