微型计算机原理与接口技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:339

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出版时间:2007-8

价格:33.00元

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isbn号码:9787111220510

丛书系列:

图书标签:

• 微型计算机
• 计算机原理
• 接口技术
• 汇编语言
• 8086
• 微处理器
• 计算机系统
• 硬件
• 电子技术
• 数字电路

好的，这是一份关于《微型计算机原理与接口技术》之外的、详细且不提及原书内容的图书简介。 --- 图书名称：《现代嵌入式系统设计与实践：基于RISC-V架构的深度解析》 丛书系列：前沿计算技术探索系列（第X辑） 目标读者： 电子工程、计算机科学、自动化等相关专业的本科高年级学生及研究生。 从事嵌入式系统、物联网（IoT）、实时控制系统开发的工程师和技术人员。 对现代处理器架构、低功耗设计和操作系统移植有浓厚兴趣的硬件爱好者与研究人员。 图书简介： 《现代嵌入式系统设计与实践：基于RISC-V架构的深度解析》 是一本立足于当前主流技术前沿，专注于现代嵌入式系统核心理论、硬件设计、固件开发与高级应用实践的综合性教材与参考手册。本书旨在为读者构建一个从指令集架构认知到复杂系统集成的完整知识图谱，特别强调了当前计算领域最具活力的开源指令集架构——RISC-V——在嵌入式领域的独特优势与实现细节。 本书共分六大部分，十八章，内容覆盖了从底层硬件抽象到上层软件框架构建的完整流程，力求理论深度与工程实践的完美结合。 --- 第一部分：现代嵌入式系统基础与RISC-V架构深度解析 (第1-4章) 本部分奠定了理解现代嵌入式系统的基础，并对RISC-V指令集架构（ISA）进行了详尽的剖析。 第1章：嵌入式系统范式演进与挑战 本章首先回顾了传统嵌入式系统（如基于ARM Cortex-M/R系列）的发展历程，然后重点探讨了当前嵌入式领域面临的几大核心挑战：功耗的极限优化、安全性的深度集成、异构计算的需求增长以及开源生态对研发模式的颠覆。本章提出了对未来通用、安全、可扩展架构的需求，为引入RISC-V奠定了理论基础。 第2章：RISC-V指令集架构概览与RV32I/E的精讲 深入讲解RISC-V的设计哲学：模块化、开放性和可扩展性。详细解析了基础整数指令集（RV32I）的所有指令格式、操作码编码及执行时序。特别关注了RV32E（嵌入式版本）的精简之处及其在资源受限环境下的优势。内容包括载入/存储、算术逻辑运算、控制流转移等指令的汇编代码实现与反汇编分析。 第3章：RISC-V特权级、内存管理与中断机制 本章聚焦于处理器在操作系统和管理程序（Hypervisor）环境下的运行机制。细致区分了用户态（U）、主管态（S）和机器态（M）的权限划分与上下文切换流程。深入剖析了RISC-V特有的内存管理单元（MMU）的页表结构（Sv39/Sv48）及地址转换过程。同时，详细描述了平台级中断控制器（PLIC）和时间触发中断（CLINT）的工作原理与软件配置方法。 第4章：RISC-V的扩展机制与定制化路径 这是本书区别于传统教材的关键章节。详细介绍RISC-V ISA的模块化扩展体系，如M（乘除法）、A（原子操作）、F/D（单/双精度浮点）以及V（向量扩展）。重点阐述如何利用RISC-V的自定义指令（Custom Extensions）和软硬件协同设计（Co-Design）的理念，实现针对特定算法（如AI推理、信号处理）的硬件加速器集成。 --- 第二部分：SoC级硬件设计与总线互联 (第5-8章) 本部分将理论知识转化为实际的硬件结构理解，侧重于片上系统（SoC）的构成、互联标准与低层次驱动的实现。 第5章：现代SoC的结构与组件集成 讲解一个典型的RISC-V SoC的组成，包括CPU核、片上SRAM/Flash、DMA控制器、外设接口群以及电源管理单元（PMU）。重点分析了缓存层次结构（L1/L2 Cache）的组织方式对系统性能的实际影响。 第6章：先进片上总线协议：AXI4与TileLink 详尽比较了业界主流的高性能总线协议AXI4（Advanced eXtensible Interface）与RISC-V生态中流行的TileLink协议。通过图示和时序分析，解释了读写事务的握手机制、突发传输（Burst Transfer）的优化以及QoS（服务质量）的配置，为理解复杂IP核间的通信奠定基础。 第7章：片上存储器与内存保护单元（MPU）的配置 聚焦于非易失性存储（Flash/eMMC）的启动序列分析和动态映射。深入讲解RISC-V MPU（Memory Protection Unit）的配置方法，包括区域划分、访问权限（读/写/执行）设置，以及如何在裸机环境下建立安全的代码执行环境。 第8章：低功耗设计与时钟/电源域管理 探讨现代嵌入式系统中的能效优化策略。内容包括动态电压频率调节（DVFS）、时钟门控（Clock Gating）技术在RISC-V核中的应用、以及唤醒源的优先级管理。通过具体案例展示如何设计一套高效的睡眠/唤醒机制。 --- 第三部分：实时操作系统的移植与内核调试 (第9-12章) 本部分转向软件层面，专注于实时操作系统（RTOS）在RISC-V平台上的移植、内核定制与性能分析。 第9章：RISC-V平台的引导加载与启动链 详细描述从芯片上电（Power-On Reset）到操作系统内核开始执行的完整流程。分析Bootloader（如U-Boot或定制的Stage 1 Loader）在M态下完成初始化（包括内存映射、禁用Watchdog等）的关键步骤，并提供RISC-V汇编启动代码的详细注释。 第10章：FreeRTOS/Zephyr在RISC-V上的移植实践 以主流的开源RTOS（如FreeRTOS或Zephyr）为例，深入讲解上下文切换的实现——即如何为RISC-V的上下文结构体（Context Frame）编写正确的汇编代码，实现任务的挂起与恢复。讲解Tick中断的配置与计时器的管理。 第11章：设备树（Device Tree）与驱动模型 系统介绍Linux/RTOS系统中设备树（DTB）的概念及其在RISC-V SoC中的作用。重点解析如何编写或修改DTS文件，以正确描述SoC上的外设资源（内存地址、中断号、时钟源），并展示驱动程序如何通过DTB信息动态初始化硬件。 第12章：高级调试技术：JTAG、OpenOCD与软件探针 介绍硬件调试接口JTAG/cJTAG在RISC-V上的应用。重点教授如何使用OpenOCD或专有调试工具链对运行中的内核进行断点设置、内存观察和寄存器级追踪。讲解如何利用RISC-V的调试模块（如Hart Debug Module）实现非侵入式调试。 --- 第四部分：高性能外设接口与数据传输 (第13-15章) 本部分聚焦于系统与外部世界高速交互的关键技术。 第13章：DMA控制器的高效编程与数据流优化 讲解DMA（直接内存访问）控制器的工作原理，包括链式传输（Chained Transfer）和循环模式（Circular Mode）。重点在于如何使用编程接口高效地设置源地址、目的地址、传输长度，并最小化CPU干预的次数。 第14章：通用通信接口深度应用：UART、SPI与I2C 不再停留在基础用法，而是深入到这些接口的硬件寄存器控制层面。例如，如何配置SPI的相位/极性（CPOL/CPHA）以匹配不同的从设备，或如何处理I2C总线上的仲裁丢失与错误恢复机制。 第15章：高速网络接口集成：MAC与PHY层交互 针对需要网络连接的嵌入式应用，解析以太网MAC的硬件接口（如RMII/MII），以及如何编写DMA描述符（Descriptor）来高效地收发网络数据包，确保实时数据流的完整性。 --- 第五部分：系统级安全与可信启动 (第16章) 随着系统复杂度的增加，安全性成为设计的核心要素。 第16章：硬件信任根（RoT）与安全启动链 详细介绍嵌入式系统中的可信启动（Secure Boot）机制。分析RISC-V生态中常用的安全扩展（如PMP/SMT）在固件验证中的作用。重点讲解如何构建一个不可篡改的硬件信任根，确保只有经验证的软件才能加载执行。 --- 第六部分：前沿应用案例与性能分析 (第17-18章) 本部分通过具体案例展示前述理论在工程实践中的应用。 第17章：RISC-V在边缘计算（Edge AI）中的应用案例 以一个轻量级的卷积神经网络（CNN）推理任务为例，展示如何利用RISC-V的向量扩展（V Extension）或自定义指令，实现关键算子的加速。分析不同优化策略（如Loop Unrolling vs. SIMD向量化）对能效比（DMIPS/W）的影响。 第18章：系统级性能剖析与工具链优化 教授如何使用性能计数器（Performance Monitoring Unit, PMU）来测量代码执行的瓶颈，包括Cache Miss率、分支预测失误率等关键指标。指导读者如何根据PMU数据反馈，针对性地优化编译器的优化级别和代码结构，实现系统的极致性能调优。 --- 本书的独特价值： 本书完全基于开源的RISC-V生态构建，内容紧跟最新的RISC-V技术规范（如2.2版）。它不仅是理论学习的良师，更是实际项目开发的实用指南。通过大量的实战代码示例、寄存器级操作的解析和现代总线协议的对比，读者将能够独立完成复杂的、面向未来需求的嵌入式系统设计、移植与调试工作。掌握本书内容，意味着站在了下一代处理器架构研发的前沿。

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这本书在内容深度上的把握，达到了教科书与参考书之间的完美平衡点。对于初学者来说，它提供了足够详尽的入门指引，让你不会迷失方向；而对于已经有一定基础的进阶学习者而言，它又提供了许多深入到硬件寄存器级别和底层时序的细节解析，这些内容通常在基础读物中会被略去。我注意到，书中对特定芯片型号的内部结构描述，简直到了“拆解”的程度，每一个寄存器位的含义、每一个引脚的功能，都有明确的说明和示例。这种对细节的极致追求，展现了作者对技术严谨的态度。更值得称赞的是，它并没有沉溺于过时的技术细节，而是巧妙地将经典原理与现代系统设计中的思想进行了对接，使得书中的知识具有了更持久的生命力。读完后，你会有一种感觉，自己不只是学会了操作手册，而是真正理解了机器是如何思考和运作的底层逻辑。

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如果要用一个词来概括这本书的价值，那一定是“实用性”。它完全摒弃了那种高高在上的理论说教，而是将理论与实践紧密地捆绑在一起。书中的每一个章节后面，几乎都配备了精心设计的实验或案例分析。这些案例并非那种虚无缥缈的设想，而是紧密贴合实际工程需求的场景，比如如何通过编程控制一个简单的外部设备，或者如何诊断一个常见的总线冲突问题。更棒的是，作者在讲解这些实践操作时，考虑到了不同硬件平台的兼容性问题，提供了一些通用的思路和方法论，而不是仅仅局限于某一个特定的开发板。这使得这本书的知识具有了很强的迁移能力。对于任何想真正动手去构建、去调试电子系统的工程师或爱好者来说，这本书无疑提供了一个坚实可靠的起点和一本可以随时查阅的工具书。它教会你的不只是“怎么做”，更是“为什么必须这样做”。

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这本书的封面设计真是直击人心，那种带着一丝复古味道的蓝色调，配上清晰有力的字体，一下子就把人拉回到了那个充满激情与探索的微电子时代。我拿起这本书的时候，第一个感觉就是厚重，不是那种内容堆砌的空洞，而是知识沉淀后的实在感。内页的纸张质量也相当不错，即便是长时间阅读也不会感到刺眼。尤其让我惊喜的是，书中的插图和电路图的绘制达到了极高的水准，线条的粗细、元件的标注都非常精准，即便是初学者也能迅速理解复杂的逻辑结构。我记得我翻到介绍总线架构的那一章时，作者用了一种非常形象的比喻来解释数据流动的路径，瞬间就打通了我之前一直模糊的概念。这本书的排版也很有章法，知识点之间的逻辑衔接非常自然，很少出现需要反复回溯才能理解的情况。整体来看，这本书不仅仅是一本教材，更像是一位经验丰富的老工程师在耐心地为你解构一个精密的机械迷宫，每一个细节都经过了反复的打磨和推敲，让人在阅读的过程中充满了信心。

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阅读体验上，这本书的行文风格简直是一股清流。它不像有些技术书籍那样，动辄抛出一堆晦涩难懂的术语，然后期望读者能自己去消化。相反，作者似乎非常懂得读者的“痛点”，总能在关键概念出现时，用一种非常口语化、充满生活气息的语言来引入和解释。我尤其欣赏作者在讲解那些底层硬件交互时的那种“匠人精神”。比如，当讲到中断处理机制时，它没有停留在理论层面，而是详细描述了CPU在响应外部信号时内部信号灯是如何一盏盏被点亮、熄灭的过程，那种画面感极强。书中穿插的一些“历史小花絮”也非常有趣，它们不是多余的赘述，而是巧妙地将技术的发展与时代背景联系起来，让冰冷的技术原理顿时有了温度和故事性。这种叙事方式，极大地降低了学习的门槛，让原本可能令人望而却步的复杂技术，变得亲切而富有探索的乐趣。感觉就像是跟一位博学的导师在进行一场深入的、充满启发性的下午茶对话。

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这本书的知识体系构建得非常严谨和系统，层次感清晰得如同金字塔的结构。我感觉作者在编写这本书之前，一定对这个领域做了极其透彻的梳理。它没有将知识点孤立地呈现，而是将它们有机地编织成一张巨大的网。从最基础的二进制逻辑运算开始，逐步深入到内存管理、I/O设备的控制方式，最终汇聚到整个系统的工作流程。这种由浅入深、层层递进的编排，极大地帮助学习者建立起完整的知识框架。当我学习到接口技术的部分时，我发现作者并非简单地罗列各种协议标准，而是将它们放在了实际应用场景中进行对比分析，比如在高速数据传输和低延迟控制场景下，不同接口方案的权衡取舍。这种注重“为什么”而非仅仅“是什么”的讲解方式，让读者不仅仅停留在记忆知识的层面，更能培养起分析和解决实际问题的能力，这种思维上的提升，比记住几个参数要宝贵得多。

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