微处理器系统结构与嵌入式系统设计

第1章 概述

1.1 计算机发展概述

1.1.1 电子计算机发展概述

1.1.2 普适计算与泛在通信

1.2 集成电路与soc设计

1.2.1 集成电路技术的发展

1.2.2 基于ip的soc设计

1.3 先进的处理器技术

1.3.1 片上多核处理器

1.3.2 流处理器

1.3.3 pim

1.3.4 可重构计算处理器

1.4 嵌入式系统

1.4.1 嵌入式系统的概念

1.4.2 嵌入式系统的特点

1.4.3 嵌入式系统中的处理器

1.4.4 嵌入式系统的组成

1.4.5 嵌入式系统的发展现状与趋势

1.4.6 学习嵌入式系统的意义

参考文献

习题

第2章 计算机系统的结构组成与工作原理

2.1 计算机系统的基本结构与组成

2.1.1 计算机系统的层次模型

2.1.2 计算机系统的结构、组织与实现

2.2 计算机系统的工作原理

2.2.1 冯诺依曼计算机架构

2.2.2 模型机系统结构

2.2.3 模型机指令集

2.2.4 模型机工作流程

2.3 微处理器体系结构的改进

2.3.1 冯诺依曼结构的改进

2.3.2 并行技术的发展

2.3.3 流水线结构

2.3.4 超标量与超长指令字结构

2.3.5 多机与多核结构

2.4 计算机体系结构分类

2.5 计算机性能评测

2.5.1 字长

2.5.2 存储容量

2.5.3 运算速度

参考文献

习题

第3章 微处理器体系结构及关键技术

3.1 微处理器体系结构及功能模块简介

3.1.1 处理器的主要功能及部件

3.1.2 处理器的基本功能结构

3.1.3 一个简化的处理器模型结构示例

3.2 处理器设计

3.2.1 处理器的设计步骤

3.2.2 控制器的操作与功能

3.2.3 随机逻辑控制器设计

3.2.4 微程序

3.2.5 寄存器组设计

3.3 指令系统设计

3.3.1 机器指令的组成

3.3.2 指令格式

3.3.3 指令类型

3.3.4 寻址方式

3.3.5 指令系统设计要点

3.4 指令流水线技术

3.4.1 流水线技术的特点

3.4.2 流水线操作的详细说明

3.4.3 流水线的局限性

3.4.4 指令流水线设计

3.5 典型微处理体系结构简介

3.5.1 arm体系结构简介

3.5.2 intel x86体系结构简介

参考文献

习题

第4章 总线技术与总线标准

4.1 总线技术

4.1.1 总线技术概述

4.1.2 总线仲裁

4.1.3 总线操作与时序

4.2 总线标准

4.2.1 片内amba总线

4.2.2 pci系统总线

4.2.3 异步串行通信总线

参考文献

习题

第5章 存储器系统

5.1 存储器件的分类

5.1.1 按存储介质分类

5.1.2 按读写策略分类

5.2 半导体存储芯片的基本结构与性能指标

5.2.1 随机存取存储器

5.2.2 只读存储器

5.2.3 存储器芯片的性能指标

5.3 存储系统的层次结构

5.3.1 存储系统的分层管理

5.3.2 虚拟存储器与地址映射

5.3.3 现代计算机的多层次存储体系

5.4 主存储器设计技术

5.4.1 存储芯片选型

5.4.2 存储芯片的组织形式

5.4.3 地址译码技术

5.4.4 存储器接口设计

参考文献

习题

第6章 输入/输出接口

6.1 输入/输出接口基础

6.1.1 输入/输出接口的功能与结构

6.1.2 输入/输出端口编址

6.2 接口地址译码

6.3 接口信息传输方式

6.3.1 程序查询传输方式

6.3.2 程序中断传输方式

6.3.3 直接存储器访问

6.3.4 通道方式

6.4 并行接口

6.4.1 无握手信号的并行接口

6.4.2 带握手信号的并行接口

6.4.3 可编程并行接口

6.5 串行接口

6.5.1 同步串行接口

6.5.2 异步串行接口

参考文献

习题

第7章 arm微处理器编程模型

7.1 arm内核体系结构

7.1.1 arm体系结构版本

7.1.2 arm内核简介

7.2 arm编程模型

7.2.1 处理器工作状态

7.2.2 处理器运行模式

7.2.3 寄存器组织

7.2.4 数据类型和存储格式

7.2.5 异常

参考文献

习题

第8章 arm汇编指令

8.1 arm指令格式

8.1.1 arm指令的一般编码格式

8.1.2 arm指令的条件域

8.1.3 指令的第二源操作数

8.2 arm寻址方式

8.2.1 立即寻址

8.2.2 寄存器直接寻址

8.2.3 寄存器移位寻址

8.2.4 寄存器间接寻址

8.2.5 基址变址寻址

8.2.6 多寄存器直接寻址

8.2.7 相对寻址

8.2.8 堆栈寻址

8.3 arm指令集

8.3.1 数据处理指令

8.3.2 转移指令

8.3.3 程序状态寄存器访问指令

8.3.4 加载/存储指令

8.3.5 异常产生指令

8.3.6 伪指令

参考文献

习题

第9章 arm程序设计

9.1 arm程序开发环境

9.1.1 常用arm程序开发环境简介

9.1.2 rvds开发环境简介

9.2 汇编语言伪指令

9.2.1 符号定义伪指令

9.2.2 数据定义伪指令

9.2.3 汇编控制伪指令

9.2.4 其他常用伪指令

9.2.5 汇编语言中常用的符号

9.2.6 常用运算符和表达式

9.3 arm汇编语言程序设计

9.3.1 arm汇编语言程序结构

9.3.2 arm汇编程序设计实例

9.4 arm汇编语言与c/c++的混合编程

9.4.1 c语言与汇编语言之间的函数调用

9.4.2 c/c++语言和汇编语言的混合编程

参考文献

习题

第10章 基于arm微处理器的硬件系统设计

10.1 基于arm微处理器的系统设计概述

10.2 s3c2440a微处理器

10.2.1 s3c2440a微处理器简介

10.2.2 s3c2440a内部结构及主要特性

10.2.3 s3c2440a外部引脚

10.3 arm微处理器最小硬件系统

10.3.1 电源模块

10.3.2 时钟模块

10.3.3 复位模块

10.3.4 jtag调试接口模块

10.3.5 外部存储器模块

10.4 人机交互接口

10.4.1 键盘与led接口

10.4.2 lcd显示接口

10.4.3 触摸屏接口

10.5 通信接口

10.5.1 串行通信接口

10.5.2 其他通信接口

参考文献

习题

第11章 基于arm微处理器的软件系统设计

11.1 嵌入式软件系统结构及工作流程

11.1.1 嵌入式软件系统结构

11.1.2 嵌入式软件系统工作流程

11.2 嵌入式软件系统的引导和加载

11.2.1 bootloader程序的基本概念

11.2.2 u-boot的分析与移植

11.3 嵌入式linux内核的移植

11.3.1 linux内核的结构

11.3.2 内核的配置与裁减

11.3.3 内核的编译

11.3.4 linux内核配置编译实例

11.4 linux下驱动程序设计示例

参考文献

习题

第12章 基于arm微处理器核的soc设计

12.1 概述

12.2 soc设计

12.2.1 soc的典型结构

12.2.2 soc设计中的关键技术

12.3 soc的片上总线

12.3.1 片上总线的特点

12.3.2 soc中常用的总线标准

12.4 soc系统的设计流程

12.4.1 soc系统芯片的系统级设计

12.4.2 系统芯片的设计流程

12.5 基于arm内核的soc系统设计

12.5.1 常用arm cpu内核所使用的总线接口

12.5.2 基于arm的soc结构

12.5.3 基于arm内核的soc系统应用设计举例

参考文献

习题

附录a ascii码表

附录b arm实验系统简介

附录c at91sam9263引脚排列及信号名称表

附录d s3c2440a引脚排列及信号名称表

附录e mx21引脚排列及信号名称表

附录f arm指令速查表及符号含义

附录g linux常用命令表

《电子信息科学与工程类专业规划教材：微处理器系统结构与嵌入式系统设计（第2版）》介绍了：微处理器系统的层次结构、组成原理、软硬件系统设计的基础及要点，深入讨论了微处理器、指令系统、接口电路与总线等主要功能部件的核心设计技术。《电子信息科学与工程类专业规划教材：微处理器系统结构与嵌入式系统设计（第2版）》重点剖析了ARM微处理器的IP核及其软硬件系统的结构及组成，从逻辑电路和ARM核的设计层次，介绍了控制器和数据通路等主要功能部件的工作原理和内部结构。《电子信息科学与工程类专业规划教材：微处理器系统结构与嵌入式系统设计（第2版）》揭示了微处理器系统中软件指令和硬件电路之间的接口及综合设计技术，讲解了如何写出直接与底层硬件交互的高效代码。最后讨论了嵌入式系统的软硬件协同设计及基于ARM核的SoC设计技术。
读者对象：《电子信息科学与工程类专业规划教材：微处理器系统结构与嵌入式系统设计（第2版）》可作为高校通信工程、电子工程、自动控制及集成电路等相关专业本科生的微机原理、嵌入式系统、计算机系统设计等课程的教材，对相关研发人员也颇有裨益。

《电子信息科学与工程类专业规划教材：微处理器系统结构与嵌入式系统设计（第2版）》介绍了基于ARM核的嵌入式微处理器系统的体系结构、组成原理、工程设计方法和核心设计技术。全书首先讲述微处理器系统的组成、系统结构的基本概念和原理；然后从逻辑电路、IP核设计的层次。对微处理器的体系结构、指令系统设计的核心技术进行深入研讨.揭示了微处理器系统中软件指令和硬件电路之间的接口联系、工程设计方法与流程。书中讨论了基于ARM微处理器IP核的微处理器软硬件系统的结构及组成，以提高读者编写与底层硬件交互的高效代码的工程设计能力和素质。并着重探讨了嵌入式操作系统的系统结构、操作系统移植、引导和加载等关键技术；书中还讨论了嵌入式系统的软硬件协同设计及基于ARM核的SOC设计技术。