以電腦為組件：嵌入式計算系統設計原理. pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:全華

作者:蕭榮修

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:20041217

价格:NT$ 650

装帧:

isbn号码:9789572146903

丛书系列:

图书标签:

• 嵌入式系统
• 计算机硬件
• 系统设计
• 电子工程
• 微控制器
• 单片机
• 硬件设计
• 嵌入式计算
• 计算机组成原理
• 工程技术

《嵌入式計算系統設計原理》 這是一本深度探討嵌入式計算系統設計的權威著作，其核心旨在為讀者揭示構成現代嵌入式系統的關鍵組件及其背後的設計哲學。本書並非僅止於對特定硬體平台的介紹，而是將重點放在闡釋通用性的原則和方法論，幫助讀者建立對嵌入式系統從宏觀架構到微觀實現的全面理解。 本書的結構清晰，從基礎概念入手，逐步深入到複雜的系統設計。開篇部分，作者精準地定義了嵌入式系統的特徵、應用領域及其與通用計算系統的根本區別，為讀者建立起正確的認知框架。隨後，本書將目光投向了嵌入式系統的“大腦”——處理器。這裡，作者並未拘泥於單一架構，而是廣泛地涵蓋了從精簡指令集計算（RISC）到複雜指令集計算（CISC）的各類處理器核心，深入分析了它們在功耗、性能、成本和實時性等方面的權衡取捨。特別是對於嵌入式系統至關重要的微控制器（MCU）和數位訊號處理器（DSP），本書均給予了詳盡的闡述，包括它們的架構特點、指令集設計、以及在特定應用中的優勢。 除了處理器核心，本書也深入剖析了嵌入式系統的“血液循環”——記憶體系統。作者細緻地講解了各種記憶體類型，如隨機存取記憶體（RAM）、唯讀記憶體（ROM）、快閃記憶體（Flash Memory）以及它們在嵌入式系統中的作用與選型考量。對記憶體架構、位址空間劃分、緩存機制以及記憶體保護的講解，為讀者提供了構建高效、可靠記憶體子系統的理論基礎。 本書的另一個重要視角聚焦於嵌入式系統的“感官”和“行動”——輸入/輸出（I/O）接口和週邊設備。作者詳盡地介紹了各類標準的I/O接口，如通用非同步接收器/發送器（UART）、序列週邊接口（SPI）、集成電路互連（I2C）等，並深入分析了它們的工作原理、通信協議和設計考量。對於更複雜的週邊設備，如模擬數位轉換器（ADC）、數位類比轉換器（DAC）、計時器/計數器、中斷控制器等，本書也給予了充分的關注，闡釋了它們的功能、接口電路設計以及在數據採集、控制迴路中的應用。 在系統層面，本書重點探討了嵌入式系統的“骨骼”與“神經系統”——系統匯流排和互連架構。作者剖析了不同的匯流排技術，如AGP、PCI、USB等，並分析了它們在帶寬、延遲、功耗和擴展性方面的差異。此外，本書還深入探討了更現代化的互連方案，如先進的片上總線（On-Chip Bus）架構，闡明了如何通過有效的互連設計來優化數據傳輸效率和系統整體性能。 更進一步，本書將視角擴展到嵌入式操作系統（RTOS）和軟體架構。在討論操作系統時，作者強調了實時性、任務調度、資源管理和中斷處理等關鍵概念，並通過對主流RTOS的分析，幫助讀者理解不同操作系統在滿足嵌入式系統嚴格要求方面的差異。軟體架構方面，本書也探討了模組化設計、驅動程式開發、中間件技術以及如何實現軟硬體的有效分離，這對於開發可維護、可擴展的嵌入式軟體至關重要。 此外，本書還涵蓋了嵌入式系統設計過程中不可或缺的幾個重要方面。首先是功耗管理。在許多嵌入式應用中，電池壽命或節能是首要考量，因此本書詳細介紹了各種低功耗設計技術，包括硬體層面的電源管理單元（PMU）、軟體層面的動態電壓頻率調整（DVFS）以及休眠模式的應用。其次是系統可靠性與故障診斷。作者闡述了如何通過冗餘設計、錯誤檢測與糾正（EDAC）、看門狗定時器（Watchdog Timer）等技術來提高系統的穩定性和魯棒性。最後，本書也涉及了嵌入式系統的安全設計，探討了數據加密、身份驗證、安全啟動等機制，以應對日益增長的網絡安全威脅。 總而言之，《嵌入式計算系統設計原理》是一本內容豐富、理論紮實的學術專著，它通過對嵌入式系統各個關鍵組件的深入剖析，系統地闡述了構築高效、可靠、低功耗嵌入式系統的設計原理和方法。無論是初涉嵌入式領域的新手，還是尋求進一步提升專業技能的工程師，都能從本書中獲得寶貴的知識和啟發，從而更好地應對現代嵌入式系統設計的挑戰。

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说实话，我买这本书的时候，其实是冲着它的“原理”二字去的，本以为它会像很多理论书籍一样，在实操层面显得苍白无力。但这本书的表现完全超出了预期，它的理论深度和实践指导性达到了一个惊人的平衡。特别是关于调试和故障排除的部分，作者分享了他多年来处理各种棘手问题的经验。他没有提供一键修复的“灵丹妙药”，而是教导我们如何利用示波器、逻辑分析仪等工具，系统性地定位时序问题、内存泄漏以及总线冲突。其中关于硬件调试的章节，提供了大量的“陷阱”案例，例如由于电源噪声导致的随机重启，或者由于不正确的上拉/下拉电阻选择引起的通信错误。这些都是教科书上绝不会详细提及，但在实际工程中却能让你抓狂的细节。这本书真正做到了“授人以渔”，教会了我如何像一个老道的嵌入式工程师那样去思考和解决问题。

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这本书的结构安排简直是教科书级别的典范。它从最基本的微控制器架构开始，逐步攀升到复杂的网络协议栈和安全机制。最让我印象深刻的是，作者并没有止步于介绍那些成熟的、已经普及的技术，而是花了大篇幅讨论了新兴的硬件加速技术，比如FPGA在特定算法加速中的应用潜力。我记得有一章专门讲解了如何通过并行化指令集来优化信号处理的性能，作者通过对比串行和并行处理的效率提升曲线，直观地展示了底层硬件优化带来的巨大红利。这对于我们团队来说，提供了非常及时的参考价值，因为我们目前正面临一个需要极高性能计算的图像识别任务。更难能可贵的是，作者在讨论这些尖端技术时，总能回溯到经典的计算机科学原理，确保读者建立的是一个稳固的知识框架，而非零散的工具箱知识。这种循序渐进，由浅入深，但始终保持前沿视野的处理方式，实在令人佩服。

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我最近正在负责一个边缘计算项目的选型工作，对于如何优化硬件资源的利用率，一直感到非常头疼。市面上很多教材都在谈论云计算的宏大叙事，真正深入到“嵌入式”这个微观层面，讲解如何从底层硬件特性出发进行系统设计的书籍却凤毛麟角。这本书恰恰填补了这个空白。它的价值不在于罗列最新的芯片型号，而在于阐述了一种“思维模式”——如何将软件设计深深地根植于硬件的物理限制之中。我特别欣赏作者在讨论功耗管理时的那段论述，他不仅仅提到了睡眠模式，而是深入剖析了不同工作负载下的动态电压和频率调节（DVFS）策略，并结合具体的固件实现细节给出了代码片段的伪实现。这让我明白了，高性能并不意味着高功耗，关键在于智能地调度资源。这本书读下来，感觉像是跟一位经验丰富的首席架构师进行了长达数周的私塾学习，那种对细节的打磨和对权衡的深刻理解，是任何标准课程都无法给予的。

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这本书的语言风格非常严谨，但又充满了工程美学。作者在阐述复杂概念时，总是力求用最简洁、最精确的表达方式，避免了任何模棱两可的描述。我尤其欣赏它对“系统集成”的理解。在当今的开发环境中，嵌入式系统不再是一个孤立的黑箱，它必须与云端、移动应用甚至其他物理设备无缝协作。这本书清晰地描绘了这种端到端的设计视野。例如，在讨论安全启动链（Secure Boot Chain）时，作者不仅详细解释了信任根（RoT）的建立，还探讨了如何利用硬件安全模块（HSM）来保护固件更新机制，并考虑了在资源受限的环境下如何平衡安全性和用户体验。这种宏观的架构视野加上对底层密码学原理的恰当引用，使得整本书的份量大大增加。对于任何希望从“写代码的”晋升到“设计系统的”的专业人士来说，这本书提供了一个无与伦比的参考框架。

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这本书的封面设计实在太吸引人了，那种深邃的蓝黑色调配上电路图的线条，一下子就抓住了我对电子工程的全部好奇心。我本来以为这会是一本枯燥的技术手册，没想到翻开之后才发现，作者的叙事方式极其生动，仿佛在引导我们进行一场技术探险。特别是关于实时操作系统（RTOS）那几章，作者没有堆砌晦涩的术语，而是通过一个虚构的、复杂的工业控制系统的设计案例，将任务调度、中断处理这些核心概念讲得透彻明白。我特别喜欢作者在讲解锁和互斥量时，引入的那个“资源争夺”的类比，瞬间就理解了并发控制的必要性。读完这部分，我感觉自己不再是被动地接受知识，而是真正参与到了一个系统架构的构建过程中。这对于我这种需要快速将理论转化为实践的工程师来说，简直是如虎添翼。这本书的图文并茂处理得恰到好处，插图清晰地标示了数据流向和硬件连接，丝毫没有冗余感。

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