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计算机组成与嵌入式系统(原书第6版)

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标签: 嵌入式

嵌入式

《计算机科学丛书:计算机组成与嵌入式系统(原书第6版)》是计算机组成的入门级教程,全面地介绍了计算机组成结构、操作、性能的基本概念,还介绍了有关外围设备、处理器系列模型以及嵌入式系统的一些主要内容。书中知识具有很强的实用性,并涵盖了当今许多先进的技术和设计思想。

出版者的话

译者序

前言

作者简介

第1章计算机的基本结构

1.1计算机的类型

1.2功能部件

1.2.1输入设备

1.2.2存储器

1.2.3运算器

1.2.4输出设备

1.2.5控制器

1.3基本操作概念

1.4数的表示及算术运算

1.4.1整数

1.4.2浮点数

1.5字符表示

1.6性能

1.6.1技术

1.6.2并行性

1.7发展历程

1.7.1第一代计算机

1.7.2第二代计算机

1.7.3第三代计算机

1.7.4第四代计算机

1.8结束语

1.9问题解析

习题

参考文献

第2章指令集体系结构

2.1存储单元和地址

2.1.1按字节寻址能力

2.1.2大端和小端分配

2.1.3字的对齐

2.1.4访问数和字符

2.2存储器操作

2.3指令和指令序列

2.3.1寄存器传送标记

2.3.2汇编语言符号

2.3.3RISC和CISC指令集

2.3.4RISC指令集介绍

2.3.5指令执行和线性序列

2.3.6转移

2.3.7生成存储器地址

2.4寻址方式

2.4.1变量和常数的实现

2.4.2间接和指针

2.4.3变址和数组

2.5汇编语言

2.5.1汇编指示

2.5.2程序的汇编和执行

2.5.3数的表示

2.6堆栈

2.7子程序

2.7.1子程序嵌套及处理器堆栈

2.7.2参数传递

2.7.3堆栈的结构

2.8其他指令

2.8.1逻辑指令

2.8.2移位和循环移位指令

2.8.3乘法和除法

2.9处理32位的立即值

2.10CISC指令集

2.10.1其他寻址方式

2.10.2条件码

2.11RISC和CISC风格

2.12实例程序

2.12.1向量点积程序

2.12.2字符串搜索程序

2.13机器指令的编码

2.14结束语

2.15问题解析

习题

第3章基本输入∕输出

3.1访问I∕O设备

3.1.1I∕O设备接口

3.1.2程序控制I∕O

3.1.3一个RISC风格的I∕O程序示例

3.1.4一个CISC风格的I∕O程序示例

3.2中断

3.2.1中断的允许与禁止

3.2.2处理多台设备

3.2.3控制I∕O设备行为

3.2.4处理器控制寄存器

3.2.5中断程序示例

3.2.6异常

3.3结束语

3.4问题解析

习题

第4章软件

4.1汇编过程

4.2装载及执行目标程序

4.3连接程序

4.4库

4.5编译器

4.5.1编译器优化

4.5.2组合不同语言编写的程序

4.6调试器

4.7使用高级语言实现输入∕输出任务

4.8汇编语言与C语言的交互

4.9操作系统

4.9.1引导程序

4.9.2管理应用程序的执行

4.9.3中断在操作系统中的使用

4.10结束语

习题

参考文献

第5章基本处理部件

5.1一些基本概念

5.2指令的执行

5.2.1Load指令

5.2.2算术及逻辑运算指令

5.2.3Store指令

5.3硬件组件

5.3.1寄存器文件

5.3.2ALU

5.3.3数据通路

5.3.4取指令部分

5.4指令的读取和执行步骤

5.4.1转移

5.4.2等待存储器

5.5控制信号

5.6硬件控制

5.6.1数据通路控制信号

5.6.2存储器延迟的处理

5.7CICS风格的处理器

5.7.1使用总线实现互连

5.7.2微程序控制

5.8结束语

5.9问题解析

习题

第6章流水线

6.1基本概念——理想情况

6.2流水线结构

6.3流水线问题

6.4数据依赖性

6.4.1操作数转发

6.4.2用软件处理数据依赖性

6.5存储器延迟

6.6转移延迟

6.6.1无条件转移

6.6.2条件转移

6.6.3转移延迟槽

6.6.4转移预测

6.7资源限制

6.8性能评估

6.8.1停顿和时间代价的影响

6.8.2流水线的段数

6.9超标量操作

6.9.1转移和数据依赖性

6.9.2无序执行

6.9.3执行完成

6.9.4调度操作

6.10CISC处理器中的流水线

6.10.1ColdFire处理器中的流水线

6.10.2Intel处理器中的流水线

6.11结束语

6.12问题解析

习题

参考文献

第7章输入∕输出组织结构

7.1总线结构

7.2总线操作

7.2.1同步总线

7.2.2异步总线

7.2.3电气考虑

7.3总线仲裁

7.4接口电路

7.4.1并行接口

7.4.2串行接口

7.5互连标准

7.5.1通用串行总线

7.5.2火线

7.5.3PCI总线

7.5.4SCSI总线

7.5.5SATA

7.5.6SAS

7.5.7PCIExpress

7.6结束语

7.7问题解析

习题

参考文献

第8章存储器系统

8.1基本概念

8.2半导体随机存储器

8.2.1存储器芯片的内部组织结构

8.2.2静态存储器

8.2.3动态随机存储器

8.2.4同步动态随机存储器

8.2.5大容量存储器的结构

8.3只读存储器

8.3.1ROM

8.3.2PROM

8.3.3EPROM

8.3.4EEPROM

8.3.5闪存

8.4直接存储器访问

8.5存储器层次结构

8.6高速缓存

8.6.1映射功能

8.6.2替换算法

8.6.3映射技术的例子

8.7性能因素

8.7.1命中率和失效开销

8.7.2处理器芯片上的高速缓存

8.7.3其他改进

8.8虚拟存储器

8.9存储器管理需求

8.10辅助存储器

8.10.1磁盘

8.10.2光盘

8.10.3磁带系统

8.11结束语

8.12问题解析

习题

参考文献

第9章算术运算

9.1有符号数加减法

9.2快速加法器设计

9.3无符号数乘法

9.3.1阵列乘法器

9.3.2顺序电路乘法器

9.4有符号数乘法

9.5快速乘法

9.5.1乘数位偶重编码

9.5.2求和项的进位保留加法

9.5.3使用3—2简化器的求和项加法树

9.5.4使用4—2简化器的求和项加法树

9.5.5快速乘法总结

9.6整数除法

9.7浮点数及其运算

9.7.1浮点数算术运算

9.7.2保护位与截取

9.7.3浮点操作的实现

9.8十进制数到二进制数的转换

9.9结束语

9.10问题解析

习题

参考文献

第10章嵌入式系统

10.1嵌入式系统实例

10.1.1微波炉

10.1.2数码照相机

10.1.3家用遥测技术

10.2嵌入式应用中的微控制器芯片

10.3一个简单的微控制器

10.3.1并行I∕O接口

10.3.2串行I∕O接口

10.3.3计数器∕定时器

10.3.4中断控制机制

10.3.5编程实例

10.4反应定时器——一个完整的实例

10.5传感器与执行器

10.5.1传感器

10.5.2执行器

10.5.3应用实例

10.6微控制器系列

10.6.1基于Intel8051的微控制器

10.6.2Freescale微控制器

10.6.3ARM微控制器

10.7设计问题

10.8结束语

习题

参考文献

第11章片上系统——案例研究

11.1FPGA的实现

11.1.1FPGA器件

11.1.2处理器的选择

11.2计算机辅助设计工具

11.3闹钟示例

11.3.1系统的用户视图

11.3.2系统的定义和生成

11.3.3电路实现

11.3.4应用软件

11.4结束语

习题

参考文献

第12章并行处理及性能

12.1硬件多线程

12.2向量(SIMD)处理

12.3共享存储器的多处理器

12.4高速缓存一致性

12.4.1直接写协议

12.4.2写回协议

12.4.3监听高速缓存

12.4.4基于目录的高速缓存一致性

12.5消息传递多计算机

12.6多处理器并行编程

12.7性能建模

12.8结束语

习题

参考文献

附录A逻辑电路

附录BAlteraNiosII处理器

附录CColdFire处理器

附录DARM处理器

附录EIntelIA—32体系结构

索引

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