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《21世纪全国高校应用人才培养机电类规划教材·数控机床与编程技术》以数控机床为对象，系统地介绍了数字控制的基本原理、现代控制系统和数控机床的程序编制以及数控机床的基本结构。 全书共分8章，内容包括：数控设备的基本概念、特点与分类，数控加工编程基础，数控加工程序编制，计算机数控系统结构，数控加工控制原理，数控机床的伺服驱动与检测，数控设备的机械系统结构及设计，数控机床实例，数控机床的应用与维修等。《21世纪全国高校应用人才培养机电类规划教材·数控机床与编程技术》内容全面、系统，侧重介绍机床数控技术方面的基本内容和基本知识，力求讲清基本原理和基本概念，注重理论联系实际。为了便于学生自学及巩固所学内容，各章均附有习题。
好的，这是一份关于《高级嵌入式系统设计与应用》的图书简介，内容详实，力求专业和深度，完全避开《数控机床与编程技术》的相关主题。 --- 图书简介：《高级嵌入式系统设计与应用》 前言：智能时代的基石与未来脉动 在当今信息技术飞速发展的浪潮中，嵌入式系统已不再是特定领域的小众技术，而是渗透到社会基础设施、消费电子、工业控制乃至生命科学的每一个角落。从我们日常使用的智能手机、可穿戴设备，到支撑自动驾驶、智能电网和高端医疗影像设备的核心运算单元，无不依赖于高效、可靠且资源受限环境下的嵌入式解决方案。 本书《高级嵌入式系统设计与应用》，正是为应对这一复杂技术图景而编写的深度技术专著。它超越了基础的单片机编程入门，直击当前嵌入式领域面临的性能优化、实时性保障、安全冗余和异构计算等核心挑战，旨在培养具备系统级架构思维和深厚底层实现能力的专业工程师和研究人员。 本书的编写团队由来自顶尖高校和高科技企业的资深嵌入式架构师和领域专家组成，他们结合多年的工程实践经验，对前沿技术进行了系统的梳理、深入的剖析，并辅以大量具有工程指导意义的案例代码和设计范例。 第一部分：现代嵌入式处理器的深度剖析 本部分将系统地解析驱动当代嵌入式系统性能的核心处理器架构，重点关注超越传统MCU的复杂系统级设计。 1.1 异构计算平台的演进与挑战 详细探讨从传统的冯·诺依曼结构向现代异构多核架构（如ARM Cortex-A/R/M系列、DSP/FPGA协同工作模式）的迁移过程。重点分析大/小核（big.LITTLE）调度机制在功耗与性能之间的动态平衡策略，以及如何在不同处理单元之间实现高效的数据同步与任务卸载。 1.2 内存管理单元（MMU）与缓存一致性 深入讲解MMU在构建复杂操作系统环境（如Linux、RTOS）时的关键作用，包括页表管理、虚拟地址到物理地址的转换机制。对于多核系统，本书将详细阐述缓存一致性协议（如MESI、MOESI）的工作原理，以及开发者如何通过内存屏障（Memory Barriers）来确保多线程访问数据的正确性，这是实现高性能并行计算的基石。 1.3 硬件加速单元（HSA）的集成与编程模型 关注现代SoC中集成的专用加速器，如GPU、NPU（神经网络处理器）和视频/图像编解码器。内容将侧重于OpenCL、Vulkan Compute或特定厂商的驱动API，指导读者如何将特定计算任务高效地映射到底层硬件单元上，最大化吞吐量并最小化延迟。 第二部分：实时操作系统（RTOS）的高级内核机制与优化 实时性是嵌入式系统的生命线。本部分将深入内核级别，揭示主流RTOS实现高可靠性和确定性响应的底层逻辑。 2.1 实时调度算法的深入比较与实现细节 除了基础的固定优先级继承（Priority Inheritance）和优先级天花板（Priority Ceiling）协议外，本书将详细分析更复杂的动态优先级调度算法，如Earliest Deadline First (EDF) 和 Least Laxity First (LLF) 在资源竞争和系统抖动控制上的优劣。通过内核源码级别的分析，展示上下文切换的开销与优化技术。 2.2 中断系统与延迟分析（Jitter Analysis） 本章聚焦于系统中断延迟（Interrupt Latency）的完整路径分析，从外部硬件中断触发，到ISR（中断服务例程）的执行完毕。内容包括：中断控制器（GIC/VIC）的配置、处理器关中断机制的影响、以及如何通过硬件/软件协同设计来最小化抖动，确保满足严苛的硬实时约束。 2.3 RTOS与Linux的混合架构（Hypervisors） 探讨在资源受限但需要高安全隔离性的场景中，如何使用硬件虚拟化技术（如ARM TrustZone或Type-1 Hypervisors）。重点讲解了如何安全地将实时任务分配给RTOS域，而将通用服务分配给Linux域，实现二者之间的安全通信（IPC）。 第三部分：系统级安全性与可靠性设计 随着嵌入式设备接入物联网（IoT）和关键基础设施，安全性已成为设计中不可妥协的一环。 3.1 硬件信任根（RoT）与安全启动链 详细介绍如何利用SoC内置的安全特性（如OTP/eFuse、安全启动ROM）来建立一个不可篡改的信任根。内容涵盖安全启动流程（Secure Boot Chain）的每一步验证机制，包括固件签名验证、哈希校验和设备身份认证。 3.2 运行时安全机制：内存保护与隔离 深入剖析内存保护单元（MPU）在RTOS环境下的应用，以及在更复杂的Linux环境下的地址空间布局随机化（ASLR）和数据执行保护（DEP）。讲解如何设计隔离层来防止恶意代码或软件缺陷导致的内存溢出和权限提升。 3.3 功能安全标准（ISO 26262/IEC 61508）在嵌入式中的落地 本书提供了一个实践导向的视角，讲解如何将功能安全标准融入嵌入式软件和硬件协同设计流程。重点讨论故障注入测试（Fault Injection Testing）、冗余设计模式（如锁步核）以及错误检测与处理（Error Detection and Recovery）的编码规范和工具链支持。 第四部分：面向前沿应用的嵌入式系统实践 本部分将结合前沿应用案例，展示如何将前述理论知识转化为高性能、高可靠性的实际产品。 4.1 边缘AI的能效优化与部署 探讨在资源有限的边缘设备上部署复杂深度学习模型的策略。内容包括：模型量化（Quantization）、模型剪枝（Pruning）技术，以及如何使用专门的推理引擎（如TensorRT、TFLite Micro）来优化内核级执行效率，实现实时推理。 4.2 高速数据采集与高速接口设计 分析在科学仪器、雷达系统等领域对数据吞吐量的要求。重点讲解DMA（直接内存访问）控制器的高级配置、PCIe/USB 3.x/Ethernet TSN等高速串行接口的硬件层握手协议，以及如何通过零拷贝（Zero-Copy）技术减少CPU干预下的数据搬运开销。 4.3 无线连接与时间敏感网络（TSN） 覆盖现代嵌入式设备所需的复杂网络栈。在传统TCP/IP栈优化的基础上，特别引入时间敏感网络（TSN）在工业控制和汽车电子中的应用，讲解其时间同步（IEEE 802.1AS）和流量整形机制，确保数据传输的确定性。 结语：面向未来的系统架构师 《高级嵌入式系统设计与应用》不仅是一本技术手册，更是一张通往下一代智能系统设计蓝图的指南。本书要求读者具备扎实的C/C++编程基础和对计算机体系结构的深刻理解。通过对本书的学习，读者将能够独立应对从硬件选型、驱动层开发到操作系统移植、安全加固和性能调优的全栈式嵌入式系统设计任务，成为能够驾驭复杂异构平台的顶尖技术人才。 --- 目标读者： 高级嵌入式软件工程师、系统架构师、对RTOS内核和SoC底层机制有深入研究需求的电子/计算机专业研究生及科研人员。 预期收获： 掌握多核协同、实时调度、系统安全防护的工程化实现能力。
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