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內(nèi)容簡(jiǎn)介

　　本書(shū)自第1版出版至今，記錄了20多年來(lái)嵌入式領(lǐng)域的技術(shù)變革，成為眾多工程師和學(xué)生的參考書(shū)。全書(shū)從組件技術(shù)的視角出發(fā)，以嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和過(guò)程為主線，涵蓋全部核心知識(shí)點(diǎn)并輔以示例分析，同時(shí)貫穿著對(duì)安全、性能、能耗和可靠性等關(guān)鍵問(wèn)題的討論，構(gòu)建起一個(gè)完整且清晰的知識(shí)體系。第5版涉及物聯(lián)網(wǎng)、嵌入式多核等領(lǐng)域，引入了LoRa協(xié)議、內(nèi)存保護(hù)等新內(nèi)容，并且更新了大量經(jīng)典案例。本書(shū)適合作為計(jì)算機(jī)、電子信息、通信工程、自動(dòng)化及相關(guān)專(zhuān)業(yè)高年級(jí)本科生和研究生的教材，也適合相關(guān)方向的工程技術(shù)人員參考。

作者簡(jiǎn)介

　　瑪里琳·沃爾夫（Marilyn Wolf）內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校工程學(xué)教授，計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系主任。1984~1989年任職于貝爾實(shí)驗(yàn)室；1989~2007年任職于普林斯頓大學(xué)；2007~2019年任職于佐治亞理工學(xué)院，嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域杰出講席教授，GRA杰出學(xué)者。她是IEEE會(huì)士，ACM會(huì)士，IEEE計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)金質(zhì)核心成員。曾獲得IEEE Kirchmayer研究生教學(xué)獎(jiǎng)、IEEE計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)Goode紀(jì)念獎(jiǎng)、ASEE Frederick Emmons Terman獎(jiǎng)、IEEE電路與系統(tǒng)協(xié)會(huì)教育獎(jiǎng)。她的研究方向包括信息物理系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、嵌入式計(jì)算、嵌入式計(jì)算機(jī)視覺(jué)和超大規(guī)模集成電路系統(tǒng)。她擁有斯坦福大學(xué)電氣工程博士學(xué)位。

圖書(shū)目錄

目　錄
譯者序
第1版序言
第5版前言
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　嵌入式計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)與
　　　信息物理系統(tǒng)5
1.2.5　防危性和安全性6
1.2.6　嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)6
1.2.7　嵌入式計(jì)算系統(tǒng)的性能7
1.3　嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程8
1.3.1　需求9
1.3.2　規(guī)格說(shuō)明13
1.3.3　體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)13
1.3.4　設(shè)計(jì)硬件與軟件組件15
1.3.5　系統(tǒng)集成15
1.3.6　系統(tǒng)設(shè)計(jì)的形式化方法15
1.3.7　結(jié)構(gòu)描述16
1.3.8　行為描述20
1.4　設(shè)計(jì)示例：模型火車(chē)控制器22
1.4.1　需求23
1.4.2　DCC23
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(shū)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(chē)和飛機(jī)系統(tǒng)36
1.5.9　第10章：嵌入式多處理器36
1.6　總結(jié)36
擴(kuò)展閱讀37
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(lèi)39
2.2.2　匯編語(yǔ)言41
2.2.3　VLIW處理器43
2.3　ARM處理器44
2.3.1　處理器和存儲(chǔ)體系44
2.3.2　數(shù)據(jù)操作45
2.3.3　控制流程50
2.3.4　ARM的高級(jí)特性55
2.4　PICmicro中端微處理器系列55
2.4.1　處理器和存儲(chǔ)體系55
2.4.2　數(shù)據(jù)操作56
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59
2.5.2　尋址模式61
2.5.3　數(shù)據(jù)操作63
2.5.4　控制流程64
2.5.5　C語(yǔ)言編程指南65
2.6　TI C64x66
2.7　總結(jié)69
擴(kuò)展閱讀69
問(wèn)題69
上機(jī)練習(xí)70
第3章　CPU71
3.1　引言71
3.2　I/O編程71
3.2.1　I/O設(shè)備71
3.2.2　I/O原語(yǔ)73
3.2.3　忙等I/O74
3.2.4　中斷76
3.3　特權(quán)模式、異常和陷阱86
3.3.1　特權(quán)模式86
3.3.2　異常86
3.3.3　陷阱87
3.4　協(xié)處理器87
3.5　存儲(chǔ)系統(tǒng)機(jī)制88
3.5.1　高速緩存88
3.5.2　存儲(chǔ)管理單元和地址轉(zhuǎn)換93
3.5.3　存儲(chǔ)保護(hù)單元96
3.6　CPU的性能96
3.6.1　流水線技術(shù)96
3.6.2　高速緩存的性能100
3.7　CPU的功耗101
3.7.1　CMOS的功耗101
3.7.2　電源管理模式101
3.7.3　程序級(jí)電源管理103
3.8　防危性和安全性103
3.9　設(shè)計(jì)示例：數(shù)據(jù)壓縮器105
3.9.1　需求和算法105
3.9.2　規(guī)格說(shuō)明107
3.9.3　程序設(shè)計(jì)108
3.9.4　測(cè)試113
3.10　總結(jié)114
擴(kuò)展閱讀114
問(wèn)題114
上機(jī)練習(xí)117
第4章　計(jì)算平臺(tái)118
4.1　引言118
4.2　基本的計(jì)算平臺(tái)118
4.2.1　平臺(tái)硬件組件118
4.2.2　平臺(tái)軟件組件120
4.3　CPU總線121
4.3.1　總線結(jié)構(gòu)和協(xié)議121
4.3.2　直接內(nèi)存訪問(wèn)126
4.3.3　系統(tǒng)總線配置127
4.4　存儲(chǔ)設(shè)備和系統(tǒng)129
4.4.1　存儲(chǔ)系統(tǒng)體系130
4.5　I/O設(shè)備131
4.6　基于計(jì)算平臺(tái)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)133
4.6.1　示例平臺(tái)133
4.6.2　選擇平臺(tái)135
4.6.3　知識(shí)產(chǎn)權(quán)135
4.6.4　開(kāi)發(fā)環(huán)境136
4.6.5　看門(mén)狗定時(shí)器136
4.6.6　調(diào)試技術(shù)137
4.6.7　調(diào)試中的困難和挑戰(zhàn)139
4.7　嵌入式文件系統(tǒng)140
4.8　平臺(tái)級(jí)性能分析141
4.9　平臺(tái)級(jí)電源管理144
4.10　平臺(tái)安全性145
4.11　設(shè)計(jì)示例：鬧鐘146
4.11.1　需求146
4.11.2　規(guī)格說(shuō)明147
4.11.3　系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)150
4.11.4　組件設(shè)計(jì)和測(cè)試152
4.11.5　系統(tǒng)集成和測(cè)試152
4.12　設(shè)計(jì)示例：噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)控制器152
4.12.1　操作原理和要求152
4.12.2　規(guī)格說(shuō)明152
4.12.3　系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)153
4.12.4　組件設(shè)計(jì)153
4.12.5　系統(tǒng)集成和測(cè)試154
4.13　總結(jié)154
擴(kuò)展閱讀154
問(wèn)題154
上機(jī)練習(xí)156
第5章　程序設(shè)計(jì)與分析157
5.1　引言157
5.2　嵌入式程序的組件157
5.2.1　狀態(tài)機(jī)157
5.2.2　循環(huán)緩沖區(qū)和面向流的
　　　程序設(shè)計(jì)159
5.2.3　隊(duì)列與生產(chǎn)者/消費(fèi)者系統(tǒng)163
5.3　程序模型165
5.3.1　數(shù)據(jù)流圖165
5.3.2　控制/數(shù)據(jù)流圖167
5.4　匯編、鏈接和加載168
5.4.1　匯編器169
5.4.2　鏈接172
5.4.3　目標(biāo)代碼設(shè)計(jì)173
5.5　編譯技術(shù)174
5.5.1　編譯過(guò)程174
5.5.2　基本編譯方法175
5.5.3　編