ARM体系结构与编程

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页数:207
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出版时间:2012-6
价格:28.00元
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isbn号码:9787121147739
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图书标签:
  • 知识改变命运
  • ARM
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具体描述

《ARM体系结构与编程》内容简介:目前基于ARM架构的嵌入式CPU在手持移动设备和通信等嵌入式领域占据绝对市场的状况,应重视学习嵌入式体系架构,首选是ARM体系架构。《ARM体系结构与编程》编者认为:学习ARM体系架构不仅是概念的罗列、知识点的讲解及理论的贯穿,更重要的是在理解ARM设计理念的同时,要有好的配套实验或跟踪的案例,即强调“理论+实践”的学习方法。《ARM体系结构与编程》就是围绕这一方法而编写的,主要内容包括ARM处理器概述、ARM体系结构、ARM编程模型、ARM微处理器的指令系统、ARM汇编语言程序设计、Bootloader启动代码分析和ARM RealView MDK集成开发环境,并针对ARM硬件寄存器和RISC指令集做了大量的配套实验及调试方法,最后在理解以上知识点的基础上对Bootloader进行了详细的分析。

《嵌入式系统设计与实践:基于RISC-V架构的深度解析》 图书简介 在当代电子信息技术飞速发展的浪潮中,嵌入式系统已渗透到我们日常生活的方方面面,从智能家电到工业控制,从物联网设备到自动驾驶汽车,其核心技术与设计理念正深刻影响着产业的未来走向。本书旨在为广大电子工程、计算机科学领域的学习者、工程师及研发人员提供一本全面、深入且具有高度实践指导意义的教材与参考手册。我们选择以RISC-V这一新兴的、开放的指令集架构(ISA)为核心载体,系统性地阐述现代嵌入式系统从硬件选型、软件开发到系统调试的全过程。 本书的结构设计兼顾理论的深度与实践的广度,力求搭建起从基础概念到复杂应用之间的坚实桥梁。 第一部分:嵌入式系统基础与RISC-V架构原理 本部分首先为读者构建扎实的理论基础。我们将从嵌入式系统的基本概念、发展历程和应用领域入手,清晰界定嵌入式系统的特殊性与挑战。随后,重点深入解析RISC-V指令集架构的设计哲学。 RISC-V核心架构详解: 详细剖析RV32I/RV64I基础整数指令集,包括寄存器组织、数据路径、指令格式的编码规则。区别于传统的商业指令集,我们将着重讲解RISC-V的模块化设计思想,如M(乘法/除法)、A(原子操作)、F/D(浮点运算)等标准扩展集的引入方式,以及非标准扩展在特定领域应用的潜力。 特权级与异常处理机制: 深入探讨RISC-V的三种执行模式(User, Supervisor, Machine Mode)及其之间的切换机制。详细讲解中断控制器(PLIC/CLIC)的工作原理,以及系统启动流程中,Machine Mode如何初始化硬件资源并跳转至Supervisor Mode(操作系统内核)或直接启动Bare-metal程序。 内存管理单元(MMU)与虚拟内存: 针对需要运行复杂操作系统的嵌入式平台,我们将详细介绍RISC-V的页表结构、地址转换过程(TLB机制),以及在多核环境下如何实现缓存一致性(Cache Coherency)和内存保护。 第二部分:底层软件开发与工具链 成功的嵌入式开发离不开高效的工具链和对底层硬件的精确控制。本部分专注于为读者提供实际的开发环境搭建和底层软件编写能力。 交叉编译与工具链: 详细介绍如何使用GCC/LLVM工具链针对RISC-V目标平台进行编译、链接和调试。重点讲解Linker Script(链接脚本)的编写规范,如何精确控制代码和数据在Flash/RAM中的布局,这是实现裸机程序和Bootloader的关键。 启动代码与固件初始化: 剖析一个典型的RISC-V SoC(System on Chip)启动过程,从硬件复位向量到C语言`main()`函数的执行。我们将提供丰富的汇编和C语言示例,演示如何完成系统时钟初始化、内存控制器配置以及必要的内存拷贝(如从Flash加载到SRAM)。 设备驱动基础: 讲解如何基于Memory-Mapped I/O(MMIO)原理,为通用外设编写基础驱动。内容涵盖GPIO控制、通用异步收发器(UART)的读写操作,以及定时器(Timer)的配置与中断服务程序的编写。 第三部分:操作系统移植与实时性分析 对于需要处理复杂任务和高并发需求的嵌入式应用,理解和应用嵌入式操作系统至关重要。 RTOS(实时操作系统)在RISC-V上的实现: 本章选择当前主流的RTOS内核(如FreeRTOS或Zephyr),详细介绍其在RISC-V环境下的移植要点。重点阐述任务调度器的工作原理、上下文切换的底层实现(利用RISC-V的Machine Mode和用户态寄存器集),以及信号量、消息队列等IPC机制的同步原子操作。 中断延迟与实时性保证: 嵌入式系统的核心挑战之一是实时性。我们将利用RISC-V的硬件特性(如中断优先级处理和中断延迟分析),指导读者如何评估和优化系统的最坏情况执行时间(WCET),确保关键任务的响应时间满足设计要求。 多核与并行编程: 随着多核RISC-V处理器的普及,并行编程成为必备技能。本章将介绍OpenMP或Pthreads在RISC-V多核平台上的应用,以及如何通过内存屏障(Memory Barriers)保证多核数据访问的可见性和一致性。 第四部分:高级主题与系统安全 本部分聚焦于现代嵌入式系统设计中日益重要的安全性和性能优化。 性能分析与优化: 介绍如何利用性能计数器(Performance Monitoring Unit, PMU)来获取CPU的运行统计数据。教授读者使用Profiling工具分析代码热点,并结合RISC-V的流水线结构、分支预测机制,指导进行代码级的性能优化。 嵌入式安全基石: 探讨RISC-V架构在安全设计上的优势,如可选的PMP(物理内存保护)模块。详细讲解安全启动(Secure Boot)流程的设计,包括固件签名验证和代码完整性检查。此外,还将涵盖加密加速器的接口标准及其在数据保护中的应用。 从系统级到SoC: 拓展视野,讨论RISC-V在SoC设计中的集成方式,包括与NoC(网络片上系统)、DMA控制器和高性能总线(如TileLink)的交互。分析如何高效地利用片上资源,实现高速数据传输和低功耗运行。 适用对象: 本书面向具有C/C++语言基础,并希望深入了解现代微处理器架构和嵌入式系统开发的专业人士、高校高年级本科生和研究生。对于有x86或特定商业ISA背景的工程师,本书提供了一条转向开放、灵活的RISC-V生态的有效路径。通过本书的学习,读者将不仅掌握理论知识,更能构建起独立、高效的RISC-V嵌入式系统开发能力。

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读后感

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用户评价

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我一直对计算机硬件的工作原理着迷,尤其是那些推动现代科技发展的核心部件。ARM处理器凭借其在性能、功耗和成本上的卓越平衡,成为了我长期关注的对象。 《ARM体系结构与编程》这本书,从其名称就能感受到其内容的深度和广度。我设想这本书会从ARM指令集架构(ISA)的根本入手,详细解析指令的编码、寻址模式,以及各种数据处理、分支跳转、加载存储指令的功能。我特别期待书中能够深入讲解ARM的流水线技术、缓存层次结构以及异常和中断处理机制,这些都是理解CPU如何高效执行代码的关键。在编程方面,我希望书中能够提供关于ARM汇编语言的全面指南,包括如何编写、调试以及优化汇编代码,并深入理解C语言代码在ARM平台上的编译、链接以及运行时行为。我还期望书中能够介绍一些常用的ARM开发工具链,如交叉编译器、调试器等,并展示如何利用它们来开发和调试嵌入式系统。这本书在我眼中,是一本能够帮助我构建坚实的ARM体系结构知识基础,并掌握ARM系统编程技能的权威著作。

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我对嵌入式系统的开发一直怀有热情,而ARM处理器在这一领域的主导地位不容忽视。 《ARM体系结构与编程》这本书,从它的名字就可以看出其内容的专业性和实用性。我设想这本书会从ARM指令集的基础知识开始,详细讲解各种指令的格式、操作码、寻址模式以及不同类型的指令(如数据处理、加载/存储、分支等)的功能。我特别希望书中能够深入阐述ARM的内存模型和缓存体系结构,因为这对于理解程序的性能至关重要。在编程方面,我对书中可能涉及的ARM汇编语言编程部分寄予厚望,希望能学习如何编写高效、底层的汇编代码,并理解C语言代码在ARM平台上的编译和链接过程。此外,我也期待书中能够提供一些关于ARM平台的低功耗设计、中断处理以及调试技术的介绍,这些都是嵌入式开发中不可或缺的技能。这本书对我来说,是一本能够帮助我深入理解ARM处理器工作原理,并提升ARM系统编程能力的理想读物。

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我一直对嵌入式系统有着浓厚的兴趣,尤其关注那些能够驱动现代设备核心的处理器技术。当我在书店的计算机科学区域看到《ARM体系结构与编程》这本书时,我立刻被它吸引住了。ARM处理器无疑是当今移动设备、物联网设备乃至许多高性能计算领域不可或缺的一部分,理解其内部机制和编程方法,对我来说是迈向更深层次技术理解的关键一步。虽然我尚未深入阅读这本书,但从封面设计和目录的初步浏览来看,它似乎涵盖了从基础的指令集架构到更高级的内存管理和调试技术。我对书中可能涉及的汇编语言编程、C语言在ARM平台上的优化以及可能出现的性能调优策略充满了期待。我设想,这本书会循序渐进地引导读者,从一个全新的视角去审视代码是如何在硬件层面运行的,这对于提升我的编程思维和解决复杂问题的能力至关重要。我对书中可能提供的实例和代码示例也寄予厚望,相信它们能够帮助我更好地理解抽象的概念,并将其应用到实际项目中。这本书的出现,无疑为我打开了一扇通往ARM世界的大门,我迫不及待地想通过它来探索和学习。

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我对计算机体系结构和底层软件开发一直有着浓厚的兴趣,而ARM架构无疑是当前最热门和应用最广泛的处理器架构之一。 《ARM体系结构与编程》这本书,从书名来看,就精确地戳中了我的学习需求。我设想这本书会详细地讲解ARM指令集,包括各种指令的格式、操作数、寻址方式,以及数据处理、分支控制、加载/存储等核心指令的功能。我特别希望书中能够深入探讨ARM的异常和中断处理机制,这对于理解嵌入式系统的实时性和可靠性至关重要。此外,我也期望书中能详细介绍ARM的内存管理单元(MMU)和缓存体系结构,以及这些硬件特性如何影响程序性能。在编程层面,我对ARM汇编语言的讲解充满期待,希望能够学习如何编写高效的汇编代码,并理解C语言代码在ARM平台上的编译和执行过程。我还期待书中能提供一些关于ARM系统级优化的技巧,以及如何利用调试工具来排查和解决底层问题。这本书在我看来,是一本能够帮助我全面掌握ARM体系结构并精通ARM系统编程的宝贵资源。

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作为一个对硬件底层原理充满好奇的开发者,我一直试图理解那些驱动我们日常电子设备运行的强大引擎。ARM处理器,凭借其无处不在的身影,成为了我关注的焦点。 《ARM体系结构与编程》这本书,光看名字就充满了吸引力。我预感这本书会从最基础的ARM指令集说起,细致地讲解每条指令的功能、操作数、寻址方式,以及指令在流水线中的执行过程。我特别希望能看到书中对ARM的寄存器组织、堆栈操作、中断和异常处理机制的深入阐述,因为这些是编写高效、健壮底层代码的关键。此外,我也非常期待书中能够详细介绍ARM平台的内存管理单元(MMU)以及虚拟内存的概念,这对于理解操作系统在ARM上的运行至关重要。对于编程部分,我期望书中能够提供丰富的代码示例,展示如何使用汇编语言和C语言来控制硬件,如何进行性能优化,以及如何使用调试工具来排查问题。这本书在我眼中,是理解ARM处理器工作原理和掌握ARM系统编程的一扇窗口,我渴望通过它来深入探索。

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我对嵌入式系统和物联网的未来发展趋势充满热情,而ARM处理器无疑是这些领域的核心驱动力。因此,《ARM体系结构与编程》这本书的出现,对我来说意义重大。我设想这本书的讲解会非常系统化,首先会介绍ARM体系结构的演进,从早期的ARMv1到最新的ARMv9,以及它们在性能、功耗和安全方面的进步。接着,我期待书中能够深入分析ARM处理器的流水线、缓存、分支预测等关键特性,并讲解这些特性如何影响程序的执行效率。在编程方面,我尤其关注书中对ARM汇编语言的讲解,希望能够掌握编写高效、紧凑的汇编代码的技巧,并理解汇编代码如何映射到机器码。同时,我也希望书中能提供关于C语言在ARM平台上进行优化的建议,例如如何利用ARM特定的指令集和编译器选项来提升程序性能。这本书在我看来,是一本能够让我从理论到实践,全面掌握ARM系统编程的必备读物,它将为我未来的嵌入式开发之路奠定坚实的基础。

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作为一名对计算机底层原理充满求知欲的学习者,我对ARM处理器及其生态系统一直抱有极大的兴趣。 《ARM体系结构与编程》这本书,从其名称便能感受到其内容的深度与广度。我设想这本书会详细解析ARM指令集架构(ISA),包括指令的格式、寻址模式、操作数类型以及各种数据处理、分支控制、加载/存储指令的详细说明。此外,我非常期待书中能够深入探讨ARM的CPU模式、异常和中断处理机制,这对于理解操作系统的内核以及底层驱动程序的开发至关重要。在编程方面,我希望书中能够提供关于ARM汇编语言的详尽指导,包括如何编写、调试以及优化汇编代码,以及如何理解CPU在执行汇编指令时的具体行为。同时,我也期待书中能讲解C语言在ARM平台上的高级特性和优化技巧,例如如何利用NEON指令集进行SIMD(单指令多数据)运算,以及如何进行编译器优化和代码重构以提升性能。这本书在我心中,是一本能够帮助我深入理解ARM处理器硬件机制和掌握ARM系统编程艺术的宝典。

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自从我开始涉足嵌入式开发领域,便深切体会到掌握底层硬件知识的重要性。ARM架构凭借其卓越的能效比和广泛的应用领域,成为了我学习的重点。 《ARM体系结构与编程》这本书,从标题上就直接点明了核心内容,这让我非常欣喜。我预想这本书会详细讲解ARM指令集的组成,包括数据处理指令、分支指令、加载/存储指令等,以及它们如何被CPU执行。此外,ARM的寄存器模型、流水线技术、异常处理机制等也都是我特别想深入了解的部分。我希望书中能够提供清晰的图示和流程图,帮助我直观地理解这些复杂的概念。更重要的是,我期待书中能够深入探讨ARM的编程模型,例如如何编写高效的汇编代码,如何利用C语言针对ARM架构进行优化,以及如何理解和使用ARM的各种开发工具链,如GCC、GDB等。对于那些渴望理解程序运行时到底发生了什么,以及如何让代码跑得更快、更省电的开发者来说,这本书无疑是一份宝贵的财富。我坚信,通过研读这本书,我将能够更自信地面对各种ARM平台上的开发挑战。

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近年来,随着移动计算和物联网技术的飞速发展,ARM处理器已经成为嵌入式领域无可争议的霸主。 《ARM体系结构与编程》这本书,以其直观且明确的标题,立刻吸引了我的目光。我预感这本书会从ARM指令集的基础知识讲起,细致地阐述各种指令的编码格式、功能以及如何组合使用它们来完成复杂的计算任务。我特别期待书中能够深入剖析ARM的内存管理单元(MMU)的工作原理,以及它如何支持虚拟内存和多任务操作系统。此外,我也希望书中能够详细介绍ARM处理器的缓存体系结构,以及如何通过理解缓存行为来优化程序的性能。在编程方面,我对书中可能提供的ARM汇编语言教程尤为感兴趣,希望能够学习如何直接操作硬件,并理解C语言代码是如何被编译成ARM汇编的。我还期望书中能够介绍一些常用的ARM开发工具,例如交叉编译器、调试器等,以及如何利用它们来开发和调试嵌入式应用程序。这本书在我眼中,是一本能够引领我进入ARM底层世界,并熟练掌握ARM系统编程的权威著作。

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我对计算机体系结构的演进一直抱有浓厚的兴趣,特别是RISC(精简指令集计算)架构在现代计算中的主导地位。ARM处理器作为RISC架构的杰出代表,其在能效、性能和成本上的平衡,使其在从微控制器到服务器的广泛领域占据了主导地位。 《ARM体系结构与编程》这本书,当我第一眼看到它时,就有一种强烈的想要深入了解的冲动。我设想这本书的开头部分会详细介绍ARM指令集的发展历程,以及与其他体系结构(如x86)的对比,从而帮助读者建立宏观的认识。接着,我期待书中会深入到ARM处理器的具体架构,例如ARMv7、ARMv8等不同版本之间的差异和演进,以及它们各自的特性。在编程方面,我非常希望书中能够提供关于ARM汇编语言的详尽讲解,包括各种寻址模式、指令编码以及如何利用汇编语言来实现一些底层的优化。同时,我也期待书中能够讲解C语言在ARM平台上的编译、链接和运行时行为,以及如何进行交叉编译和目标代码的调试。总而言之,这本书在我看来,是一本能够帮助我打下坚实ARM基础的权威指南。

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