嵌入式計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理（原書第4版）

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(jì)算1
1.1　引言1
1.2　復(fù)雜系統(tǒng)與微處理器1
1.2.1　嵌入式計(jì)算機(jī)2
1.2.2　嵌入式計(jì)算應(yīng)用的特點(diǎn)3
1.2.3　為什么使用微處理器4
1.2.4　信息物理系統(tǒng)6
1.2.5　防危性和安全性6
1.2.6　嵌入式計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)所面臨的挑戰(zhàn)8
1.2.7　嵌入式計(jì)算系統(tǒng)的性能9
1.3　嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程9
1.3.1　需求10
1.3.2　規(guī)格說(shuō)明14
1.3.3　體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)14
1.3.4　設(shè)計(jì)硬件與軟件組件16
1.3.5　系統(tǒng)集成16
1.3.6　系統(tǒng)設(shè)計(jì)的形式化方法16
1.3.7　結(jié)構(gòu)描述17
1.3.8　行為描述20
1.4　設(shè)計(jì)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(guī)格說(shuō)明25
1.4.4　詳細(xì)規(guī)格說(shuō)明27
1.4.5　經(jīng)驗(yàn)總結(jié)32
1.5　本書導(dǎo)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(jì)算平臺(tái)33
1.5.4　第5章：程序設(shè)計(jì)與分析34
1.5.5　第6章：進(jìn)程和操作系統(tǒng)34
1.5.6　第7章：系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)35
1.5.7　第8章：物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)35
1.5.8　第9章：汽車和航天系統(tǒng)35
1.5.9　第10章：嵌入式多處理器36
1.6　總結(jié)36
我們學(xué)到了什么36
擴(kuò)展閱讀36
問(wèn)題37
上機(jī)練習(xí)38
第2章　指令集39
2.1　引言39
2.2　預(yù)備知識(shí)39
2.2.1　計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)分類39
2.2.2　匯編語(yǔ)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(chǔ)體系44
2.3.2　數(shù)據(jù)運(yùn)算44
2.3.3　控制流程49
2.3.4　ARM的高級(jí)特性54
2.4　PICmicro系列中端微處理器55
2.4.1　處理器和存儲(chǔ)體系55
2.4.2　數(shù)據(jù)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(chǔ)體系58
2.5.2　尋址模式61
2.5.3　數(shù)據(jù)操作62
2.5.4　控制流程63
2.5.5　C語(yǔ)言編程指南64
2.6　TI C64x65
2.7　總結(jié)68
我們學(xué)到了什么68
擴(kuò)展閱讀68
問(wèn)題68
上機(jī)練習(xí)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(shè)備70
3.2.2　輸入/輸出原語(yǔ)72
3.2.3　忙等待I/O73
3.2.4　中斷74
3.3　特權(quán)模式、異常和陷阱85
3.3.1　特權(quán)模式85
3.3.2　異常85
3.3.3　陷阱86
3.4　協(xié)處理器86
3.5　存儲(chǔ)系統(tǒng)機(jī)制86
3.5.1　高速緩存87
3.5.2　存儲(chǔ)管理單元和地址轉(zhuǎn)換91
3.6　CPU性能94
3.6.1　流水線技術(shù)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(jí)電源管理101
3.8　防危性和安全性102
3.9　設(shè)計(jì)示例：數(shù)據(jù)壓縮器103
3.9.1　需求和算法103
3.9.2　規(guī)格說(shuō)明105
3.9.3　程序設(shè)計(jì)106
3.9.4　測(cè)試111
3.10　總結(jié)112
我們學(xué)到了什么112
擴(kuò)展閱讀112
問(wèn)題112
上機(jī)練習(xí)115
第4章　計(jì)算平臺(tái)116
4.1　引言116
4.2　基本的計(jì)算平臺(tái)116
4.2.1　平臺(tái)硬件組件116
4.2.2　平臺(tái)軟件組件118
4.3　CPU總線119
4.3.1　總線結(jié)構(gòu)和協(xié)議119
4.3.2　直接內(nèi)存訪問(wèn)124
4.3.3　系統(tǒng)總線配置125
4.4　存儲(chǔ)設(shè)備和系統(tǒng)127
4.5　基于計(jì)算平臺(tái)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)129
4.5.1　示例平臺(tái)129
4.5.2　選擇平臺(tái)129
4.5.3　知識(shí)產(chǎn)權(quán)131
4.5.4　開發(fā)環(huán)境132
4.5.5　看門狗定時(shí)器132
4.5.6　調(diào)試技術(shù)133
4.5.7　調(diào)試中的困難和挑戰(zhàn)135
4.6　消費(fèi)類電子設(shè)備的體系結(jié)構(gòu)136
4.6.1　消費(fèi)類電子設(shè)備的用例和需求136
4.6.2　文件系統(tǒng)137
4.7　平臺(tái)級(jí)性能分析138
4.8　平臺(tái)級(jí)電源管理141
4.9　設(shè)計(jì)示例：鬧鐘142
4.9.1　需求142
4.9.2　規(guī)格說(shuō)明143
4.9.3　系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)146
4.9.4　組件設(shè)計(jì)和測(cè)試147
4.9.5　系統(tǒng)集成和測(cè)試147
4.10　設(shè)計(jì)示例：音頻播放器147
4.10.1　工作原理和需求147
4.10.2　規(guī)格說(shuō)明149
4.10.3　系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)150
4.10.4　組件設(shè)計(jì)和測(cè)試151
4.10.5　系統(tǒng)集成和調(diào)試151
4.11　總結(jié)151
我們學(xué)到了什么151
擴(kuò)展閱讀151
問(wèn)題152
上機(jī)練習(xí)154
第5章　程序設(shè)計(jì)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(tài)機(jī)155
5.2.2　循環(huán)緩沖區(qū)和面向流的程序設(shè)計(jì)157
5.2.3　隊(duì)列與生產(chǎn)者/消費(fèi)者系統(tǒng)161
5.3　程序模型163
5.3.1　數(shù)據(jù)流圖163
5.3.2　控制/數(shù)據(jù)流圖164
5.4　匯編、鏈接和加載166
5.4.1　匯編器167
5.4.2　鏈接170
5.4.3　目標(biāo)代碼設(shè)計(jì)171
5.5　編譯技術(shù)172
5.5.1　編譯過(guò)程172
5.5.2　基本編譯方法173
5.5.3　編譯器優(yōu)化方法179
5.6　程序級(jí)性能分析185
5.6.1　程序性能分析186
5.6.2　測(cè)量驅(qū)動(dòng)的性能分析190
5.7　軟件性能優(yōu)化193
5.7.1　循環(huán)的基本優(yōu)化193
5.7.2　針對(duì)高速緩存的優(yōu)化194
5.7.3　性能優(yōu)化策略196
5.8　程序級(jí)的能量和功率分析及優(yōu)化197
5.9　程序長(zhǎng)度的分析和優(yōu)化199
5.10　程序驗(yàn)證和測(cè)試200
5.10.1　白盒測(cè)試201
5.10.2　黑盒測(cè)試205
5.10.3　功能性測(cè)試206
5.11　防危性與安全性207
5.12　設(shè)計(jì)示例：軟件調(diào)制解調(diào)器207
5.12.1　工作原理和需求207
5.12.2　規(guī)格說(shuō)明209
5.12.3　系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)209
5.12.4　組件設(shè)計(jì)和測(cè)試210
5.12.5　系統(tǒng)集成和測(cè)試210
5.13　設(shè)計(jì)示例：數(shù)碼相機(jī)210
5.13.1　工作原理和需求210
5.13.2　規(guī)格說(shuō)明214
5.13.3