內容簡介
本書從組件技術的視角出發,講述了嵌入式計算的基本原理和技術。全書每一章涵蓋一個滲循淚專題,包括與嵌人式系統設計相關的若干主要內容:指令系統、CPU、計算平台、程式設計與分析、進程和作業系統、系統設計技術以及多處理器和網路等。本書特別適合作為計算機、電子信息、通信工程、自動化、機電一體化、儀器儀表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。
圖書目錄
目錄
Computers as Components: Principles of Embedded Computing System Design, Third Edition
出版者的話
譯者序
序言
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引言
1.2複雜系統邀灶勸與微處理器
1.2.2嵌入式計算套用的特點
1.2.3為什麼要使用微處理器
1.2.4網路物理系統
1.2.5嵌入式計算系統設計所面臨的挑戰
1.2.6嵌入式計算系統的性能
1.3嵌入式系統的設計過程
1.3.1需求
1.3.2規格說明
1.3.3體系結構設計
1.3.4設計硬體組件和軟體組件
1.3.5系統集成
1.3.6系統設計的形式化方法
1.3.7結構描述
1.3.8行為描述
1.4設計示例:模型火車控制器
1.4.1需求
1.4.2DCC
1.4.3概念性規格說明
1.4.4詳細的規格說明
1.4.5本節所學內容
1.5本書概覽
1.5.1第2章:指令系統
1.5.2第3章:CPU
1.5.3第4章:計算平台
1.5.4第5章:程式設計和分析
1.5.5第6章:進程和作業系統
1.5.6第7章:系統設計技術
1.5.7第8章:網路和多處理器
1.6總結
本章學習要點
推薦讀物
習題
實驗練習
第2章指令系統
2.1引言
2.2預備知識
2.2.1計算機體系結構分類
2.2.2彙編語言
2.2.3超長指令字處理器
2.3.1處理器和存儲器組織
2.3.2數據操作
2.3.3控制流
2.3.4高級ARM特性
2.4PICmicro中檔系列
2.4.1處理器和存儲器組織
2.4.2數據操作
2.4.3控制流
2.5TI C55x DSP
2.5.1處理器和存儲器組織
2.5.2定址方式
2.5.3數據操作
2.5.4流程控制
2.5.5C編碼準則
2.6TI C64x
2.7總結
本章學習要點
推薦讀物
習題
實驗練習
第3章CPU
3.1引言
3.2輸入/輸寒驗騙格出編程
3.2.1輸入/輸出設備
3.2.2輸入/輸出原語
3.2.3忙等I/O
3.2.4中斷
3.3管態、異常和陷阱
3.3.1管態
3.3.2異常
3.3.3陷阱
3.4協擊煮宙處理器
3.5存儲系統機制
3.5.1高速快取
3.5.2存儲管理單元和地址轉換
3.6CPU的性能
3.6.1流水線技術
3.6.2高速快取的性能
3.7CPU的功耗
3.8設計示例:數據壓縮器
3.8.1需求和算法
3.8.2規格說明
3.8.3程式設計
3.8.4測試
3.9總結
本章學習要點
推薦讀物
習題
實驗練習
第4章計算平台
4.1引言
4.2基本計算平台
4.2.1平台硬體組件
4.2.2平台軟體組件
4.3CPU匯流排
4.3.1匯流排結構和協定
4.3.2DMA
4.3.3系統匯流排配置
4.4存儲設備和系統
4.5計算平台的設計
4.5.1示例平台
4.5.2平台選擇
4.5.3智慧財產權
4.5.4開發環境
4.5.5調試技術
4.5.6調試難點
4.6消費類電子設備的體系結構
4.6.1消費類電子設備的用例和需求
4.6.2檔案系統
4.7平台級性能分析
4.8設計示例:鬧鐘
4.8.1需求
4.8.2規格說明
4.8.4組件設計與測試
4.8.5系統集成與測試
4.9設計示例:音頻播放器
4.9.1工作原理和需求
4.9.2規格說明
4.9.3系統體系結構
4.9.4組件設計與測試
4.9.5系統集成與調試
4.10總結
本章學習要點
推薦讀物
習題
實驗練習
第5章程式設計與分析
5.1引言
5.2嵌入式程式組件
5.2.1狀態機
5.2.2循環緩衝區和面向流的程式設計
5.2.3佇列和生產者贈寒判籃/消費者系統
5.3程式模型
5.3.1數據流圖
5.3.2控制/數據流圖
5.4彙編、連線和裝載
5.4.1彙編程式
5.4.2連線
5.4.3目標代碼設計
5.5編譯技術
5.5.1編譯懂訂處理
5.5.2基本編譯方法
5.5.3編譯器最佳化
5.6程式級性能分析
5.6.1程式性能的要素
5.6.2測量驅動的性能分析
5.7軟體性能最佳化
5.7.1循環驗寒戒最佳化
5.7.2cache最佳化
5.7.3性能最佳化策略
5.8程式級功耗分析與最佳化
5.9程式大小的分析與最佳化
5.10程式驗證與測試
5.10.1白盒測試
5.10.2黑盒測試
5.10.3評估功能測試
5.11.1工作原理和需求
5.11.2規格說明
5.11.4組件設計與測試
5.11.5系統集成與測試
5.12設計示例:數位相機
5.12.1工作原理和需求
5.12.2規格說明
5.12.3系統體系結構
5.12.4組件設計與測試
5.12.5系統集成與測試
5.13總結
本章學習要點
推薦讀物
習題
實驗練習
第6章進程和作業系統
6.1引言
6.2多任務和多進程
6.3多速率系統
6.3.1進程的時限要求
6.3.2CPU使用率度量
6.3.3進程狀態與調度
6.3.4運行周期性進程
6.4.1兩個基本概念
6.4.2進程和上下文
6.4.3進程和面向對象的設計
6.5基於優先權的調度
6.5.1單一速率調度
6.5.2共享資源
6.5.3優先權反轉
6.5.4最早截止時限優先調度
6.5.5RMS和EDF的比較
6.5.6模型化的假設的詳細介紹
6.6.1共享記憶體通信
6.6.2訊息傳遞
6.6.3信號
6.6.4信箱
6.7評估作業系統性能
6.8進程的功耗最佳化策略
6.9.1POSIX
6.9.2Windows CE
6.10設計示例:電話應答機
6.10.1工作原理和需求
6.10.2規格說明
6.10.3系統體系結構
6.10.4組件設計和測試
6.10.5系統集成和測試
6.11設計示例:發動機控制單元
6.11.1工作原理和需求
6.11.2規格說明
6.11.3系統體系結構
6.11.4組件設計與測試
6.11.5系統集成與測試
6.12總結
本章學習要點
推薦讀物
習題
實驗練習
第7章系統設計技術
7.1引言
7.2設計方法學
7.2.1為什麼需要設計方法學
7.2.2設計流
7.3需求分析
7.4規格說明
7.4.1面向控制的規格說明語言
7.4.2改進的規格說明
7.5系統分析和結構設計
7.6質量保證
7.6.1質量保證技術
7.6.2檢驗規格說明
7.6.3設計評審
7.7總結
本章學習要點
推薦讀物
習題
實驗練習
第8章網路和多處理器
8.1引言
8.2為什麼要使用網路和多處理器
8.3多處理器分類
8.4分散式嵌入式系統
8.4.1網路抽象模型
8.4.2CAN匯流排
8.4.3汽車和飛機上的分散式計算
8.4.4I2C匯流排
8.4.5乙太網
8.4.6網際網路
8.5.1異構共享存儲多處理器
8.5.2加速器
8.5.3加速器性能分析
8.5.4調度和分配
8.6設計示例:視頻加速器
8.6.1視頻壓縮
8.6.2算法和需求
8.6.3規格說明
8.6.4體系結構
8.6.5組件設計
8.6.6系統測試
8.7套用示例:CD
8.8總結
本章學習要點
推薦讀物
習題
實驗練習
術語
索引