Introduction to Microprocessors and Microcontrollers pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Elsevier Science Ltd

作者:Crisp, John

出品人:

页数:288

译者:

出版时间:2004-1

价格:$ 51.92

装帧:Pap

isbn号码:9780750659895

丛书系列:

图书标签:

• 微处理器
• 微控制器
• 嵌入式系统
• 数字逻辑
• 计算机体系结构
• 汇编语言
• 硬件设计
• 电子工程
• 单片机
• 8086

好的，这是一本关于微处理器和微控制器基础知识的图书简介，旨在为读者提供全面而深入的理解，涵盖从底层硬件到高级应用开发的各个方面。 --- 图书名称：深入理解数字核心：现代微处理器与微控制器原理及实践 内容简介 本书旨在为电子工程、计算机科学以及相关领域的学生和专业人士提供一本全面而深入的教材，用以掌握现代微处理器（Microprocessors, MPs）和微控制器（Microcontrollers, MCs）的核心概念、架构设计以及实际应用。全书内容结构清晰，从最基础的数字逻辑构建单元出发，逐步深入到复杂系统的设计与实现，强调理论与实践的紧密结合。 本书的重点在于解析这些嵌入式系统的“大脑”是如何工作的，它们如何执行指令、管理资源以及与外部世界进行交互。我们不仅仅停留在理论的描述，更着眼于如何利用这些强大的工具来解决现实世界中的工程问题。 第一部分：数字逻辑与基础架构 在深入探讨特定处理器家族之前，本书首先为读者奠定了坚实的数字电路基础。 1.1 数字系统基础 本部分回顾了布尔代数、逻辑门、组合逻辑电路（如编码器、译码器、多路复用器）和时序逻辑电路（如触发器、寄存器、计数器）的设计与分析。理解这些是理解任何数字系统的基石。 1.2 存储器系统 详细介绍了不同类型的存储器技术，包括静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）的工作原理、组织结构、存取时序以及它们在系统中的层次结构（缓存、主存）。此外，非易失性存储器（如Flash、EEPROM）的特性和应用也被详尽阐述。 1.3 计算机组织与结构 本章聚焦于处理器的核心——中央处理单元（CPU）的经典结构。内容涵盖算术逻辑单元（ALU）的实现、控制单元（CU）的功能（硬布线控制与微程序控制）、指令集架构（ISA）的基本概念，以及指令的取指、解码和执行周期。重点分析了指令格式、寻址模式及其对程序效率的影响。 第二部分：微处理器核心技术剖析 本部分是本书的重点，深入剖析了现代高性能微处理器的设计理念和关键技术。 2.1 指令集架构（ISA）的演进与比较 本书对比了复杂指令集计算机（CISC）和精简指令集计算机（RISC）的设计哲学。通过对代表性架构（如早期的x86和现代的ARM Cortex-A系列）的分析，读者将理解指令集如何影响硬件的复杂性和软件的优化潜力。 2.2 流水线技术与性能优化 性能提升是现代MP设计的核心驱动力。本章详细讲解了指令流水线的工作原理，包括五级流水线、分支预测机制、数据前递（Data Forwarding）以及如何处理结构冒险、数据冒险和控制冒险。还探讨了超标量（Superscalar）和乱序执行（Out-of-Order Execution）的概念。 2.3 内存管理单元（MMU）与虚拟内存 对于运行复杂操作系统的MP系统，MMU至关重要。本章解释了MMU如何实现地址转换（逻辑地址到物理地址），分页（Paging）和分段（Segmentation）机制，以及TLB（Translation Lookaside Buffer）在加速地址转换中的作用。 2.4 中断处理与异常 系统需要对外部事件和内部错误做出快速响应。本章系统地介绍了中断的类型、中断向量表、中断服务程序（ISR）的编写流程，以及特权级（Privilege Levels）在保护模式操作系统中的实现。 第三部分：微控制器系统设计与嵌入式实践 微控制器是嵌入式系统的主力军。本部分着眼于MC的专用化架构及其在实时系统中的应用。 3.1 微控制器体系结构特点 对比MP与MC的异同，重点分析了冯·诺依曼（Von Neumann）和哈佛（Harvard）结构在MC设计中的应用。探讨了片上集成（SoC）的趋势，如将RAM、ROM、I/O外设集成到单个芯片上的优势。 3.2 关键片上外设详解 嵌入式系统的核心在于与物理世界的接口。本章深入讲解了以下关键外设的原理和编程： 定时器/计数器（Timers/Counters）： 脉冲宽度调制（PWM）的生成、输入捕获（Input Capture）以及精确时间延迟的实现。 模数/数模转换器（ADC/DAC）： 采样定理、量化误差、单端与差分输入模式，以及不同ADC架构（逐次逼近、Sigma-Delta）的适用场景。 串行通信接口： UART（通用异步收发传输器）、SPI（串行外设接口）和I2C（内部集成电路总线）的协议细节、时序图和主从模式的配置。 3.3 低功耗设计与实时操作系统（RTOS） 针对电池供电设备，本章介绍了休眠模式、时钟门控、电源管理单元（PMU）等低功耗技术。同时，为实现复杂的任务调度，系统地引入了实时操作系统（RTOS）的概念，包括任务调度算法（如固定优先级、轮转法）、信号量、互斥锁和消息队列等同步机制。 第四部分：现代嵌入式系统开发与工具链 本部分将理论知识转化为实际动手能力。 4.1 汇编语言编程基础 虽然高级语言是主流，但理解底层汇编对于性能优化和驱动开发至关重要。本章以一个主流的32位RISC架构为例，讲解寄存器、堆栈操作、子程序调用约定以及如何将C语言代码映射到机器指令。 4.2 编译、链接与调试 详细解析了从源代码到可执行文件的完整工具链过程：预处理、编译、汇编、链接。重点讲解了链接脚本的作用，以及如何配置编译器优化选项以适应目标硬件的特性。调试技术方面，涵盖了JTAG/SWD接口的使用，以及断点设置、内存监视和寄存器查看等调试流程。 4.3 案例研究与系统集成 通过一至两个综合性项目案例（例如，一个数据采集系统或一个电机控制系统），展示如何选择合适的微处理器或微控制器，设计系统架构，编写驱动程序，并最终实现嵌入式应用的全部流程。强调系统级思维的重要性，即在考虑CPU性能的同时，平衡功耗、成本和实时性要求。 面向读者 本书适合作为高等院校电子信息工程、自动化、计算机科学与技术等专业本科生及研究生的核心教材或参考书。对于希望从单片机入门转向更复杂嵌入式系统（如应用处理器或SoC）开发的工程师，本书提供了坚实的理论桥梁和实践指导。通过学习，读者将不仅“会用”这些芯片，更能“理解”它们的设计哲学与工作机制。

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