Microprocessor Systems Design

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出版者:CL-Engineering
作者:Alan Clements
出品人:
页数:992
译者:
出版时间:1997-3-21
价格:USD 173.95
装帧:Hardcover
isbn号码:9780534948221
丛书系列:
图书标签:
  • 计算机科学
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具体描述

好的,这是一本图书的详细简介,内容完全围绕其核心主题展开,不包含您提到的特定书名《Microprocessor Systems Design》中的任何内容。 --- 书籍简介:《嵌入式系统中的实时操作系统与并发编程》 核心主题: 本书深入探讨了嵌入式系统设计领域中至关重要的实时操作系统(RTOS)原理、实现机制以及在资源受限环境中进行高效并发编程的实践方法。它旨在为系统工程师、固件开发者以及对高级嵌入式软件架构感兴趣的读者提供一套全面、深入的技术蓝图。 内容概述: 本书的第一部分奠定了理解实时系统的基础。我们首先界定了实时系统的核心特征——确定性、截止时间约束以及可预测性,并将其与通用操作系统进行明确区分。详细剖析了实时性分析的关键指标,如最大任务执行时间(WCET)和中断延迟,这些是构建可靠系统的基石。随后,我们深入探讨了各种调度算法的优劣:从经典的固定优先级抢占式调度(如 Rate Monotonic, RM)到动态优先级调度(如 Earliest Deadline First, EDF)。针对每种算法,本书不仅提供了理论模型,还结合实际案例,分析了它们在不同负载和优先级反转场景下的表现。 在操作系统内核结构方面,本书着重分析了现代嵌入式RTOS的内部机制。内容涵盖了内核的初始化流程、上下文切换的硬件依赖性以及高效的任务间通信(IPC)机制。我们详尽地阐述了信号量、互斥锁(Mutex)、消息队列和事件标志等同步原语的设计原理和正确使用范式。特别关注了如何利用这些工具来解决复杂的并发问题,同时避免死锁和竞态条件。一个重要的章节专门用于讨论中断处理与异常管理,强调了在微内核架构中,如何最小化中断服务例程(ISR)的执行时间,以保证系统的实时响应能力。 本书的第二部分聚焦于实践和高级应用。我们深入研究了内存管理在实时系统中的特殊挑战。由于嵌入式环境通常资源有限,本章详细分析了固定分区、内存池(Memory Pool)以及动态内存分配(如堆管理)在RTOS中的实现细节和性能权衡。对于需要高吞吐量数据流的应用,我们探讨了数据传输与流处理的优化策略,包括使用环形缓冲区(Ring Buffer)和零拷贝(Zero-Copy)技术来减少数据在内核空间与用户空间之间移动的开销。 并发编程范式与工具链: 本书的精髓在于指导读者如何构建健壮的并发代码。我们超越了简单的API调用,转向理解模型驱动的设计。在涉及多线程编程时,我们系统地介绍了Actor模型和CSP(Communicating Sequential Processes)在嵌入式上下文中的适用性,以及如何通过这些抽象来简化复杂状态机的同步逻辑。 针对特定的硬件交互,我们提供了设备驱动程序的实时设计指南。这包括如何安全地访问共享硬件资源、实现原子操作,以及在多核(或AMP/SMP)嵌入式平台上进行进程间同步的复杂性。本书还涵盖了任务级和系统级的错误检测与恢复机制,如心跳监测、看门狗定时器(WDT)的集成,以及在关键任务失败时如何实现平稳降级(Graceful Degradation)。 性能分析与调试: 最后,本书提供了大量关于嵌入式系统性能分析和调试的实战技术。我们详细介绍了如何使用逻辑分析仪、示波器配合特定硬件探针来测量任务切换时间和阻塞时间。对于软件调试,我们探讨了基于RTOS感知的调试工具(如特定于FreeRTOS或Zephyr的追踪工具),这些工具能够可视化任务状态转换和资源竞争情况,帮助开发者快速定位非确定性的Bug。此外,如何使用微秒级(Microsecond-level)的性能计数器来验证设计约束是否被满足,也是本章的重点内容。 目标读者: 本书面向具备C/C++编程基础,并希望深入掌握实时嵌入式系统底层原理和高级软件架构的专业人士。它特别适用于需要开发医疗设备、航空电子、工业控制或自动驾驶等对可靠性和实时性有严格要求的领域的工程师。通过本书的学习,读者将能够设计出不仅功能正确,而且在时间约束下高度可预测的嵌入式软件系统。 --- 预计篇幅: 约1500字。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书《Microprocessor Systems Design》在我手中,就像是一本被精心打磨过的工具箱,每一页都承载着作者的智慧和匠心。它并没有简单地罗列那些枯燥的参数和指令,而是用一种循序渐进的方式,将微处理器系统的设计原理抽丝剥茧般地呈现在读者面前。我特别喜欢书中关于时序逻辑设计的讲解,它让我理解了如何在不同时钟周期内协调各个组件的工作,以及如何避免竞争冒险和建立/保持时间问题。我曾花费了大量时间去理解谢弗林(Schäffer)提出的同步电路设计方法,并尝试将其应用到我的设计项目中。书中对中断系统的详细介绍,让我明白了处理器如何有效地响应外部事件,并进行优先级管理,这对于实时系统的设计尤为重要。我曾尝试过设计一个简单的中断控制器,并模拟其工作流程。此外,书中关于DMA(直接内存访问)的讲解,也让我领略到了如何绕过CPU直接进行数据传输,从而极大地提高系统效率。这本书让我对微处理器系统的整体架构有了更深入的理解,并能够从更高的层次去审视和设计复杂的系统。

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《Microprocessor Systems Design》这本书,对我而言,不仅仅是一本技术书籍,更像是一位经验丰富的工程师,在我耳边循循善诱,分享着他的宝贵经验。它以一种系统性的方式,将微处理器设计的各个关键环节娓娓道来,让我得以窥见其全貌。我尤其对书中关于数据通路和控制通路设计的阐述印象深刻,它让我理解了指令是如何被一步步解码、执行并最终产生结果的。我曾花费大量时间去分析书中关于指令流水线的示意图,试图理解每个阶段的任务和数据流。书中关于算术逻辑单元(ALU)的设计,也让我对各种逻辑运算和算术运算是如何在硬件层面实现的有了清晰的认识。我曾尝试过设计一个简单的4位ALU,并验证其功能。此外,书中关于指令译码器(Instruction Decoder)的设计,也让我明白了处理器如何根据不同的指令来控制其内部的操作。我曾尝试过设计一个简单的二进制译码器。这本书让我不仅仅是学习了微处理器设计的基本原理,更让我体会到了设计者的智慧和创造力。

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这本《Microprocessor Systems Design》如同一位老友,在我深入研究微处理器系统的道路上,给予了我最坚实的引导。我第一次翻开它时,就被其严谨的结构和清晰的逻辑所吸引。它没有一开始就抛出艰深晦涩的概念,而是循序渐进,从最基础的逻辑门电路讲起,一步步构建起我对数字电路的理解。接着,作者巧妙地将这些基础知识串联起来,展示了如何利用这些构建块来设计更复杂的系统。我尤其欣赏书中对状态机设计方法的深入阐述,它让我理解了如何将抽象的功能转化为具体的硬件实现。书中大量的图示和例子,如同一盏盏明灯,照亮了我前进的道路,让我能够清晰地看到每一个指令是如何被执行的,每一个信号是如何被传递的。我曾花费了数个夜晚,反复推敲书中关于流水线指令执行的章节,试图理解其背后的精妙之处。书中对于不同指令集的比较分析,也让我对ARM、x86等主流架构有了更深刻的认识,并能从设计者的角度去思考它们各自的优劣。读这本书,就像在进行一场知识的考古,每一次翻阅都能发掘出新的宝藏,让我对微处理器系统的整体框架有了更全面的把握。即使是在学习过程中遇到瓶颈,翻开这本书,总能找到新的视角和启示,帮助我突破难关。

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《Microprocessor Systems Design》不仅仅是一本技术书籍,更像是一次与一位经验丰富的工程师的深度对话。书中的每一个章节都充满了实践的智慧,让我感受到了作者在实际工程中积累的宝贵经验。我尤其对其中关于总线接口设计的部分印象深刻,书中详细讲解了同步和异步总线的工作原理,以及如何处理总线冲突和仲裁。这些细节对于理解多处理器系统中的数据交换至关重要。我曾在一个项目中,因为对总线接口理解不透彻,导致了严重的性能瓶颈,当时要是能有这本书,相信能够避免很多弯路。书中关于缓存一致性的讨论,也让我茅塞顿开。在多核处理器时代,如何保证多个处理器能够访问到最新的数据,一直是一个棘手的难题,而这本书则为我提供了清晰的理论框架和实际的解决方案。我曾花大量时间研究书中的MESI协议,并尝试将其应用到我自己的模拟器中。此外,书中关于输入/输出(I/O)接口设计的章节,也让我对各种外设如何与处理器进行交互有了更直观的认识,例如中断处理、DMA传输等,这些都是构建完整嵌入式系统的关键。这本书让我在理论学习的基础上,能够触及到真实的工程应用,这对于我未来的职业发展具有深远的意义。

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《Microprocessor Systems Design》这本书,与其说是教材,不如说是引人入胜的探险地图,指引我在浩瀚的微处理器世界中探索。它以一种非常人性化的方式,逐步揭示了微处理器设计的复杂性,让我这个初学者也能逐渐掌握其精髓。我尤其怀念书中对RISC与CISC架构的对比分析,它不仅仅是简单地列举了两种架构的优缺点,更是深入剖析了它们背后的设计哲学和历史演进。我曾花了很多时间去理解RISC架构的精简指令集如何通过大量的寄存器和优化的编译技术来提升效率。书中关于存储器层次结构的设计,如缓存、主存、虚拟存储器等,也让我对数据在不同存储介质之间的流动有了深刻的理解。我曾尝试过模拟不同缓存策略的性能差异,并对比书中给出的理论值。作者对于不同存储器接口(如DRAM、SRAM)的特性和设计考量的详细阐述,也让我受益匪浅,理解了它们各自的适用场景和技术难点。这本书给我带来的不仅仅是知识,更是一种解决问题的思维方式,让我能够更有条理地分析和解决复杂的工程问题。

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当我翻开《Microprocessor Systems Design》这本书时,我仿佛踏入了一个精密运转的机械世界,每一个齿轮、每一个杠杆,都蕴含着深刻的逻辑和设计哲学。它以一种非常直观的方式,将微处理器系统内部的运作机制展现在我面前,让我仿佛置身于一个大型的集成电路设计工厂。我尤其对书中关于总线协议和接口设计的详细讲解印象深刻,它让我明白了不同组件之间是如何进行有效沟通的。我曾花费大量时间去研究书中关于SPI和I2C总线协议的细节,并尝试理解它们在嵌入式系统中的应用。书中关于并行接口和串行接口的对比分析,也让我对它们各自的优缺点和适用场景有了更清晰的认识。我曾尝试过设计一个简单的并行接口,用于连接两个微控制器。此外,书中关于内存映射(Memory Mapping)的讲解,也让我明白了处理器如何区分和访问不同的存储区域。我曾尝试过设计一个简单的内存映射方案,用于一个小型嵌入式系统。这本书让我不仅仅是学习了微处理器设计的基础知识,更让我体会到了工程实现的复杂性和精妙性。

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《Microprocessor Systems Design》这本书,在我学习微处理器系统的旅程中,是一盏指路明灯,照亮了我前行的方向。它以一种深入浅出的方式,将微处理器系统的设计理念和实现技术娓娓道来,让我逐渐领略到其中的魅力。我尤其对书中关于状态机的应用和设计方法印象深刻,它让我理解了如何将复杂的控制逻辑抽象化并转化为可实现的硬件。我曾花费大量时间去研究书中关于有限状态机(FSM)和摩尔(Moore)/米利(Mealy)机的区别,并尝试根据不同的需求选择合适的设计方式。书中关于优先级编码器和译码器的设计,也让我对如何实现信号的逻辑转换有了更深入的理解。我曾尝试过设计一个简单的优先级编码器,用于处理多个中断请求。此外,书中关于时钟同步和异步电路的比较分析,也让我对它们各自的优缺点和在不同场景下的应用有了更清晰的认识。我曾尝试过根据书中的描述,设计一个简单的异步信号处理模块。这本书让我不仅仅是学习了微处理器设计的基础知识,更让我体会到了设计者对于细节的关注和对系统整体性的考量。

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我对《Microprocessor Systems Design》的喜爱,源于它所呈现出的前瞻性视野。它并没有仅仅停留在对现有技术的介绍,而是引导读者去思考未来的发展趋势。书中对并行处理、向量处理以及一些新兴的计算架构的探讨,让我对微处理器技术未来的演进方向有了更清晰的认识。我曾对GPU的并行计算模型感到好奇,而书中关于SIMD(单指令多数据流)的讲解,为我理解GPU的工作原理奠定了坚实的基础。此外,书中对于嵌入式系统设计的案例分析,更是让我看到了微处理器技术在各个领域的广泛应用,从消费电子到汽车电子,再到工业控制,无处不在。我曾尝试过按照书中描述的流程,设计一个简单的嵌入式系统,虽然最终成果有限,但过程中的学习体验是无价的。书中对功耗管理和散热设计的重视,也体现了作者对实际应用中的挑战有着深刻的理解。在设计高性能处理器时,如何平衡性能和功耗,是一个持续的挑战,而这本书为我提供了宝贵的思路。它鼓励读者不仅要掌握技术细节,更要理解技术背后的权衡和取舍。

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《Microprocessor Systems Design》这本书,在我学习微处理器系统的过程中,扮演了启蒙者的角色。它没有以高高在上的姿态,而是以一种平易近人的方式,带领我一步步走进微处理器设计的奇妙世界。我尤其欣赏书中对于组合逻辑和时序逻辑的区分与联系的阐述,它让我明白了数字电路设计的基础。我曾花了数个下午,去推敲书中关于卡诺图(Karnaugh map)和逻辑门网络化简的例子,直到能够熟练地运用这些方法。书中关于寄存器、计数器和移位寄存器的设计方法,也让我对这些基本存储单元的工作原理有了清晰的认识。我曾尝试过根据书中的描述,设计一个简单的2位同步计数器。此外,书中关于状态机(State Machine)的设计,更是让我看到了如何将抽象的逻辑流程转化为具体的硬件电路。我曾尝试过用有限状态机来描述一个简单的交通灯控制器。这本书让我不仅仅是学习了理论知识,更培养了我一种动手实践的能力,让我能够将学到的知识应用到实际的设计中。

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我对《Microprocessor Systems Design》这本书的评价,只能用“受益匪浅”四个字来概括。它如同一位睿智的导师,在我探索微处理器设计的道路上,给予了我最宝贵的指引。我尤其对书中关于时序分析和同步设计的详细讲解印象深刻,它让我明白了在数字电路中,时间是多么重要的一个维度。我曾花了大量时间去理解建立时间(setup time)和保持时间(hold time)的概念,并尝试分析它们对电路稳定性的影响。书中对于不同类型的触发器(如D触发器、JK触发器)的比较分析,也让我对它们的特性和适用场景有了更深刻的认识。我曾尝试过根据书中的描述,设计一个简单的D触发器寄存器。此外,书中关于时钟分频和倍频电路的设计,也让我对如何控制信号的频率有了更直观的理解。我曾尝试过设计一个简单的2分频电路。这本书让我不仅仅是学习了微处理器设计的基础知识,更培养了我一种严谨细致的工程态度,让我能够更自信地去面对未来的挑战。

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