嵌入式計算系統(tǒng)設計原理

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專家指導委員會
譯者序
序
前言
第1章 嵌入式計算
1.1 引言
1.2 復雜系統(tǒng)和微處理器
1.2.1 嵌入式計算機
1.2.2 嵌入式計算應用的特點
1.2.3 為什么要使用微處理器
1.2.4 嵌入式計算系統(tǒng)設計所面臨的挑戰(zhàn)
1.3 嵌入式系統(tǒng)的設計過程
1.3.1 需求
1.3.2 規(guī)格說明
1.3.3 體系結(jié)構(gòu)設計
1.3.4 設計硬件構(gòu)件和軟件構(gòu)件
1.3.5 系統(tǒng)集成
1.4 系統(tǒng)設計的形式化方法
1.4.1 結(jié)構(gòu)描述
1.4.2 行為描述
1.5 設計示例：模型火車控制器
1.5.1 需求
1.5.2 概念性規(guī)格說明
1.5.3 詳細的規(guī)格說明
1.5.4 本節(jié)所學內(nèi)容
1.6 本書導讀
1.6.1 第2章：指令系統(tǒng)
1.6.2 第3章：CPU
1.6.3 第4章：嵌入式計算平臺
1.6.4 第5章：程序設計和分析
1.6.5 第6章：進程和操作系統(tǒng)
1.6.6 第7章：硬件加速器
1.6.7 第8章：網(wǎng)絡
1.6.8 第9章：系統(tǒng)設計技術(shù)
1.7 小結(jié)
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第2章 指令系統(tǒng)
2.1 引言
2.2 預備知識
2.2.1 計算機體系結(jié)構(gòu)分類
2.2.2 匯編語言
2.3 ARM處理器
2.3.1 處理器和存儲器組織
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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第3章 CPU
3.1 引言
3.2 輸入輸出編程
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(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 存儲系統(tǒng)機制
3.5.1 高速緩存
3.5.2 存儲管理單元和地址轉(zhuǎn)換
3.6 CPU的性能
3.6.1 流水線技術(shù)
3.6.2 超標量執(zhí)行
3.6.3 高速緩存
3.7 CPU的功耗
3.8 設計示例：數(shù)據(jù)壓縮器
3.8.1 需求和算法
3.8.2 規(guī)格說明
3.8.3 程序設計
3.8.4 測試
3.9 小結(jié)
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第4章 嵌入式計算平臺
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 存儲設備
4.3.1 存儲設備組織
4.3.2 隨機存儲器
4.3.3 只讀存儲器
4.4 I/O設備
4.4.1 定時器和計數(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 存儲器接口
4.5.2 設備接口
4.6 用微處理器設計
4.6.1 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
4.6.2 硬件設計
4.6.3 PC作為平臺
4.7 開發(fā)與調(diào)試
4.7.1 開發(fā)環(huán)境
4.7.2 調(diào)試方法
4.7.3 調(diào)試難點
4.8 制造測試
4.9 設計示例：鬧鐘
4.9.1 需求
4.9.2 規(guī)格說明
4.9.3 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
4.9.4 構(gòu)件設計與測試
4.9.5 系統(tǒng)集成與測試
4.10 小結(jié)
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第5章 程序設計和分析
5.1 引言
5.2 程序設計
5.2.1 設計范型
5.2.2 嵌入式系統(tǒng)設計范型
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 語句翻譯
5.5.2 過程
5.5.3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
5.5.4 表達式簡化
5.5.5 死代碼清除
5.5.6 過程內(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 程序長度的分析及優(yōu)化
5.9 程序驗證和測試
5.9.1 白盒測試
5.9.2 黑盒測試
5.9.3 評估功能測試
5.9.4 性能測試
5.10 設計示例：軟件調(diào)制解調(diào)器
5.10.1 工作原理和需求
5.10.2 規(guī)格說明
5.10.3 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
5.10.4 構(gòu)件設計和測試
5.10.5 系統(tǒng)集成和測試
5.11 小結(jié)
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第6章 進程和操作系統(tǒng)
6.1 引言
6.2 多任務和多進程
6.2.1 多速率系統(tǒng)
6.2.2 早期多任務技術(shù)：協(xié)同例程
6.3 進程
6.4 文境切換
6.4.1 協(xié)作多任務處理
6.4.2 搶先式多任務處理
6.4.3 進程和面向?qū)ο笤O計
6.5 操作系統(tǒng)
6.5.1 進程狀態(tài)和進程調(diào)度
6.5.2 操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
6.5.3 進程中的計時需求
6.5.4 進程間通信
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 對建模假設的進一步分析
6.6.5 其他POSIX調(diào)度策略
6.7 進程間通信機制
6.7.1 信號
6.7.2 UML中的信號
6.7.3 共享內(nèi)存通信
6.7.4 基于消息的通信
6.8 評估操作系統(tǒng)的性能
6.9 進程的功率優(yōu)化策略
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(guī)格說明
6.10.3 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
6.10.4 構(gòu)件設計和測試
6.10.5 系統(tǒng)集成和測試
6.11 小結(jié)
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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 加速器的設計
7.3 加速系統(tǒng)的設計
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 設計示例：視頻加速器
7.4.1 算法和需求
7.4.2 規(guī)格說明
7.4.3 體系結(jié)構(gòu)
7.4.4 構(gòu)件設計
7.4.5 系統(tǒng)測試
7.5 小結(jié)
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第8章 網(wǎng)絡
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)絡抽象模型
8.2.3 硬件和軟件體系結(jié)構(gòu)
8.2.4 報文傳遞編程
8.3 嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡
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)絡的設計
8.4.1 通信分析
8.4.2 系統(tǒng)性能分析
8.4.3 硬件平臺設計、分配和調(diào)度
8.5 可達Internet系統(tǒng)
8.6 設計示例：電梯控制器
8.6.1 工作原理和需求
8.6.2 規(guī)格說明
8.6.3 體系結(jié)構(gòu)
8.6.4 測試
8.7 小結(jié)
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第9章 系統(tǒng)設計技術(shù)
9.1 引言
9.2 設計方法學
9.2.1 為什么研究設計方法學
9.2.2 設計流程
9.3 需求分析
9.4 規(guī)格說明
9.4.1 面向控制的規(guī)格說明語言
9.4.2 高級規(guī)格說明
9.5 系統(tǒng)分析和體系結(jié)構(gòu)設計
9.6 質(zhì)量保證
9.6.1 質(zhì)量保證技術(shù)
9.6.2 驗證規(guī)格說明
9.6.3 設計評審
9.6.4 測量驅(qū)動的質(zhì)量保證
9.7 設計示例：電話用戶交換機
9.7.1 工作原理
9.7.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
9.8 設計示例：噴墨打印機
9.8.1 硬件設計
9.8.2 軟件設計
9.9 設計示例：個人數(shù)字助理
9.10 設計示例：機頂盒
9.11 片上系統(tǒng)
9.12 小結(jié)
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實習題
附錄A UML符號
附錄B 硬件設計附注
術(shù)語表
參考文獻
索引