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對於電子或資訊系的大學生而言,很多人都曾經修過「計算機結構」這門課,而且很多人所使用的課本都是很高等的研究類教材,像是「Computer Architecture: A Quantitative Approach 」,就是經常被用做大學或研究所教科書的經典名著。

這本書的中文版,其被翻譯成「計算機結構:效能設計」,整本書的重點,乃是以量化的計算方式,不斷嘗試改進電腦的性能,讓電腦的設計能夠成為一個可研究改進的主題。這種手法對那些以經驗法則在設計電腦的人而言,是相當具有參考價值的,因此這本書才會成為「經典教科書」而且歷久不衰。

但是,根據筆者自身的經驗,用這種高難度的教科書上課,很容易落入「只懂理論、不懂實務」的下場,特別是對那些連一顆 CPU 都沒有設計過的學生而言,一下子就要他們用「量化」的方式思考,最後只能囫圇吞棗,似懂非懂的做一大堆「量化計算」,但事實上這些學生連一顆 CPU 都沒有設計過,更不知道計算機是如何設計出來的,老師們採用這樣的教科書只是為了炫耀,假裝自己已經跟上國際水準而已,並不是為了要將學生教會教懂,我想這是台灣大學教育的悲哀!

事實上,對於大部分台灣的大學生而言,真正設計過 CPU 的人其實微乎其微,採用這種高等學術教科書,其害處多過於好處。我們不想自欺欺人,我們認為台灣教育真正最好的年代,反而是施振榮、曹興誠、施崇棠、曾繁城等人所經歷的那個資訊產業萌芽的年代,在那個年代大家都自己動手做電腦,也就是老光華商場還在天橋下像菜市場一樣的年代。那個年代真正培養出了台灣的電子資訊人才,而現在,我們已經喪失了那種「黑手精神」,因為大學老師們成天只想著「趕快出一大堆 SCI 論文,以便升上教授,這樣才能掌握更多的學術資源,然後當更大的官」。

我們希望能夠找回當年的務實精神,讓大家在學習計算機結構的同時,能夠紮紮實實的學會如何設計處理器,因此我們在本書中刻意以 Verilog 與方塊圖的方式,從最簡單的小型電腦開始,設計出 CPU0-Mini、CPU0、CPU1 等三顆 FPGA 的 CPU,以便彌補這種理論有餘而實作不足的缺陷!

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