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第1章 绪论 1

1.1 嵌入式结构的发展过程 1

1.1.1 嵌入式系统出现由来 1

1.1.2 嵌入式系统的特征 3

1.2 嵌入式系统结构的描述 6

1.2.1 嵌入式微处理器系统的基本结构 6

1.2.2 嵌入式微控制器系统的基本结构 7

1.3 单片微处理器 7

1.3.1 单片微处理器的发展过程 8

1.3.2 单片微处理器的发展方向 9

1.3.3 现行单片微处理器的开发过程 12

1.4 嵌入式系统开发与测试过程 13

1.4.1 嵌入式系统的开发过程 13

1.4.2 嵌入式系统测试过程 15

第2章 嵌入式计算 18

2.1 嵌入式系统的设计方法 18

2.1.1 从中间开始的设计方法 18

2.1.2 从上往下的设计方法 20

2.1.3 从下往上的设计方法 21

2.1.4 设计方法实例分析 22

2.2.1 UML语言简介 32

2.2 嵌入式计算设计的形式化描述 32

2.2.2 UML语言中的模型含义简述 33

2.2.3 嵌入式计算的模型层次 34

2.2.4 UML的图结构简述 35

2.2.5 UML语言建模示例 37

2.3 嵌入式计算技术设计所面临的问题 45

2.3.1 基础技术环境的改变 45

2.3.2 不熟悉的系统需求 46

2.3.3 系统集成时各部件如何正确地混合在一起 48

2.3.4 并行处理方法 50

2.4 实现嵌入式计算的两种方法 52

2.4.1 基于可编程门阵列逻辑芯片的嵌入式计算设计特征 53

2.4.2 基于微处理器的嵌入式计算设计特征 54

第3章 基于微处理器模型的嵌入式系统结构 57

3.1 嵌入式计算系统结构模型 57

3.1.1 冯·诺依曼模型的传统计算机系统结构 57

3.1.2 哈佛模型的计算机系统结构 59

3.1.3 两种不同指令集设计结构的计算机系统 60

3.2 SHARC处理器的基本结构 63

3.2.2 系统级的提高 65

3.2.1 基于SHARC模型的特征和优势 65

3.2.3 基于SHARC模型的ADSP-2106x内核结构 66

3.2.4 SHARC处理器的存储体系和接口模型 69

3.2.5 SHARC模型的开发 72

3.3 SHARC模型结构的计算操作 73

3.3.1 IEEE浮点操作 74

3.3.2 定点操作 75

3.3.3 ALU 75

3.3.4 SHARC结构中的寄存器 77

3.3.5 SHARC结构的运算操作 78

3.4 SHARC结构的指令系统 82

3.4.1 计算和传送指令类 83

3.4.2 程序流控制类 85

3.4.3 立即传送类 88

3.4.4 其他类 90

3.5 SHARC结构的主要功能 92

3.5.1 程序序列器 92

3.5.2 数据地址生成器 97

3.5.3 片内存储器器总线和地址生成 102

3.5.4 DMA控制器特征 105

3.6 SHARC结构的多处理器系统 107

3.6.1 多处理器系统结构 108

3.6.2 链接端口 110

第4章 嵌入式计算的系统互连 112

4.1 总线技术 112

4.1.1 总线的分类 112

4.1.2 总线控制方式 116

4.1.3 总线的通信 119

4.1.4 总线的流量分析 121

4.1.5 嵌入式系统外总线结构 123

4.2.1 互连网络 127

4.2 交换机互连技术 127

4.2.2 互连网络的物理实现 129

4.2.3 多级交换机模式互连网络 130

4.3 存储体系 133

4.3.1 单体存储体系 134

4.3.2 多体存储体系 135

4.3.3 共享存储体系 136

4.4 硬件加速器 140

4.4.1 硬件加速器基本结构 141

4.4.2 硬件加速器使用思路 143

4.4.3 设计硬件加速器的原则与步骤 146

4.4.4 硬件加速器内部设计构思 148

4.5 硬件加速器设计示例分析 150

4.5.1 跳频通信基本概念 150

4.5.2 跳频图案 151

4.5.3 基于跳频通信的节点呼吸算法分析 153

4.5.4 节点呼吸模型加速器的设计 156

4.6 低功耗体系 158

4.6.1 低功耗体系工作机制 159

4.6.2 低功耗体系模型结构分析 159

第5章 VHDL硬件描述语言 162

5.1 ABEL-HDL语言导论 163

5.1.1 语言结构 163

5.1.2 基本语法 164

5.1.3 运算符、表达式和等式 168

5.1.4 集合 171

5.1.5 变量和变量代换 175

5.1.6 基本结构 175

5.2 语言参量 179

5.2.1 声明部分 179

5.2.2 运算部分 183

5.2.3 运算类语句 186

5.3 设计考虑 189

5.3.1 pin to pin独立结构语言特征 190

5.3.2 pin to pin对寄存器的详细描述 190

5.3.3 详细电路描述 190

5.3.4 状态机 193

5.4 源文件描述 195

5.4.1 用布尔方程描述的源文件 195

5.4.3 用状态图描述的源文件 199

5.4.2 用真值表描述的源文件 199

5.5 设计实例分析 201

5.5.1 测速模拟安全装置 201

5.5.2 双机并行处理回执功能部件 206

5.5.3 共享资源访问冲突屏蔽控制机制 210

第6章 并行处理技术 215

6.1 嵌入式计算系统结构中的并行性 215

6.1.1 并发性和同时性概念 215

6.1.2 嵌入式并行计算系统结构 216

6.1.3 嵌入式并行计算系统的几个设计问题 218

6.2 嵌入式并行计算系统的侦听模式 222

6.2.1 共享资源互斥操作 223

6.2.2 消息传播协议 227

6.2.3 侦听技术的实现 231

6.3 嵌入式并行计算系统的可扩展性 235

6.3.1 系统可扩展性含义 237

6.3.2 系统带宽可扩展性 238

6.3.3 系统时延的克服和非显式表现 239

6.3.4 物理实现 240

6.3.5 嵌入式并行计算系统的网络物理结构 242

6.4 任务分配 243

6.4.1 静态分配 244

6.4.2 动态分配 245

6.4.3 任务分配的终止检测 248

6.5 负载平衡 252

6.5.1 负载平衡概念 252

6.5.2 静态负载平衡 253

6.5.3 动态负载平衡 254

6.5.4 流水线负载平衡 256

6.6 几种常用的任务分配算法分析和实施 258

6.6.1 工作池技术 258

6.6.2 协作多任务并行处理技术 261

6.6.3 贪婪式求值模型的多任务处理 264

第7章 分布式实时嵌入系统 271

7.1 分布式系统的特征 273

7.1.1 分布式实时嵌入系统的定义 274

7.1.2 分布式实时嵌入系统的特点 275

7.1.3 基于消息体系的分布式实时嵌入应用系统的建造设想 276

7.2 分布式实时嵌入系统的体系结构 278

7.2.1 分布式系统结构的构建因素 278

7.2.2 通信机制的抽象描述以及算法 285

7.2.3 广播行为 288

7.2.4 冗余边的遍历 290

7.2.5 对任意图连接的改造 291

7.2.6 路由概述 293

7.3 分布式实时系统通信机制的实现 294

7.3.1 对通信节点处理单元的选择 294

7.3.2 通信连接的构成 295

7.3.3 支持通信节点的操作系统 296

7.4 本地处理的实现 300

7.4.1 本地实时操作系统的特征 300

7.4.2 系统设计 302

参考文献 304