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作者簡介
目次
商品簡介
本書從組件技術的視角出發，介紹了嵌入式系統設計技術和技巧，並將安全性貫穿全書。全書每一章涵蓋一個專題，包括與嵌人式系統設計相關的若干主要內容：指令系統、CPU、計算平臺、程序設計與分析、進程和操作系統、系統設計技術、物聯網、汽車與航天系統以及嵌入式多處理器等。本書適合作為計算機、電子信息、通信工程、自動化、機電一體化、儀器儀錶及相關專業高年級本科生和研究生的教材，也適合相關的工程技術人員參考。
作者簡介
瑪里琳‧沃爾夫，佐治亞理工學院教授，佐治亞研究聯合會優秀學者，IEEE會士，ACM會士。
目次
目 錄
出版者的話
譯者序
第1版序言
第4版前言
第3版前言
第2版前言
第1版前言
第1章 嵌入式計算1
1.1 引言1
1.2 複雜系統與微處理器1
1.2.1 嵌入式計算機2
1.2.2 嵌入式計算應用的特點3
1.2.3 為什麼使用微處理器4
1.2.4 信息物理系統6
1.2.5 防危性和安全性6
1.2.6 嵌入式計算系統設計所面臨的挑戰8
1.2.7 嵌入式計算系統的性能9
1.3 嵌入式系統設計過程9
1.3.1 需求10
1.3.2 規格說明14
1.3.3 體系結構設計14
1.3.4 設計硬件與軟件組件16
1.3.5 系統集成16
1.3.6 系統設計的形式化方法16
1.3.7 結構描述17
1.3.8 行為描述20
1.4 設計示例：模型火車控制器22
1.4.1 需求23
1.4.2 DCC24
1.4.3 概念性規格說明25
1.4.4 詳細規格說明27
1.4.5 經驗總結32
1.5 本書導讀32
1.5.1 第2章：指令集33
1.5.2 第3章：CPU33
1.5.3 第4章：計算平臺33
1.5.4 第5章：程序設計與分析34
1.5.5 第6章：進程和操作系統34
1.5.6 第7章：系統設計技術35
1.5.7 第8章：物聯網系統35
1.5.8 第9章：汽車和航天系統35
1.5.9 第10章：嵌入式多處理器36
1.6 總結36
我們學到了什麼36
擴展閱讀36
問題37
上機練習38
第2章 指令集39
2.1 引言39
2.2 預備知識39
2.2.1 計算機體系結構分類39
2.2.2 匯編語言41
2.2.3 VLIW處理器42
2.3 ARM處理器43
2.3.1 處理器和存儲體系44
2.3.2 數據運算44
2.3.3 控制流程49
2.3.4 ARM的高級特性54
2.4 PICmicro系列中端微處理器55
2.4.1 處理器和存儲體系55
2.4.2 數據操作55
2.4.3 控制流程57
2.5 TI C55x DSP58
2.5.1 處理器和存儲體系58
2.5.2 尋址模式61
2.5.3 數據操作62
2.5.4 控制流程63
2.5.5 C語言編程指南64
2.6 TI C64x65
2.7 總結68
我們學到了什麼68
擴展閱讀68
問題68
上機練習69
第3章 CPU70
3.1 引言70
3.2 輸入/輸出編程70
3.2.1 輸入/輸出設備70
3.2.2 輸入/輸出原語72
3.2.3 忙等待I/O73
3.2.4 中斷74
3.3 特權模式、異常和陷阱85
3.3.1 特權模式85
3.3.2 異常85
3.3.3 陷阱86
3.4 協處理器86
3.5 存儲系統機制86
3.5.1 高速緩存87
3.5.2 存儲管理單元和地址轉換91
3.6 CPU性能94
3.6.1 流水線技術94
3.6.2 高速緩存的性能98
3.7 CPU的功耗99
3.7.1 CMOS功耗99
3.7.2 電源管理模式99
3.7.3 程序級電源管理101
3.8 防危性和安全性102
3.9 設計示例：數據壓縮器103
3.9.1 需求和算法103
3.9.2 規格說明105
3.9.3 程序設計106
3.9.4 測試111
3.10 總結112
我們學到了什麼112
擴展閱讀112
問題112
上機練習115
第4章 計算平臺116
4.1 引言116
4.2 基本的計算平臺116
4.2.1 平臺硬件組件116
4.2.2 平臺軟件組件118
4.3 CPU總線119
4.3.1 總線結構和協議119
4.3.2 直接內存訪問124
4.3.3 系統總線配置125
4.4 存儲設備和系統127
4.5 基於計算平臺的系統設計129
4.5.1 示例平臺129
4.5.2 選擇平臺129
4.5.3 知識產權131
4.5.4 開發環境132
4.5.5 看門狗定時器132
4.5.6 調試技術133
4.5.7 調試中的困難和挑戰135
4.6 消費類電子設備的體系結構136
4.6.1 消費類電子設備的用例和需求136
4.6.2 文件系統137
4.7 平臺級性能分析138
4.8 平臺級電源管理141
4.9 設計示例：鬧鐘142
4.9.1 需求142
4.9.2 規格說明143
4.9.3 系統體系結構146
4.9.4 組件設計和測試147
4.9.5 系統集成和測試147
4.10 設計示例：音頻播放器147
4.10.1 工作原理和需求147
4.10.2 規格說明149
4.10.3 系統體系結構150
4.10.4 組件設計和測試151
4.10.5 系統集成和調試151
4.11 總結151
我們學到了什麼151
擴展閱讀151
問題152
上機練習154
第5章 程序設計與分析155
5.1 引言155
5.2 嵌入式程序的組件155
5.2.1 狀態機155
5.2.2 循環緩衝區和面向流的程序設計157
5.2.3 隊列與生產者/消費者系統161
5.3 程序模型163
5.3.1 數據流圖163
5.3.2 控制/數據流圖164
5.4 彙編、鏈接和加載166
5.4.1 彙編器167
5.4.2 鏈接170
5.4.3 目標代碼設計171
5.5 編譯技術172
5.5.1 編譯過程172
5.5.2 基本編譯方法173
5.5.3 編譯器優化方法179
5.6 程序級性能分析185
5.6.1 程序性能分析186
5.6.2 測量驅動的性能分析190
5.7 軟件性能優化193
5.7.1 循環的基本優化193
5.7.2 針對高速緩存的優化194
5.7.3 性能優化策略196
5.8 程序級的能量和功率分析及優化197
5.9 程序長度的分析和優化199
5.10 程序驗證和測試200
5.10.1 白盒測試201
5.10.2 黑盒測試205
5.10.3 功能性測試206
5.11 防危性與安全性207
5.12 設計示例：軟件調制解調器207
5.12.1 工作原理和需求207
5.12.2 規格說明209
5.12.3 系統體系結構209
5.12.4 組件設計和測試210
5.12.5 系統集成和測試210
5.13 設計示例：數碼相機210
5.13.1 工作原理和需求210
5.13.2 規格說明214
5.13.3
出版者的話
譯者序
第1版序言
第4版前言
第3版前言
第2版前言
第1版前言
第1章 嵌入式計算1
1.1 引言1
1.2 複雜系統與微處理器1
1.2.1 嵌入式計算機2
1.2.2 嵌入式計算應用的特點3
1.2.3 為什麼使用微處理器4
1.2.4 信息物理系統6
1.2.5 防危性和安全性6
1.2.6 嵌入式計算系統設計所面臨的挑戰8
1.2.7 嵌入式計算系統的性能9
1.3 嵌入式系統設計過程9
1.3.1 需求10
1.3.2 規格說明14
1.3.3 體系結構設計14
1.3.4 設計硬件與軟件組件16
1.3.5 系統集成16
1.3.6 系統設計的形式化方法16
1.3.7 結構描述17
1.3.8 行為描述20
1.4 設計示例：模型火車控制器22
1.4.1 需求23
1.4.2 DCC24
1.4.3 概念性規格說明25
1.4.4 詳細規格說明27
1.4.5 經驗總結32
1.5 本書導讀32
1.5.1 第2章：指令集33
1.5.2 第3章：CPU33
1.5.3 第4章：計算平臺33
1.5.4 第5章：程序設計與分析34
1.5.5 第6章：進程和操作系統34
1.5.6 第7章：系統設計技術35
1.5.7 第8章：物聯網系統35
1.5.8 第9章：汽車和航天系統35
1.5.9 第10章：嵌入式多處理器36
1.6 總結36
我們學到了什麼36
擴展閱讀36
問題37
上機練習38
第2章 指令集39
2.1 引言39
2.2 預備知識39
2.2.1 計算機體系結構分類39
2.2.2 匯編語言41
2.2.3 VLIW處理器42
2.3 ARM處理器43
2.3.1 處理器和存儲體系44
2.3.2 數據運算44
2.3.3 控制流程49
2.3.4 ARM的高級特性54
2.4 PICmicro系列中端微處理器55
2.4.1 處理器和存儲體系55
2.4.2 數據操作55
2.4.3 控制流程57
2.5 TI C55x DSP58
2.5.1 處理器和存儲體系58
2.5.2 尋址模式61
2.5.3 數據操作62
2.5.4 控制流程63
2.5.5 C語言編程指南64
2.6 TI C64x65
2.7 總結68
我們學到了什麼68
擴展閱讀68
問題68
上機練習69
第3章 CPU70
3.1 引言70
3.2 輸入/輸出編程70
3.2.1 輸入/輸出設備70
3.2.2 輸入/輸出原語72
3.2.3 忙等待I/O73
3.2.4 中斷74
3.3 特權模式、異常和陷阱85
3.3.1 特權模式85
3.3.2 異常85
3.3.3 陷阱86
3.4 協處理器86
3.5 存儲系統機制86
3.5.1 高速緩存87
3.5.2 存儲管理單元和地址轉換91
3.6 CPU性能94
3.6.1 流水線技術94
3.6.2 高速緩存的性能98
3.7 CPU的功耗99
3.7.1 CMOS功耗99
3.7.2 電源管理模式99
3.7.3 程序級電源管理101
3.8 防危性和安全性102
3.9 設計示例：數據壓縮器103
3.9.1 需求和算法103
3.9.2 規格說明105
3.9.3 程序設計106
3.9.4 測試111
3.10 總結112
我們學到了什麼112
擴展閱讀112
問題112
上機練習115
第4章 計算平臺116
4.1 引言116
4.2 基本的計算平臺116
4.2.1 平臺硬件組件116
4.2.2 平臺軟件組件118
4.3 CPU總線119
4.3.1 總線結構和協議119
4.3.2 直接內存訪問124
4.3.3 系統總線配置125
4.4 存儲設備和系統127
4.5 基於計算平臺的系統設計129
4.5.1 示例平臺129
4.5.2 選擇平臺129
4.5.3 知識產權131
4.5.4 開發環境132
4.5.5 看門狗定時器132
4.5.6 調試技術133
4.5.7 調試中的困難和挑戰135
4.6 消費類電子設備的體系結構136
4.6.1 消費類電子設備的用例和需求136
4.6.2 文件系統137
4.7 平臺級性能分析138
4.8 平臺級電源管理141
4.9 設計示例：鬧鐘142
4.9.1 需求142
4.9.2 規格說明143
4.9.3 系統體系結構146
4.9.4 組件設計和測試147
4.9.5 系統集成和測試147
4.10 設計示例：音頻播放器147
4.10.1 工作原理和需求147
4.10.2 規格說明149
4.10.3 系統體系結構150
4.10.4 組件設計和測試151
4.10.5 系統集成和調試151
4.11 總結151
我們學到了什麼151
擴展閱讀151
問題152
上機練習154
第5章 程序設計與分析155
5.1 引言155
5.2 嵌入式程序的組件155
5.2.1 狀態機155
5.2.2 循環緩衝區和面向流的程序設計157
5.2.3 隊列與生產者/消費者系統161
5.3 程序模型163
5.3.1 數據流圖163
5.3.2 控制/數據流圖164
5.4 彙編、鏈接和加載166
5.4.1 彙編器167
5.4.2 鏈接170
5.4.3 目標代碼設計171
5.5 編譯技術172
5.5.1 編譯過程172
5.5.2 基本編譯方法173
5.5.3 編譯器優化方法179
5.6 程序級性能分析185
5.6.1 程序性能分析186
5.6.2 測量驅動的性能分析190
5.7 軟件性能優化193
5.7.1 循環的基本優化193
5.7.2 針對高速緩存的優化194
5.7.3 性能優化策略196
5.8 程序級的能量和功率分析及優化197
5.9 程序長度的分析和優化199
5.10 程序驗證和測試200
5.10.1 白盒測試201
5.10.2 黑盒測試205
5.10.3 功能性測試206
5.11 防危性與安全性207
5.12 設計示例：軟件調制解調器207
5.12.1 工作原理和需求207
5.12.2 規格說明209
5.12.3 系統體系結構209
5.12.4 組件設計和測試210
5.12.5 系統集成和測試210
5.13 設計示例：數碼相機210
5.13.1 工作原理和需求210
5.13.2 規格說明214
5.13.3
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