高档微机原理与技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:207

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出版时间:2009-4

价格:21.00元

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isbn号码:9787302193210

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• 微机原理
• 微处理器
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《嵌入式系统设计与实践》 引言 在当今科技飞速发展的时代，嵌入式系统已渗透到我们生活的方方面面，从智能家居到工业自动化，从汽车电子到医疗设备，无处不在。它们是现代电子设备的核心，扮演着至关重要的角色。理解嵌入式系统的原理，掌握其设计与实现的关键技术，对于投身于电子工程、软件开发以及相关交叉领域的研究和工程实践至关重要。《嵌入式系统设计与实践》正是为满足这一需求而精心编写的。本书力求深入浅出地阐述嵌入式系统的理论基础、核心技术以及实际应用，旨在为读者构建一个全面而扎实的嵌入式系统知识体系。 本书内容概述 本书内容涵盖了嵌入式系统设计与开发的各个关键环节，从基础的硬件平台选择，到核心的处理器架构，再到系统软件的开发与调试，以及最终的系统集成与优化，均有详尽的论述。我们力求做到理论与实践相结合，既有严谨的学术探讨，也有生动实际的案例分析，帮助读者将抽象的理论知识转化为解决实际工程问题的能力。 第一部分：嵌入式系统基础 第一章 嵌入式系统概述： 本章将对嵌入式系统进行全面的介绍，包括其定义、特点、与通用计算机系统的区别、发展历程以及在各个领域的广泛应用。通过本章的学习，读者将对嵌入式系统有一个宏观的认识，了解其在现代科技中的重要地位。我们将深入探讨嵌入式系统的关键组成部分：处理器、内存、I/O接口、外围设备和软件，并分析它们之间的协同工作原理。此外，还会涉及嵌入式系统的发展趋势，如物联网（IoT）、人工智能（AI）在嵌入式领域的融合，以及对实时性、功耗、安全性等方面的更高要求。 第二章 微处理器与微控制器： 作为嵌入式系统的“大脑”，处理器和微控制器的选择直接影响着系统的性能、功耗和成本。本章将详细介绍各类嵌入式处理器（如ARM、MIPS、x86架构）的指令集、流水线、缓存等核心概念，并着重分析不同架构的优缺点及其适用场景。同时，我们将深入探讨微控制器（MCU）的特点，包括其集成度高、功耗低、成本优势等，并介绍常见的微控制器系列（如STM32、PIC、AVR）及其外设接口（如GPIO、ADC、DAC、定时器、PWM、UART、SPI、I2C）。本章将引导读者如何根据项目需求进行合理的硬件平台选型。 第三章 嵌入式硬件接口与通信： 嵌入式系统需要与各种传感器、执行器以及其他设备进行交互，这就离不开各种硬件接口和通信协议。本章将详细介绍通用的硬件接口技术，如GPIO（通用输入输出）、中断、DMA（直接内存访问）的工作原理和配置方法。在此基础上，我们将重点讲解常见的串行通信接口，如UART（通用异步收发传输器）、SPI（串行外设接口）、I2C（集成电路互联总线）的通信机制、时序和应用，以及并行通信接口（如并行口）。此外，还会涉及一些高级的通信协议，如CAN（控制器局域网）、USB（通用串行总线）在嵌入式系统中的应用，为读者理解和设计嵌入式硬件系统打下坚实基础。 第四章 内存与存储技术： 内存是嵌入式系统存储程序和数据的重要组成部分。本章将深入剖析嵌入式系统中常用的内存类型，包括RAM（随机存取存储器）的SRAM和DRAM，以及ROM（只读存储器）的Flash Memory、EEPROM等。我们将详细介绍它们的读写原理、特性、性能指标以及在嵌入式系统中的应用方式。此外，还会探讨存储器接口设计，如SDRAM接口的时序和控制，以及对外部存储设备（如SD卡、eMMC）的访问机制，为读者理解数据存储和访问的底层原理提供清晰的指导。 第二部分：嵌入式软件开发 第五章 嵌入式操作系统（EOS）： 实时性和多任务处理是许多嵌入式系统的核心需求，而嵌入式操作系统（EOS）正是实现这些功能的关键。本章将介绍嵌入式操作系统的基本概念，包括任务调度、进程管理、内存管理、中断处理、同步与通信机制。我们将重点分析几种主流的嵌入式操作系统，如Linux（及其在嵌入式领域的应用，如Buildroot、Yocto Project）、RTOS（实时操作系统，如FreeRTOS、RT-Thread）的架构、特点和使用方法。通过对不同操作系统的比较分析，读者将能根据项目需求选择最合适的EOS。 第六章 嵌入式软件开发环境与工具链： 高效的开发环境和强大的工具链是嵌入式软件开发不可或缺的支撑。本章将介绍交叉编译、链接、调试等嵌入式软件开发流程中的关键概念。我们将详细讲解常用的嵌入式集成开发环境（IDE），如Keil MDK、IAR Embedded Workbench、Eclipse CDT等，以及GCC、Clang等编译器和GDB等调试器的使用。此外，还会介绍版本控制工具（如Git）在嵌入式项目开发中的重要性，以及仿真器（Emulator）和逻辑分析仪（Logic Analyzer）、示波器（Oscilloscope）等硬件调试工具的配合使用，帮助读者建立起一套完整的嵌入式软件开发工作流程。 第七章 驱动程序开发： 驱动程序是连接硬件与操作系统的桥梁，其编写质量直接关系到硬件功能的实现和系统的稳定性。本章将深入讲解嵌入式驱动程序的设计与开发，包括设备驱动模型的理解、中断服务程序的编写、I/O端口的访问、DMA的使用等。我们将以Linux驱动模型为例，详细阐述内核模块的加载与卸载、设备文件的创建、文件操作的实现。同时，也会涉及RTOS下的设备驱动开发，强调实时性要求和中断响应机制。读者将学习如何为各类外设（如GPIO、ADC、UART、SPI、I2C、网络接口、存储设备）编写高效可靠的驱动程序。 第八章 嵌入式系统调试与测试： 调试是软件开发过程中最耗时但也最关键的环节。本章将系统地介绍嵌入式系统软件的调试技术与方法。我们将从代码审查、断点调试、单步执行、变量观察等基本调试技巧入手，逐步深入到嵌入式系统特有的调试挑战，如中断调试、多线程调试、内存泄漏检测。此外，还将讲解单元测试、集成测试、系统测试等软件测试策略，并介绍常用的调试工具和技术，如JTAG/SWD调试接口、printf调试、逻辑分析仪的应用。通过掌握这些调试与测试方法，读者能够有效地定位和解决嵌入式软件开发中的各种问题。 第三部分：嵌入式系统进阶与应用 第九章 嵌入式系统通信协议： 随着物联网和分布式系统的发展，嵌入式系统之间的通信变得日益重要。本章将详细介绍各种常见的嵌入式通信协议，包括TCP/IP协议栈在嵌入式系统中的应用、HTTP、MQTT、CoAP等物联网应用层协议。我们将深入分析它们的协议特点、工作原理、数据格式以及在实际项目中的应用案例。此外，还会涉及一些低功耗无线通信协议，如Bluetooth、Zigbee、LoRa等，为读者构建互联互通的嵌入式系统提供技术支撑。 第十章 嵌入式系统安全性： 在联网和数据敏感的应用日益增多的今天，嵌入式系统的安全性成为不容忽视的挑战。本章将探讨嵌入式系统的安全威胁，包括固件漏洞、通信安全、数据保护等。我们将介绍常用的安全机制，如加密算法（AES、RSA）、数字签名、安全启动（Secure Boot）、安全存储、访问控制等。此外，还会讨论在嵌入式设备上实现安全通信（如TLS/SSL）的方法，以及固件更新的安全策略，帮助读者构建更安全可靠的嵌入式系统。 第十一章 嵌入式系统功耗优化： 功耗是许多嵌入式设备（尤其是电池供电的设备）的关键设计指标。本章将深入探讨嵌入式系统的功耗分析与优化技术。我们将从硬件层面和软件层面分析功耗的来源，包括处理器、外设、内存等。在此基础上，将介绍各种功耗优化策略，如低功耗模式（Sleep Mode, Standby Mode）、动态电压频率调整（DVFS）、时钟门控、高效的电源管理芯片（PMIC）的应用。读者将学习如何通过软件设计（如优化算法、减少不必要的I/O操作）和硬件选型来降低系统的整体功耗。 第十二章 嵌入式系统实例分析： 为了帮助读者将所学知识融会贯通，本章将选取几个典型的嵌入式系统应用实例进行深入分析。这些实例可能涵盖智能家居控制系统、工业自动化数据采集模块、智能穿戴设备等，力求覆盖不同的硬件平台、操作系统和应用场景。我们将从系统需求分析、硬件选型、软件架构设计、驱动程序开发、通信协议实现、功耗优化等多个维度进行剖析，展示一个完整的嵌入式系统从概念到实现的完整过程。通过这些案例，读者能够更直观地理解嵌入式系统的设计思路和工程实践。 结语 《嵌入式系统设计与实践》旨在成为读者在嵌入式系统领域探索学习的有力助手。本书所涵盖的内容不仅是理论知识的梳理，更是对实际工程问题的深入剖析。我们相信，通过对本书内容的学习和实践，读者将能够扎实掌握嵌入式系统的核心技术，具备独立设计和开发嵌入式系统的能力，为迎接信息时代的挑战做好充分准备。无论您是初学者还是有一定基础的工程师，本书都将为您提供宝贵的知识和实践指导。

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购买这本书的初衷是希望能够深入理解那些驱动现代软件运行的“看不见”的力量，特别是那些决定系统稳定性和速度的关键技术。我期待的是对现代内存层次结构（L1/L2/L3缓存协同工作机制的细节）、存储介质的演进（如NVMe协议栈的加速原理）有细致入微的讲解。这本书确实非常“细致”，但它的细致是停留在几十年前的经典体系结构上，例如对8086或Z80等处理器的详细剖析，这些内容虽然在历史上有其地位，但对于解决今天的性能问题帮助有限。我更希望看到的是关于流水线深度、乱序执行对软件编译策略的影响等更贴近现代CPU设计的讨论。总而言之，它是一本扎实的“基础”课本，但对于追求“前沿”和“高阶”的读者来说，它提供的内容深度和广度都显得捉襟见肘，无法满足对“高档”二字的期望。

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这是一本令人耳目一新的技术书籍，虽然我初衷是想找一本关于现代计算机体系结构的深度探讨，但这本书的侧重点似乎完全不在那个方向上。它更像是一本面向硬件基础和底层逻辑的教科书，对于我期待的关于高性能计算、操作系统内核优化或者最新的并行处理架构的讨论，几乎没有涉及。我希望能在这本书里看到关于新型存储技术如持久化内存的深入分析，或者现代CPU流水线设计如何应对分支预测失败的最新策略，但很遗憾，这些内容统统缺席了。相反，它花了大量的篇幅去讲解那些经典、甚至可以说有些陈旧的微机系统组成原理，数据通路、控制单元的时序逻辑这些内容占据了主导地位。对于一个已经熟悉了现代多核异构计算环境的读者来说，这些基础知识虽然重要，但篇幅占比过大，使得全书的“干货密度”相对偏低，无法满足我对于前沿技术的渴求。我更倾向于那种能够带着我深入理解现代芯片组如何协同工作，软件栈如何与硬件紧密配合提升效率的书籍。

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我对技术书籍的评价标准之一是其对新兴技术生态的包容度和前瞻性。遗憾的是，这本书在对现代计算范式的接纳上显得尤为保守和迟钝。我们生活的时代，软件的边界正在模糊，微服务、容器化、以及无服务器架构正在重塑应用部署的方式，这些都对底层的系统资源管理提出了新的挑战。我本以为“高档”二字意味着书中会涵盖诸如虚拟化技术如何影响I/O性能、现代操作系统如何管理大量并发线程的底层机制等内容。然而，它的视角似乎始终锁定在单个、独立的计算单元上，对网络化、分布式计算环境下的资源调度和同步问题避而不谈。这种对时代背景的脱节，使得这本书的实用价值大打折扣，它仿佛是一件精美的、但已不再适用的古董工具。

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作为一名资深开发者，我期待的是一本能提供“可操作性强”的技术指导书。我希望它能讲解如何利用底层特性来优化代码性能，如何进行低延迟的网络编程，或者如何设计出高效的缓存策略。这本书给我的感觉更像是一本理论概念的百科全书，堆砌了大量关于逻辑门、总线仲裁和中断处理的理论阐述。这些内容无疑是构成“原理”的基础，但它们对于提升我当前的实际工程能力帮助甚微。我需要的是如何运用这些原理去解决实际的性能瓶颈，比如分析系统调用开销、理解虚拟内存管理中的TLB失效影响等等。这本书中关于这些高阶应用的讨论几乎找不到，它停留在“是什么”的层面，而远没有达到“怎么用得更好”的层次。阅读体验上，它更像是学术研究的综述，而非工程实践的指南。

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我一直认为，一本好的技术书籍应该能够引导读者超越基础概念，触及到行业的发展脉络和未来的趋势。然而，翻阅这本“高档微机原理与技术”后，我最大的感受是它沉湎于过去的光辉岁月。书中的例程和图示，无论其严谨性如何，都带有强烈的年代痕质感，似乎每一页都在向我强调早年间汇编语言的精妙与复杂。我真正想了解的是，在当前这个由GPU、FPGA甚至专用AI芯片主导的时代，传统的微机原理在哪些方面被彻底颠覆了？例如，向量指令集（SIMD）在实际应用中的性能调优技巧，或者内存一致性模型在多处理器系统中的复杂性是如何解决的，这些现代工程中至关重要的问题，在这本书里只是被轻描淡写地提及，甚至被完全忽略了。它更像是一份详尽的“上古”微机结构手册的重述，缺乏对当代软硬件接口演变的深刻洞察，读完后感觉知识体系并未得到有效的迭代和升级。

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