嵌入式計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

出版者的話
專家指導(dǎo)委員會(huì)
譯者序
序
前言
第1章 嵌入式計(jì)算
1.1 引言
1.2 復(fù)雜系統(tǒng)和微處理器
1.2.1 嵌入式計(jì)算機(jī)
1.2.2 嵌入式計(jì)算應(yīng)用的特點(diǎn)
1.2.3 為什么要使用微處理器
1.2.4 嵌入式計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)所面臨的挑戰(zhàn)
1.3 嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程
1.3.1 需求
1.3.2 規(guī)格說(shuō)明
1.3.3 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.3.4 設(shè)計(jì)硬件構(gòu)件和軟件構(gòu)件
1.3.5 系統(tǒng)集成
1.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的形式化方法
1.4.1 結(jié)構(gòu)描述
1.4.2 行為描述
1.5 設(shè)計(jì)示例：模型火車控制器
1.5.1 需求
1.5.2 概念性規(guī)格說(shuō)明
1.5.3 詳細(xì)的規(guī)格說(shuō)明
1.5.4 本節(jié)所學(xué)內(nèi)容
1.6 本書(shū)導(dǎo)讀
1.6.1 第2章：指令系統(tǒng)
1.6.2 第3章：CPU
1.6.3 第4章：嵌入式計(jì)算平臺(tái)
1.6.4 第5章：程序設(shè)計(jì)和分析
1.6.5 第6章：進(jìn)程和操作系統(tǒng)
1.6.6 第7章：硬件加速器
1.6.7 第8章：網(wǎng)絡(luò)
1.6.8 第9章：系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)
1.7 小結(jié)
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習(xí)題
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第2章 指令系統(tǒng)
2.1 引言
2.2 預(yù)備知識(shí)
2.2.1 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)分類
2.2.2 匯編語(yǔ)言
2.3 ARM處理器
2.3.1 處理器和存儲(chǔ)器組織
2.3.2 數(shù)據(jù)操作
2.3.3 控制流
2.4 SHARC處理器
2.4.1 存儲(chǔ)器組織
2.4.2 數(shù)據(jù)操作
2.4.3 控制流
2.4.4 指令的并行性
2.5 小結(jié)
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習(xí)題
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第3章 CPU
3.1 引言
3.2 輸入輸出編程
3.2.1 輸入輸出設(shè)備
3.2.2 輸入輸出原語(yǔ)
3.2.3 忙等I/O
3.2.4 中斷
3.3 管態(tài)、異常和陷阱
3.3.1 管態(tài)
3.3.2 異常
3.3.3 陷阱
3.4 協(xié)處理器
3.5 存儲(chǔ)系統(tǒng)機(jī)制
3.5.1 高速緩存
3.5.2 存儲(chǔ)管理單元和地址轉(zhuǎn)換
3.6 CPU的性能
3.6.1 流水線技術(shù)
3.6.2 超標(biāo)量執(zhí)行
3.6.3 高速緩存
3.7 CPU的功耗
3.8 設(shè)計(jì)示例：數(shù)據(jù)壓縮器
3.8.1 需求和算法
3.8.2 規(guī)格說(shuō)明
3.8.3 程序設(shè)計(jì)
3.8.4 測(cè)試
3.9 小結(jié)
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習(xí)題
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第4章 嵌入式計(jì)算平臺(tái)
4.1 引言
4.2 CPU總線
4.2.1 總線協(xié)議
4.2.2 DMA
4.2.3 系統(tǒng)總線配置
4.2.4 ARM總線
4.2.5 SHARC總線
4.3 存儲(chǔ)設(shè)備
4.3.1 存儲(chǔ)設(shè)備組織
4.3.2 隨機(jī)存儲(chǔ)器
4.3.3 只讀存儲(chǔ)器
4.4 I/O設(shè)備
4.4.1 定時(shí)器和計(jì)數(shù)器
4.4.2 A/D和D/A轉(zhuǎn)換器
4.4.3 鍵盤
4.4.4 發(fā)光二極管
4.4.5 顯示器
4.4.6 觸摸屏
4.5 組件接口
4.5.1 存儲(chǔ)器接口
4.5.2 設(shè)備接口
4.6 用微處理器設(shè)計(jì)
4.6.1 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
4.6.2 硬件設(shè)計(jì)
4.6.3 PC作為平臺(tái)
4.7 開(kāi)發(fā)與調(diào)試
4.7.1 開(kāi)發(fā)環(huán)境
4.7.2 調(diào)試方法
4.7.3 調(diào)試難點(diǎn)
4.8 制造測(cè)試
4.9 設(shè)計(jì)示例：鬧鐘
4.9.1 需求
4.9.2 規(guī)格說(shuō)明
4.9.3 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
4.9.4 構(gòu)件設(shè)計(jì)與測(cè)試
4.9.5 系統(tǒng)集成與測(cè)試
4.10 小結(jié)
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習(xí)題
實(shí)習(xí)題
第5章 程序設(shè)計(jì)和分析
5.1 引言
5.2 程序設(shè)計(jì)
5.2.1 設(shè)計(jì)范型
5.2.2 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)范型
5.3 編程模型
5.3.1 數(shù)據(jù)流圖
5.3.2 控制/數(shù)據(jù)流圖
5.4 匯編和鏈接
5.4.1 匯編程序
5.4.2 鏈接
5.5 基本編譯技術(shù)
5.5.1 語(yǔ)句翻譯
5.5.2 過(guò)程
5.5.3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
5.5.4 表達(dá)式簡(jiǎn)化
5.5.5 死代碼清除
5.5.6 過(guò)程內(nèi)嵌
5.5.7 循環(huán)變換
5.5.8 寄存器分配
5.5.9 調(diào)度
5.5.10 指令選擇
5.5.11 理解并使用你的編譯程序
5.5.12 解釋程序與JIT編譯程序
5.6 執(zhí)行時(shí)間的分析與優(yōu)化
5.6.1 程序性能的要素
5.6.2 跟蹤驅(qū)動(dòng)的性能分析
5.6.3 優(yōu)化執(zhí)行速度
5.7 能量和功率的分析和優(yōu)化
5.8 程序長(zhǎng)度的分析及優(yōu)化
5.9 程序驗(yàn)證和測(cè)試
5.9.1 白盒測(cè)試
5.9.2 黑盒測(cè)試
5.9.3 評(píng)估功能測(cè)試
5.9.4 性能測(cè)試
5.10 設(shè)計(jì)示例：軟件調(diào)制解調(diào)器
5.10.1 工作原理和需求
5.10.2 規(guī)格說(shuō)明
5.10.3 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
5.10.4 構(gòu)件設(shè)計(jì)和測(cè)試
5.10.5 系統(tǒng)集成和測(cè)試
5.11 小結(jié)
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習(xí)題
實(shí)習(xí)題
第6章 進(jìn)程和操作系統(tǒng)
6.1 引言
6.2 多任務(wù)和多進(jìn)程
6.2.1 多速率系統(tǒng)
6.2.2 早期多任務(wù)技術(shù)：協(xié)同例程
6.3 進(jìn)程
6.4 文境切換
6.4.1 協(xié)作多任務(wù)處理
6.4.2 搶先式多任務(wù)處理
6.4.3 進(jìn)程和面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)
6.5 操作系統(tǒng)
6.5.1 進(jìn)程狀態(tài)和進(jìn)程調(diào)度
6.5.2 操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
6.5.3 進(jìn)程中的計(jì)時(shí)需求
6.5.4 進(jìn)程間通信
6.5.5 操作系統(tǒng)的其他功能
6.6 調(diào)度策略
6.6.1 單一速率調(diào)度
6.6.2 期限最近者優(yōu)先調(diào)度
6.6.3 RMS和EDF比較
6.6.4 對(duì)建模假設(shè)的進(jìn)一步分析
6.6.5 其他POSIX調(diào)度策略
6.7 進(jìn)程間通信機(jī)制
6.7.1 信號(hào)
6.7.2 UML中的信號(hào)
6.7.3 共享內(nèi)存通信
6.7.4 基于消息的通信
6.8 評(píng)估操作系統(tǒng)的性能
6.9 進(jìn)程的功率優(yōu)化策略
6.10 設(shè)計(jì)示例：電話應(yīng)答機(jī)
6.10.1 工作原理和需求
6.10.2 規(guī)格說(shuō)明
6.10.3 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
6.10.4 構(gòu)件設(shè)計(jì)和測(cè)試
6.10.5 系統(tǒng)集成和測(cè)試
6.11 小結(jié)
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習(xí)題
實(shí)習(xí)題
第7章 硬件加速器
7.1 引言
7.2 CPU和加速器
7.2.1 為什么使用加速器
7.2.2 加速器的設(shè)計(jì)
7.3 加速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
7.3.1 性能分析
7.3.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)框架
7.3.3 劃分
7.3.4 調(diào)度和分配
7.3.5 系統(tǒng)集成和調(diào)試
7.4 設(shè)計(jì)示例：視頻加速器
7.4.1 算法和需求
7.4.2 規(guī)格說(shuō)明
7.4.3 體系結(jié)構(gòu)
7.4.4 構(gòu)件設(shè)計(jì)
7.4.5 系統(tǒng)測(cè)試
7.5 小結(jié)
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習(xí)題
實(shí)習(xí)題
第8章 網(wǎng)絡(luò)
8.1 引言
8.2 分布式嵌入體系結(jié)構(gòu)
8.2.1 為什么使用分布式系統(tǒng)
8.2.2 網(wǎng)絡(luò)抽象模型
8.2.3 硬件和軟件體系結(jié)構(gòu)
8.2.4 報(bào)文傳遞編程
8.3 嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)
8.3.1 I2C總線
8.3.2 CAN總線
8.3.3 SHARC鏈接端口
8.3.4 以太網(wǎng)
8.3.5 Myrinet
8.3.6 因特網(wǎng)
8.4 基于網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)
8.4.1 通信分析
8.4.2 系統(tǒng)性能分析
8.4.3 硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)、分配和調(diào)度
8.5 可達(dá)Internet系統(tǒng)
8.6 設(shè)計(jì)示例：電梯控制器
8.6.1 工作原理和需求
8.6.2 規(guī)格說(shuō)明
8.6.3 體系結(jié)構(gòu)
8.6.4 測(cè)試
8.7 小結(jié)
推薦讀物
習(xí)題
實(shí)習(xí)題
第9章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)
9.1 引言
9.2 設(shè)計(jì)方法學(xué)
9.2.1 為什么研究設(shè)計(jì)方法學(xué)
9.2.2 設(shè)計(jì)流程
9.3 需求分析
9.4 規(guī)格說(shuō)明
9.4.1 面向控制的規(guī)格說(shuō)明語(yǔ)言
9.4.2 高級(jí)規(guī)格說(shuō)明
9.5 系統(tǒng)分析和體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
9.6 質(zhì)量保證
9.6.1 質(zhì)量保證技術(shù)
9.6.2 驗(yàn)證規(guī)格說(shuō)明
9.6.3 設(shè)計(jì)評(píng)審
9.6.4 測(cè)量驅(qū)動(dòng)的質(zhì)量保證
9.7 設(shè)計(jì)示例：電話用戶交換機(jī)
9.7.1 工作原理
9.7.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
9.8 設(shè)計(jì)示例：噴墨打印機(jī)
9.8.1 硬件設(shè)計(jì)
9.8.2 軟件設(shè)計(jì)
9.9 設(shè)計(jì)示例：個(gè)人數(shù)字助理
9.10 設(shè)計(jì)示例：機(jī)頂盒
9.11 片上系統(tǒng)
9.12 小結(jié)
推薦讀物
習(xí)題
實(shí)習(xí)題
附錄A UML符號(hào)
附錄B 硬件設(shè)計(jì)附注
術(shù)語(yǔ)表
參考文獻(xiàn)
索引