嵌入式計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理 第2版

前言

數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)代。當(dāng)微處理器設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向一種典型的優(yōu)化工作時(shí)，只把微處理器作為其部件的嵌入式計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)成為一種廣闊的科技前沿。無線系統(tǒng)、可穿戴系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、智能家電、工業(yè)過程系統(tǒng)、先進(jìn)汽車系統(tǒng)以及生物接口系統(tǒng)由于與這個(gè)新領(lǐng)域產(chǎn)生了交叉而提供了一些例子。受傳感器、轉(zhuǎn)換器、微電子學(xué)、處理器性能、操作系統(tǒng)、通信技術(shù)、用戶接口和封裝技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)以及對(duì)于人類的需要和市場潛能更深入的理解，正在涌現(xiàn)出大量新的系統(tǒng)和應(yīng)用?，F(xiàn)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)師和嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的責(zé)任是把這些可能變成現(xiàn)實(shí)。然而，在現(xiàn)階段，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)仍處于一種手工階段。雖然有關(guān)硬件組件和軟件子系統(tǒng)的知識(shí)是很清楚的，但是還沒有協(xié)調(diào)整個(gè)設(shè)計(jì)過程的通用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，在大多數(shù)項(xiàng)目中嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)仍然采用某種特定方法。嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)所面臨的某些挑戰(zhàn)源于基礎(chǔ)技術(shù)的改變以及系統(tǒng)各部件如何能全部正確地混合和集成在一起的細(xì)微之處，另一些挑戰(zhàn)源于新的并且常常是不熟悉的系統(tǒng)需求。此外，用于通信和協(xié)作的基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)的改善已經(jīng)使快速設(shè)計(jì)以響應(yīng)市場需求呈現(xiàn)出前所未有的可能性。但是，還沒有有效的設(shè)計(jì)方法和相關(guān)的設(shè)計(jì)工具足以迅速應(yīng)付這些挑戰(zhàn)。在VLSI時(shí)代的開始階段，晶體管和導(dǎo)線是基本部件，快速設(shè)計(jì)基于芯片的計(jì)算機(jī)是一種夢想。今天，CPI.J和各種特殊處理器以及子系統(tǒng)僅是一些基本部件，但快速、高效地設(shè)計(jì)極復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)卻仍是一個(gè)夢想。現(xiàn)在不但系統(tǒng)規(guī)格說明極其復(fù)雜，而且它們遇到了實(shí)時(shí)期限、低功耗、有效地支持復(fù)雜實(shí)時(shí)用戶界面、強(qiáng)勁的成本競爭以及設(shè)計(jì)的系統(tǒng)必須可升級(jí)等問題。Wayne Wolf教授編寫了系統(tǒng)地處理大量新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求和挑戰(zhàn)的第一本教科書。.他提出了嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的形式體系和方法學(xué)，那些真正要理解跨越大量部件技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、構(gòu)造新型“超薄”系統(tǒng)的設(shè)計(jì)師可以運(yùn)用這些方法。從分析每一種技術(shù)基礎(chǔ)出發(fā)，Wolf教授為規(guī)范和建造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及行為提供了形式化方法，然后通過一系列示例解析這些思想。他仔細(xì)研究了所涉及的復(fù)雜性以及如何系統(tǒng)化地處理這些復(fù)雜問題。你會(huì)提前清楚地理解這些設(shè)計(jì)問題的本質(zhì)，并知道如何攻克這些難關(guān)的關(guān)鍵方法和工具。作為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第一本教科書，本書將被證明是在這個(gè)重要和最新出現(xiàn)的領(lǐng)域里獲得知識(shí)的一個(gè)無價(jià)的工具。本書亦可以作為實(shí)際設(shè)計(jì)工作的參考，并在設(shè)計(jì)過程中作為可信的指南。我強(qiáng)烈地向讀者推薦本書。

內(nèi)容概要

本書從組件技術(shù)的視角出發(fā)，講述了嵌入式計(jì)算的基本原理和技術(shù)。書中以實(shí)際芯片TI TMS320C55xTM（C55x）DSP和軟件系統(tǒng)FreeRTOS.org為例，一章一個(gè)重點(diǎn)，涉及構(gòu)造嵌入式系統(tǒng)相關(guān)的指令系統(tǒng)、CPU、基于總線的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)與分析、進(jìn)程和操作系統(tǒng)、多處理器、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)等主要方面?！　”緯貏e適合作為計(jì)算機(jī)、電子信息、通信工程、自動(dòng)化、機(jī)電一體化、儀器儀表及相關(guān)專業(yè)高年級(jí)本科生和研究生的教材，也適合相關(guān)的工程技術(shù)人員參考。

作者簡介

Wayne Wolf，擁有斯坦福大學(xué)電子工程博士學(xué)位，現(xiàn)為普林斯頓大學(xué)電子工程教授。在1989年加入普林斯頓大學(xué)之前，他曾在AT&T貝爾實(shí)驗(yàn)室工作。他是IEEE和ACM會(huì)員、IEEE計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)核心成員以及ASEE和SPIE成員。Wolf教授于2003年獲得了ASEE Frederick E．Terman獎(jiǎng)，于2006年獲得了

書籍目錄

出版者的話譯者序第1版序言第2版前言第1版前言第1章　嵌入式計(jì)算引言 　1.1　復(fù)雜系統(tǒng)與微處理器 　1.2　嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程 　1.3　系統(tǒng)設(shè)計(jì)的形式化方法 　1.4　模型火車控制器 　1.5　本書概覽　　總結(jié)　本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)　推薦讀物　習(xí)題　實(shí)驗(yàn)練習(xí)第2章　指令系統(tǒng)引言 　2.1　預(yù)備知識(shí) 　2.2　ARM處理器 　2.3　TI C55xDSP　總結(jié)　本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)　　　推薦讀物　習(xí)題　實(shí)驗(yàn)練習(xí)第3章　CPU引言 　3.1　輸入/輸出編程　3.2　管態(tài)、異常和陷阱 　3.3　協(xié)處理器 　3.4　存儲(chǔ)系統(tǒng)機(jī)制 　3.5　CPU的性能 　3.6　CPU的功耗 　3.7　設(shè)計(jì)示例：數(shù)據(jù)壓縮器　總結(jié)　本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)　推薦讀物　習(xí)題　實(shí)驗(yàn)練習(xí)第4章　基于總線的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)引言 　4.1　CPU總線 　4.2　存儲(chǔ)設(shè)備 　4.3　I/O設(shè)備 　4.4　組件接口 　4.5　用微處理器設(shè)計(jì) 　4.6　發(fā)和調(diào)試 　4.7　系統(tǒng)級(jí)性能分析 　4.8　設(shè)計(jì)示例：鬧鐘　　總結(jié)　　本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)　　推薦讀物　習(xí)題　　實(shí)驗(yàn)練習(xí)第5章　程序設(shè)計(jì)與分析引言 第6章　進(jìn)程和操作系統(tǒng)引言 第7章　多處理器引言 第8章　網(wǎng)絡(luò)引言 第9章　系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)引言 附錄A　UML表示法術(shù)語表參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章嵌入式計(jì)算為什么在系統(tǒng)中嵌入微處理器嵌入式計(jì)算的困難和特點(diǎn)設(shè)計(jì)方法學(xué)系統(tǒng)規(guī)格說明本書概覽引言這一章為我們研究嵌入式計(jì)算系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)性的知識(shí)。為了了解設(shè)計(jì)的流程，我們首先需要知道微處理器為什么以及怎樣被用于控制、用戶接口、信號(hào)處理以及其他一些任務(wù)。微處理器已經(jīng)變得如此普遍，以致于使我們忘記很多事情沒有它處理是多么困難。我們首先回顧各種用途的微處理器，然后回顧微處理器為什么被用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，即傳遞復(fù)雜行為、快速的設(shè)計(jì)周期等等。接下來，1.2節(jié)中，我們通過一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的例子，了解設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主要步驟。1.3節(jié)深入研究了規(guī)格說明嵌入式系統(tǒng)的技術(shù)，我們將在本書中使用這些規(guī)格說明技術(shù)。在1.4節(jié)，我們使用一個(gè)模型火車控制器作為例子，應(yīng)用了1.3節(jié)中介紹的規(guī)格說明技術(shù)，這一技術(shù)在本書后續(xù)章節(jié)中也會(huì)經(jīng)常提及。1.5節(jié)逐章概述了本書。1.1復(fù)雜系統(tǒng)與微處理器什么是嵌入式計(jì)算系統(tǒng)?寬泛地說，是指任何包括一個(gè)可編程計(jì)算機(jī)的設(shè)備，但本身并未被刻意設(shè)計(jì)為一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)。因此，PC本身并不是一個(gè)嵌入式計(jì)算系統(tǒng)，盡管PC經(jīng)常用來構(gòu)建嵌入式計(jì)算系統(tǒng)。但是，通過微處理器構(gòu)建的傳真機(jī)或時(shí)鐘就是一個(gè)嵌入式計(jì)算系統(tǒng)。

編輯推薦

《嵌入式計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(第2版)》從組件技術(shù)的視角出發(fā)，介紹了嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)和技巧?！肚度胧接?jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(第2版)》第1版已被廣泛應(yīng)用于教學(xué)，可以說在很大程度上引發(fā)了嵌入式系統(tǒng)課程的創(chuàng)立，并為實(shí)踐設(shè)計(jì)提供了寶貴指南。第2版根據(jù)最先進(jìn)的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了更新。不論是進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)的研究人員、學(xué)生還是專家，都能從WayneWolf的集成化工程設(shè)計(jì)方法中獲益匪淺?！肚度胧接?jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(第2版)》主要特點(diǎn)以實(shí)際芯片（ARM芯片和TIC55xDSP）為例，進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)和技巧的說明，向讀者介紹如何將這些理論付諸于設(shè)計(jì)實(shí)踐。在所有關(guān)鍵課題討論中都尤為強(qiáng)調(diào)現(xiàn)實(shí)中的設(shè)計(jì)實(shí)踐，從而為學(xué)生和設(shè)計(jì)人員提供了最先進(jìn)技術(shù)的指導(dǎo)。對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)踐中所必需的基本應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)討論，幫助讀者在實(shí)際工作中熟練地設(shè)計(jì)大型的、復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)。

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