以電腦為組件－嵌入式計算系統設計原理

第1章　嵌入式計算1.1　前　言1-11.2　複雜的系統和微處理器1-21.2.1　嵌入式計算機1-21.2.2　嵌入式計算應用的特點1-51.2.3　為什麼要使用微處理器1-61.2.4　嵌入式計算系統設計所面臨的挑戰1-81.3　嵌入式系統的設計程序1-91.3.1　需求分析1-111.3.2　規格說明1-161.3.3　結構設計1-171.3.4　設計硬體組件和軟體組件1-191.3.5　系統整合1-191.4　系統設計正規化1-201.4.1　結構化的描述1-211.4.2　行為的描述1-271.5　模型火車控制器1-301.5.1　需　求1-311.5.2　概念性的規格說明1-321.5.3　詳細的規格說明1-361.5.4　本節所學的內容1-431.6　本書導讀1-431.6.1　第2章：指令集1-441.6.2　第3章：CPUs1-441.6.3　第4章：嵌入式計算平台1-451.6.4　第5章：程式設計和分析1-451.6.5　第6章：行程和作業系統1-461.6.6　第7章：硬體加速器1-471.6.7　第8章：網路1-481.6.8　第9章：系統設計技術1-481.7　結　論1-49第2章　指令集2.1　前　言2-12.2　先備知識2-22.2.1　計算機結構分類2-22.2.2　組合語言2-42.3　ARM處理器2-62.3.1　處理器和記憶體組織2-62.3.2　資料運算2-72.3.3　流程控制2-162.4　SHARC處理器2-252.4.1　記憶體組織2-262.4.2　資料運算2-262.4.3　流程控制2-352.4.4　指令的平行性2-412.5　結　論2-42第3章　CPUs3.1　簡　介3-13.2　輸入輸出程式設計3-23.2.1　輸入輸出裝置3-23.2.2　輸入輸出基本操作3-43.2.3　忙碌－等待I/O3-53.2.4　中　斷3-73.3　監督模式、異常和陷阱3-233.3.1　監督模式3-233.3.2　異　常3-243.3.3　陷　阱3-243.4　協同處理器3-253.5　記憶體系統機制3-253.5.1　快取記憶體3-263.5.2　記憶體管理單元和位址轉換3-343.6　CPU的效能3-393.6.1　管線技術3-393.6.2　超純量執行3-443.6.3　快取記憶體3-463.7　CPU功率消耗3-463.8　設計實例:資料壓縮器3-523.8.1　需求和演算法3-523.8.2　規格說明3-543.8.3　程式設計3-573.8.4　測　試3-643.9　結　論3-65第4章　嵌入式計算平台4.1　前　言4-14.2　CPU匯流排4-24.2.1　匯流排協定4-24.2.2　DMA4-94.2.3　系統匯流排組態4-124.2.4　ARM匯流排4-134.2.5　SHARC匯流排4-144.3　記憶體裝置4-164.3.1　記憶體裝置組織4-164.3.2　隨機存取記憶體4-174.3.3　僅讀記憶體4-234.4　I/O裝置4-244.4.1　定時器和計數器4-244.4.2　A/D和D/A轉換器4-254.4.3　鍵　盤4-264.4.4　發光二極體4-274.4.5　顯示器4-284.4.6　觸控螢幕4-304.5　組件介面4-304.5.1　記憶體介面4-314.5.2　裝置介面4-324.6　用微處理器設計4-344.6.1　系統結構4-344.6.2　硬體設計4-354.6.3　PC作為平台4-374.7　開發與除錯4-414.7.1　開發環境4-414.7.2　偵錯方法4-424.7.3　偵錯難題4-474.8　製造測試4-484.9　設計實例:鬧　鐘4-534.9.1　需　求4-534.9.2　規格說明4-544.9.3　系統結構4-584.9.4　組件設計與測試4-594.9.5　系統整合與測試4-604.10結　論4-60第5章　程式設計與分析5.1　前　言5-15.2　程式設計5-25.2.1　設計樣式5-25.2.2　嵌入式系統設計樣式5-45.3　程式設計模型5-75.3.1　資料流圖5-85.3.2　控制／資料流圖5-105.4　組譯和連結5-135.4.1　組譯器5-145.4.2　連　結5-185.5　基本的編譯方法5-195.5.1　敘述翻譯5-215.5.2　程　序5-265.5.3　資料結構5-275.5.4　運算式簡化5-295.5.5　無效程式碼清除5-305.5.6　行內展開5-305.5.7　迴圈轉換5-315.5.8　暫存器配置5-335.5.9　排　程5-385.5.10指令選擇5-405.5.11瞭解並使用你的編譯器5-415.5.12直譯器與JIT編譯器5-425.6　執行時間的分析與最佳化5-435.6.1　程式效能的要素5-445.6.2　軌跡驅動的效能分析5-485.6.3　執行速度的最佳化5-565.7　能量和功率的分析和最佳化5-575.7.1　程式能量消耗問題與最佳化5-585.8　程式大小的分析及最佳化5-615.9　程式確認和測試5-645.9.1　透明箱測試5-645.9.2　黑箱測試5-725.9.3　評量功能測試5-735.9.4　效能測試5-745.10　設計實例:軟體調變解調器5-755.10.1　工作原理和需求5-755.10.2　規格說明5-785.10.3　系統結構5-785.10.4　元件設計和測試5-795.10.5　系統整合和測試5-795.11　結　論5-79第6章　行程和作業系統6.1　前　言6-16.2　多工和多行程6-26.2.1　多速率系統6-46.2.2　早期的多工技術：協同常式6-66.3　行　程6-76.4　本文切換6-106.4.1　協同多工6-116.4.2　搶先式多工6-156.4.3　行程和物件導向設計6-166.5　作業系統6-176.5.1　行程狀態和排程6-176.5.2　作業系統結構6-196.5.3　行程的時序需求6-216.5.4　行程間通信6-246.5.5　作業系統的其他功能6-296.6　排程策略6-296.6.1　單調速率排程6-306.6.2　截止期限最早者優先排程6-356.6.3　RMS對EDF6-406.6.4　對建模假設的仔細分析6-406.6.5　其他的POSIX排程策略6-446.7　行程間通信機制6-446.7.1　信　號6-446.7.2　UML的信號6-466.7.3　共用的記憶體通信6-476.7.4　以訊息為基礎的通信6-496.8　評估作業系統的效能6-506.9　行程的功率最佳化策略6-536.10設計實例:電話答錄機6-576.10.1　工作原理和需求6-576.10.2　規格說明6-606.10.3　系統結構6-636.10.4　組件設計和測試6-646.10.5　系統整合和測試6-646.11結　論6-64第7章　硬體加速器7.1　前　言7-17.2　CPU和加速器7-27.2.1　為什麼要使用加速器7-37.2.2　加速器的設計7-57.3　加速系統的設計7-57.3.1　效能分析7-57.3.2　系統結構框架7-107.3.3　分　割7-137.3.4　排程和配置7-147.3.5　系統整合和除錯7-177.4　設計實例:視頻加速器7-187.4.1　演算法和需求7-187.4.2　規格說明7-217.4.3　結　構7-227.4.4　組件設計7-247.4.5　系統測試7-257.5　結　論7-25第8章　網　路8.1　前　言8-18.2　分散式的嵌入結構8-28.2.1　為什麼使用分散式的?8-38.2.2　網路抽象概念8-48.2.3　硬體和軟體結構8-58.2.4　訊息傳遞規劃8-88.3　嵌入式系統網路8-108.3.1　I2C匯流排8-118.3.2　CAN匯流排8-168.3.3　SHARC連接埠8-198.3.4　乙太網路8-218.3.5　Myrinet8-238.3.6　網際網路8-248.4　以網路為基礎的設計8-268.4.1　通信分析8-278.4.2　系統效能分析8-318.4.3　硬體平台設計、配置和排程8-338.5　可連線上網的系統8-358.6　設計實例:電梯控制器8-378.6.1　工作原理和需求8-378.6.2　規格說明8-398.6.3　結　構8-418.6.4　測　試8-428.7　結　論8-42第9章　系統設計方法9.1　簡　介9-19.2　設計方法論9-29.2.1　為什麼研究設計方法論9-29.2.2　設計流程9-49.3　需求分析9-109.4　規格說明9-129.4.1　控制導向的規格說明語言9-129.4.2　高級的規格說明9-159.5　系統分析和結構設計9-189.5.1　CRC卡9-189.6　品質保證9-229.6.1　品質保證技術9-259.6.2　驗證規格說明9-279.6.3　設計複審9-299.6.4　量測驅動的品質保證9-319.7　設計實例:電話PBX9-359.7.1　工作原理9-369.7.2　系統結構9-389.8設計實例:噴墨印表機9-409.8.1　硬體設計9-429.8.2　軟體設計9-479.9　設計實例:個人數位助理9-489.10設計實例:機上盒(Set-TopBoxes)9-519.11系統晶片9-559.12結　論9-56附A　UML表示法A.1　簡　介A-1A.2　基本元件A-1A.3　圖形種類A-2A.3.1　類別圖A3A.3.2　狀態圖A-4A.3.3　循序圖與協同圖A-4附B　硬體設計的要點B.1　簡　介B-1B.2　組合邏輯B-1B.3　循序邏輯B-6B.3.1　記憶體元件B-6B.3.2　同步機器B-7B.3.3　非同步機器B-9B.4　實作方法B-11術語參考文獻

第1章　嵌入式計算1.1　前　言1-11.2　複雜的系統和微處理器1-21.2.1　嵌入式計算機1-21.2.2　嵌入式計算應用的特點1-51.2.3　為什麼要使用微處理器1-61.2.4　嵌入式計算系統設計所面臨的挑戰1-81.3　嵌入式系統的設計程序1-91.3.1　需求分析1-111.3.2　規格說明1-161.3.3　結構設計1-171.3.4　設計硬體組件和軟體組件1-191.3.5　系統整合1-191.4　系統設計正規化1-201.4.1　結構化的描述1-211.4.2　行為的描述1-271.5　模型火車控制器1-301.5.1　需　求1-311.5.2　概念性的規格說明1-321.5.3　詳細的規格說明1-361.5.4　本節所學的內容1-...