RapidIO嵌入式系统互连

RapidIO嵌入式系统互连 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:电子工业出版社
作者:富勒
出品人:
页数:323
译者:
出版时间:2006-6
价格:49.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787121027246
丛书系列:
图书标签:
  • rapidIO
  • 总线
  • 学术
  • 简体中文
  • 中国
  • 2006
  • RapidIO
  • 嵌入式系统
  • 互连
  • 通信协议
  • 硬件设计
  • 系统架构
  • 高性能计算
  • 实时系统
  • 工业控制
  • 数据传输
  • 嵌入式网络
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具体描述

本书详细说明开发RapidIO技术的历史背景,介绍RapidIO逻辑层、传输层协议和物理层技术。本书还描述RapidIO在企业存储、无线基础设施等实际系统中应用的实例,评估与RapidIO相关的编程模型,说明RapidIO硬件的开发、在FPGA中实现RapidIO,以及在VXS、ATCA等各种机械标准中应用RapidIO的实例。

本书取材新颖,内容丰富,实用性强,主要面向高性能嵌入式系统、数字信号处理设备、通信系统的研究开发人员。既可以人为RapidIo技术的入门书籍,也可以作为RapidIo技术规范的辅助书籍,还可以作为通信、计算机和电子工程相关专业研究生的教科书和参考书。

《高速数据链路的艺术:现代嵌入式系统的通信之道》 在这日新月异的科技时代,嵌入式系统已不再局限于简单的功能实现,而是扮演着越来越核心的角色,从智能家居的传感器网络到自动驾驶汽车的复杂决策,再到工业自动化的高效协作,无一不依赖于强大的数据处理和高效的通信能力。然而,当数据量爆炸式增长,对实时性和带宽的要求也随之飙升时,传统的通信方式便显得捉襟见肘。如何在有限的资源内,实现低延迟、高吞吐量、高可靠性的数据交换,成为摆在工程师面前的巨大挑战。 《高速数据链路的艺术》正是为了应对这一挑战而生。本书并非孤芳自赏的理论堆砌,而是深入剖析了现代嵌入式系统中,实现高速、可靠互连的关键技术和工程实践。我们将带领您穿越复杂的通信协议栈,揭示底层硬件的设计哲学,并提供一套系统性的方法论,帮助您构建出性能卓越、扩展性强的嵌入式系统互连方案。 本书内容概览: 第一部分:理解通信的本质与挑战 嵌入式系统通信的演进: 从早期简单的串行接口到如今的高速并行总线,回顾嵌入式系统通信技术的百年发展历程,理解不同阶段的技术特点和瓶颈。 现代嵌入式系统对互连的需求: 详细分析当前嵌入式系统在数据吞吐量、延迟、功耗、可靠性和安全性方面提出的严苛要求,探讨这些需求如何驱动新的互连技术的发展。 通信的物理层与逻辑层: 深入浅出地讲解信号传输的物理原理,包括阻抗匹配、噪声抑制、时序同步等,并阐述协议如何在物理层之上建立可靠的逻辑通信。 带宽、延迟与吞吐量: 明确定义这些关键性能指标,并分析它们之间的相互影响。本书将提供量化分析的方法,帮助您评估不同互连方案的实际性能。 错误检测与纠正: 探讨在嘈杂的嵌入式环境中,如何设计有效的错误检测和纠正机制,以保证数据传输的完整性和准确性。 第二部分:精选高速互连技术剖析 本部分将聚焦于当前在嵌入式领域备受青睐的高速互连技术,并对其进行深度解析。 PCI Express (PCIe) 的应用与优化: PCIe协议的层级结构:从物理层到事务层,逐层解析其工作原理。 Lane、Link与Topology:理解PCIe的扩展性和拓扑结构,以及如何进行最优配置。 穿越PCIe的设备互连:如何在嵌入式系统中灵活地使用PCIe进行CPU与外设、多处理单元之间的通信。 性能调优策略:针对嵌入式系统的特殊性,提出PCIe的带宽、延迟优化技巧,以及如何处理中断和DMA。 PCIe在特定领域的应用案例:例如GPU互连、网络接口卡、NVMe存储等。 AXI 家族的深入研究: AXI4、AXI4-Lite与AXI4-Stream:详细比较这三个版本的协议,理解它们各自的适用场景。 Address, Data, Control, Status Signals:深入理解AXI总线的信号定义及其交互机制。 Master-Slave Architecture:分析AXI总线的主从接口设计,以及如何构建复杂的系统。 Burst Transfers与Pipelining:掌握AXI协议的突发传输和流水线机制,以最大化数据吞吐量。 AXI互连的验证与仿真:介绍在FPGA或ASIC设计中,如何有效地验证AXI互连的正确性。 AXI在SoC设计中的核心地位:探讨AXI如何成为现代SoC内部通信的基石。 SerDes 技术揭秘: 串行/解串器的基本原理:从并行信号到串行信号的转换,以及反向过程。 编码与解码技术:如8b/10b、64b/66b编码,以及其在提高传输效率和直流平衡方面的作用。 时钟恢复与数据同步:在无时钟信号传输的场景下,如何精确地恢复时钟并同步数据。 均衡技术:克服信号衰减和串扰,保证长距离传输的信号质量。 SerDes IP核的选型与集成:在嵌入式SoC设计中,如何选择和集成合适的SerDes IP。 第三部分:构建高效互连的系统设计原则 系统级架构设计: 选择合适的互连拓扑:星型、总线型、环型等,以及它们的优缺点。 I/O吞吐量与处理能力的平衡:如何设计能够匹配CPU处理能力的互连带宽。 功耗管理在互连设计中的考量:动态电压频率调整(DVFS)与低功耗模式的应用。 互连的可靠性设计:冗余、故障检测与隔离机制。 嵌入式实时操作系统 (RTOS) 与互连: RTOS如何管理通信任务:任务调度、优先级与互斥。 中断处理与DMA在高性能通信中的协调:减少CPU负荷,提高数据传输效率。 基于消息队列和信号量的通信模式:实现不同模块间的解耦和同步。 FPGA与ASIC设计中的互连实现: IP核的复用与定制:如何利用现有的IP核快速构建互连,以及必要时的定制化设计。 时序约束与静态时序分析 (STA):确保高速互连的时序满足要求。 仿真与验证策略:通过多种手段确保互连设计的正确性。 调试与性能分析工具: 逻辑分析仪与示波器的使用:对信号进行实时观测和测量。 协议分析仪:深入解析通信协议的交互过程。 性能监控工具:定位互连瓶颈,优化系统性能。 《高速数据链路的艺术》 旨在成为嵌入式系统工程师的得力助手,无论您是初涉此领域,还是寻求技术突破,本书都将为您提供前瞻性的视野、实用的知识和宝贵的实践经验。通过本书的学习,您将能够自信地设计和实现满足未来挑战的高性能嵌入式系统互连。

作者简介

目录信息

第1章 互连问题1.1 处理器性能与带宽的增长1.2 多重处理1.3 系统的系统1.4 传统总线的问题1.5 市场问题1.6 RapidIO:一种新方法1.7 什么地方使用RapidIO1.8 一个类比参考文献第2章 RapidIO技术2.1 总体原则2.2 规范体系2.3 RapidIO协议概述2.4 包格式2.5 事务格式与类型2.6 消息传递2.7 全局共享存储器2.8 未来的扩展2.9 流量控制2.10 并行物理层2.11 串行物理层2.12 链路协议2.13 维护与错误管理2.14 性能2.15 操作延迟参考文献第3章 器件、交换机、事务及操作3.1 处理部件模型3.2 I/O处理部件3.3 交换处理部件3.4 操作与事务第4章 I/O逻辑操作4.1 引言4.2 请求类事务4.3 响应类事务4.4 读操作实例4.5 写操作4.6 流写4.7 原子操作4.8 维护操作4.9 数据对齐第5章 消息操作5.1 引言5.2 消息事务5.3 信箱结构5.4 呼出信箱结构第6章 RapidIO系统中的系统级寻址6.1 系统拓扑结构6.2 基于交换的系统6.3 系统中包的路由6.4 字段对齐与定义6.5 路由维护包第7章 串行物理层7.1 包7.2 控制符号7.3 PCS层与PMA层7.4 使用串行物理层7.5 事务与包传送排序规则7.6 错误检测与恢复7.7 重定时器与中继器7.8 电气接口第8章 并行物理层协议8.1 包格式8.2 控制符号格式8.3 控制符号传输对齐8.4 包超始与控制符号描述8.5 包交换协议8.6 字段布局与定义8.7 链路维护协议8.8 包终止8.9 包速率调整8.10 嵌入的控制符号8.11 包对齐8.12 系统维护8.13 系统定时考虑8.14 电路板布线指导原则第9章 与PCI技术的互操作9.1 地址映射考虑9.2 事务流9.3 PCI/X到RapidIO事务流9.4 RapidIO到PCI事务映射9.5 操作排序与事务传递9.6 与全局共享存储器交互9.7 字节组与字节使能用法9.8 错误管理第10章 RapidIO启动与初始化编程10.1 系统启动过程概述10.2 系统应用编程接口10.3 系统启动实例第11章 高级特征11.1 系统级流量控制11.2 错误管理扩展11.3 存储器一致性支持11.4 RapidIO中的多播事务11.5 多播符号第12章 数据流逻辑层12.1 引言12.2 第9类型包格式(数据流类)12.3 虚拟流12.4 配置数据流系统12.5 高级流量管理12.6 使用数据流参考文献第13章 RapidIO互连技术的应用13.1 存储系统中的RapidIO13.2 蜂窝式无线基础设施中的RapidIO13.3 容错系统与RapidIO参考文献第14章 RapidIO硬件开发14.1 引言14.2 实现RapidIO端点14.3 支持功能14.4 实现RapidIO交换机14.5 结论第15章 在FPGA中实现RapidIO互连技术的好处15.1 构建生态系统15.2 FPGA技术的进展15.3 面向嵌入环境的多协议支持15.4 简单握手15.5 低缓冲开销15.6 有效错误覆盖15.7 结论第16章 在特定机械环境中应用RapidIO16.1 面向机械系统环境的有用特征16.2 通道特征16.3 支持RapidIO的工业标准机械平台16.4 结论附录A RapidIO逻辑与传输层寄存器附录B 串行物理层寄存器附录C 并行物理层寄存器附录D 错误管理扩展寄存器索引
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书的语言风格是一种罕见的、兼具学术严谨性和工程实践性的完美结合。它读起来流畅自然,但每一个句子都充满了沉甸甸的技术信息,没有一丝赘述或水分。我尤其欣赏作者在介绍新特性或新标准时,总是能巧妙地穿插一些业界真实案例的影子,让抽象的理论立刻落地生根。这使得我在阅读时,始终能感受到自己正在学习的是可以立即应用于实际工作的知识。特别是关于功耗管理和热设计对互连性能的影响分析,在当前对能效比要求极高的移动和边缘计算领域,简直是雪中送炭。这本书的论述层次分明,从协议层的设计哲学到芯片级的布线优化,层层递进,构建了一个立体化的知识矩阵。读完这本书,我感觉自己像是获得了一张通往高性能嵌入式系统设计的“导航图”,清晰地标明了所有的关键路口和潜在的陷阱。

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老实说,我对技术书籍的阅读通常抱有一种审慎的态度,很多号称“深入”的书籍,读完后发现不过是浅尝辄止的表面功夫。然而,这本关于系统互连的书籍,彻底颠覆了我的这种看法。它对互连技术中涉及到的并行处理、异步通信等核心概念的处理,展现了极高的深度和广度。我尤其关注那些涉及跨域通信的章节,书中对协议栈的抽象和分解是如此精妙,使得原本感觉晦涩难懂的物理层细节,也变得逻辑清晰、易于理解。作者在描述不同互连标准间的兼容性与性能取舍时,所展现出的那种平衡的观点,非常成熟和客观,避免了陷入单一技术的狂热。对于希望从零开始构建复杂多核嵌入式平台的工程师而言,这本书提供的不仅仅是技术规范,更是一种系统设计哲学。它教会我如何从全局最优化的角度去审视和选择合适的互连方案,这对于提升我的架构设计能力至关重要。

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这本书的结构编排堪称教科书级的典范,简直是为那些希望系统学习和深入掌握嵌入式互连技术的工程师量身定做的宝典。它并非仅仅停留在对某一项具体技术的罗列和介绍,而是构建了一个从宏观架构到微观实现的完整知识框架。特别是针对不同应用场景下的性能优化策略,书中提供了详尽的分析和对比,这一点对我目前的项目非常有指导意义。我印象最深的是关于中断处理和DMA传输效率的章节,作者不仅分析了理论上的瓶颈,还给出了多套成熟的优化方案,每套方案都附带有详尽的性能指标预测模型。阅读过程中,我时不时地会停下来,对照着自己过去做过的项目进行反思,发现之前在设计中遗漏或低估的关键点。这本书的排版也十分考究,关键公式和定义都用醒目的方式突出显示,确保读者不会错过任何一个重要的细节。我敢断言,任何一个想在嵌入式领域深耕的研发人员,都应该将这本书列为案头必备的参考资料。

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作为一名资深软件工程师,我一直认为硬件和软件的边界模糊化是未来嵌入式发展的必然趋势。这本书以其独特的视角,很好地弥合了传统软硬件知识体系之间的鸿沟。它没有避开复杂的底层寄存器操作和时序约束问题,反而将其视为构建高效系统的基石来深入探讨。我尤其欣赏作者在讨论实时性保证和容错机制时的严谨态度。书中对错误检测与恢复流程的建模,详尽到令人惊叹的程度,仿佛能让人亲手操作调试一般。例如,书中对总线仲裁机制的描述,不仅解释了“是什么”,更深入挖掘了“为什么是这样设计”,这种追本溯源的探究精神,极大地满足了我作为一个技术探索者的求知欲。阅读这本书的过程,更像是一场与顶尖专家的深度对话,让我不断地在思考和验证,而不是被动地接受信息。这本书的价值,绝对超出了单纯的技术手册范畴。

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这本书的封面设计就让人眼前一亮,那种深邃的蓝色调搭配上银色的字体,给人一种科技感十足的专业印象。我本来对嵌入式系统有一些基础了解,但对于系统间的互连技术,一直觉得是个黑箱。拿到这本书后,我迫不及待地翻阅了前几章,发现它不像某些教科书那样枯燥乏味,而是用一种非常直观的方式,从底层协议的原理讲起,逐步深入到实际应用场景。作者在阐述概念时,往往会辅以清晰的逻辑图和表格,这对于理解复杂的数据流和时序关系简直是救星。特别是关于数据包的封装和传输机制的讲解,细致入微,即便是初次接触这类专业术语的读者,也能通过书中的循序渐进的引导,构建起完整的知识体系。我特别欣赏作者在解释硬件实现层面的挑战时,所展现出的那种务实精神,完全没有空谈理论,而是紧密结合了当前工业界面临的实际问题。读完这部分内容,我对如何构建高性能、低延迟的嵌入式互连结构有了全新的认知,感觉自己的技术视野一下子开阔了许多。

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可以说是了解RapidIO规范及在嵌入式系统中应用的必读读物,也是官网上推荐的唯一一本参考书目

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