从51到ARM

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出版者:北京航大
作者:赵星寒
出品人:
页数:395
译者:
出版时间:2005-10
价格:38.00元
装帧:平装
isbn号码:9787810777193
丛书系列:
图书标签:
  • xihuan
  • ARM
  • 嵌入式
  • ARM
  • 单片机
  • 51单片机
  • 硬件
  • 软件
  • C语言
  • 开发
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具体描述

《从51到ARM:32位嵌入式系统入门》从51系列单片机的一般知识出发,将ARM处理器和51系列单片机进行对比,引导读者去理解和学习ARM处理器的知识。内容分为3部分:第1部分是前4章,从大家所熟悉的51系列单片机的基础知识开始,介绍ARM处理器的基本知识,包括ARM和51系列的对比、中断处理系统,寄存器和存储器结构等;第2部分是5~9章,详细比较ARM指令和51系列指令之间的差异,进一步阐述ARM指令的含义和使用方法,从简单的51系列编程经验出发,介绍ARM处理器软件编程方法;第3部分是后3章,介绍ARM处理器开发工具的使用。任何一个学习过51系列单片机的技术人员,借助《从51到ARM:32位嵌入式系统入门》都会很容易地学会ARM处理器的一般知识,了解软件设计的基本方法,并且能够使用开发工具进行程序编辑、编译、连接和调试,成为一个初步懂得ARM并可以进行软件设计的工程师。

芯片设计与现代嵌入式系统构建:从基础逻辑门到高性能计算平台 本书深入探讨了现代电子系统设计的核心原理与实践,涵盖了从最基础的数字逻辑电路到复杂的多核处理器架构的完整路径。本书旨在为电子工程、计算机科学以及相关领域的专业人士和高级学生提供一个全面、深入且具有高度实践指导意义的技术蓝图。 第一部分:数字逻辑与微处理器基础(构建基石) 本部分着重于构建现代计算系统的基本元素。我们首先从布尔代数与组合逻辑出发,详细解析了门电路(AND, OR, NOT, XOR)的物理实现原理,并深入讲解了如何利用卡诺图(Karnaugh Maps)和Quine-McCluskey算法进行逻辑功能的化简与优化,这是高效硬件设计的首要步骤。 随后,内容过渡到时序逻辑,系统阐述了触发器(Latches和Flip-Flops)的工作机制及其在存储单元中的应用。我们将详细分析D触发器、JK触发器以及它们如何组合构建基本的寄存器和移位寄存器。此外,本书对有限状态机(FSM)的设计方法进行了详尽的介绍,包括Mealy和Moore模型的构建、状态编码的最佳实践以及如何使用Verilog HDL或VHDL对这些电路进行精确的硬件描述语言(HDL)建模。 在数字电路的基础上,本书深入探讨了算术逻辑单元(ALU)的设计。从半加器到全加器,再到并行加法器和快速加法器(如Carry Lookahead Adder),我们剖析了如何在保证速度的同时优化硬件资源。更进一步,本书讨论了乘法和除法运算的硬件实现算法,例如Booth's算法在有符号乘法中的应用。 最后,本部分完成了对核心冯·诺依曼结构的构建。我们详细描述了程序计数器(PC)、指令寄存器(IR)、通用寄存器堆以及控制单元的基本逻辑,为理解指令的取指、译码、执行和写回(Fetch-Decode-Execute-Writeback Cycle)奠定坚实的硬件基础。 第二部分:指令集架构与处理器流水线(性能引擎) 本部分聚焦于如何将基础逻辑转化为执行复杂任务的处理器。我们将引入指令集架构(ISA)的概念,并对比分析两种主流范式:复杂指令集计算机(CISC)和精简指令集计算机(RISC)的设计哲学。本书将以一个简化的RISC ISA为例,详细解析操作码(Opcode)、寻址模式(Addressing Modes)和不同数据类型(如整数、浮点数)的编码标准。 核心内容集中在单周期和多周期数据通路设计。通过对指令执行流程的精细划分,读者将理解如何设计能够高效处理加载(Load)、存储(Store)、ALU操作和分支(Branch)等指令的数据通路。 性能的飞跃来自于指令流水线技术。本书对经典的五级流水线(取指、译码、执行、访存、写回)进行了深入剖析,详细解释了数据冒险(Data Hazards)和控制冒险(Control Hazards)的类型和检测机制。针对这些问题,我们详尽阐述了数据前递/旁路(Data Forwarding/Bypassing)技术和分支预测(Branch Prediction)策略(如两比特饱和计数器)的硬件实现,确保流水线的吞吐量最大化。 此外,本部分还涉及特权级(Privilege Levels)、中断与异常处理的硬件机制,以及如何设计高效的指令缓存(I-Cache)和数据缓存(D-Cache),包括直接映射、组相联和全相联缓存的替换策略(如LRU)。 第三部分:存储器系统与内存管理(数据高速公路) 高效的系统离不开对内存的精细控制。本部分专注于存储器层级结构的设计。我们从静态随机存取存储器(SRAM)和动态随机存取存储器(DRAM)的基本单元结构、读写时序开始讲解,对比其在片上缓存和主存中的应用差异。 关于内存一致性(Memory Consistency Models),本书探讨了顺序一致性(Sequential Consistency)和相对顺序一致性之间的权衡,以及如何在多核环境中通过缓存一致性协议(如MESI协议)来维护数据视图的正确性。 系统的关键组成部分是内存管理单元(MMU)。本书详细介绍了虚拟内存的概念,包括页表(Page Tables)的结构、TLB(Translation Lookaside Buffer)的缓存机制及其对地址转换性能的影响。我们还将讨论段式管理和页式管理的优缺点,以及现代操作系统如何利用硬件支持来实现内存保护和进程隔离。 第四部分:片上系统(SoC)与互连技术(集成生态) 现代计算不再是孤立的处理器,而是复杂的片上系统(System-on-Chip, SoC)。本部分将视角从单个CPU核扩展到整个集成平台上。我们分析了总线架构,包括共享总线(如Wishbone)和点对点互连网络。 重点内容是片上网络(Network-on-Chip, NoC)的设计。本书详细介绍了路由器(Router)的设计、拓扑结构的选择(如Mesh、Torus)以及流控制(Flow Control)和路由算法(如Dimension-Order Routing)如何确保在多核并行计算中数据传输的低延迟和高带宽。 此外,我们深入探讨了中断控制器(Interrupt Controller)的设计,例如通用中断控制器(GIC)在复杂多核系统中的作用,以及如何管理不同优先级和源头的并发中断请求。本部分还会触及电源管理单元(PMU)和时钟域(Clock Domain Crossing, CDC)的设计,这些是确保SoC稳定性和功耗效率的关键技术。 第五部分:高级并行性与现代计算范式(超越串行) 为了突破单核频率的限制,现代计算依赖于并行性。本部分介绍了超标量(Superscalar)处理器中的指令级并行(ILP)技术,包括指令调度、重排序缓冲(Reorder Buffer, ROB)和寄存器重命名(Register Renaming)。 本书接着阐述了多核处理器(Multi-Core Processors)的设计挑战,重点分析了缓存一致性协议(Cache Coherence Protocols)的复杂性,如基于目录(Directory-based)和基于嗅探(Snooping-based)的协议如何协同工作以维持跨核的一致性视图。 最后,我们探讨了异构计算的兴起,分析了图形处理单元(GPU)的SIMT(Single Instruction, Multiple Thread)架构,以及如何设计有效的加速器接口(如AXI或TileLink)来连接CPU、GPU和专用硬件加速器,以适应人工智能、信号处理等对特定计算有极高要求的现代应用场景。 全书贯穿了从门级抽象到系统级架构的完整设计流程,强调理论分析与实际硬件实现之间的紧密联系,为读者构建一个扎实、前沿的计算系统知识体系。

作者简介

目录信息

读后感

评分

书中的确有很多地方进行插入51和arm各方面的比较来讲解arm,可是作为学过51的人没有必要这样去学arm,完全可以找基础入门书看,和51融汇贯通,举一反三是相当容易的事情,此书可能会弄巧成拙。 建议用作学习arm的补助书本,帮助理解。

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书中的确有很多地方进行插入51和arm各方面的比较来讲解arm,可是作为学过51的人没有必要这样去学arm,完全可以找基础入门书看,和51融汇贯通,举一反三是相当容易的事情,此书可能会弄巧成拙。 建议用作学习arm的补助书本,帮助理解。

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书中的确有很多地方进行插入51和arm各方面的比较来讲解arm,可是作为学过51的人没有必要这样去学arm,完全可以找基础入门书看,和51融汇贯通,举一反三是相当容易的事情,此书可能会弄巧成拙。 建议用作学习arm的补助书本,帮助理解。

评分

书中的确有很多地方进行插入51和arm各方面的比较来讲解arm,可是作为学过51的人没有必要这样去学arm,完全可以找基础入门书看,和51融汇贯通,举一反三是相当容易的事情,此书可能会弄巧成拙。 建议用作学习arm的补助书本,帮助理解。

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书中的确有很多地方进行插入51和arm各方面的比较来讲解arm,可是作为学过51的人没有必要这样去学arm,完全可以找基础入门书看,和51融汇贯通,举一反三是相当容易的事情,此书可能会弄巧成拙。 建议用作学习arm的补助书本,帮助理解。

用户评价

评分

说实话,我当初选择这本书,很大程度上是被它“从51到ARM”这样一个跨越吸引的。在我刚入行的时候,51单片机几乎是所有初学者的必经之路,那种在汇编语言的海洋里摸索的感觉,现在想起来都有些心有余悸。然而,随着嵌入式技术的飞速发展,ARM架构的处理器早已成为市场的主流。很多人在接触ARM时,会发现自己之前的51知识似乎“不够用”了,或者说,不知道如何将二者建立起有效的联系。这本书,它就像一座桥梁,巧妙地连接了这两个看似有很大鸿沟的技术领域。它并没有将51和ARM割裂开来,而是从底层原理上,循序渐进地揭示了它们之间的演进关系和思想传承。我尤其喜欢它在讲解ARM架构时,并没有一上来就抛出复杂的概念,而是会回顾51的一些经典设计,然后告诉你,ARM是如何在这些基础上进行创新和扩展的。这种对比式的讲解,让我这个曾经的“51老兵”,能够更轻松、更深入地理解ARM的强大之处,比如它更精简的指令集、更高效的流水线、更灵活的内存管理等等。它不是简单地罗列ARM的特性,而是通过对51的对比,让你真正感受到ARM的设计哲学,以及为什么它能够成为如今嵌入式领域的霸主。这种方式,对于那些有一定51基础,但又想顺利过渡到ARM的开发者来说,简直是福音。

评分

我一直认为,真正的技术学习,应该是建立在坚实的基础之上的。《从51到ARM》这本书,恰恰做到了这一点。在我的嵌入式开发生涯初期,51单片机是我接触的第一款微控制器。那时候,我对着那几页寄存器说明书,对着那本厚厚的开发手册,感觉就像在攻克一座信息的大山。这本书,它以一种非常接地气的方式,为我重塑了对51的理解。它并没有简单地罗列51的指令,而是从硬件原理出发,解释了51的架构设计,以及它为何能在那个年代如此流行。然后,它非常巧妙地将我从51的世界,平稳地过渡到了ARM的世界。在讲解ARM时,它并没有把我当作一个完全的新手,而是经常会将ARM的概念与51进行对比,让我能够更容易地理解ARM的优势。例如,在讲解ARM的流水线技术时,它会将其与51的简单指令执行方式进行对比,让我清晰地看到了ARM在提升处理器性能方面的巨大飞跃。同样,在讲解ARM的异常处理机制时,它也会将其与51的中断机制进行对比,让我理解ARM在处理复杂事件时的强大能力。这种“承上启下”的讲解方式,让我受益匪浅。

评分

我是一名对嵌入式系统充满热情的业余爱好者,尽管我不是科班出身,但我一直在努力学习相关的技术知识。《从51到ARM》这本书,是我近几年阅读过的最让我感到惊喜的技术书籍之一。它用一种非常清晰、易懂的方式,为我打开了嵌入式系统的大门。我从书中了解了51单片机的基本原理,虽然我之前对它有所了解,但这本书让我对它的设计思路有了更深的理解,也让我明白了很多看似简单的设计背后所蕴含的智慧。然后,当我继续阅读下去,我发现这本书并没有停止在51单片机的层面,而是非常自然地把我带入了ARM的世界。在讲解ARM时,它并没有把我吓倒,而是通过与51的对比,让我能够更好地理解ARM的强大之处。例如,它在讲解ARM的指令集时,会将其与51的指令集进行对比,让我直观地感受到ARM的精简和高效。在讲解ARM的内存管理时,它也会将其与51有限的内存空间进行对比,让我理解ARM在处理更大更复杂的数据时所具有的优势。这种由浅入深、由简到繁的学习路径,非常适合像我这样的非专业人士。

评分

我一直在思考,如何才能真正理解一个技术体系的演进过程。《从51到ARM》这本书,为我提供了一个非常好的范例。它没有简单地将51和ARM视为两个孤立的技术,而是将它们放在了一个历史的维度上进行考察。从51单片机的基础知识讲起,到ARM处理器的强大功能,作者用一种非常连贯的方式,展现了嵌入式处理器技术的发展脉络。我尤其欣赏它在讲解51时,不仅仅是介绍指令和寄存器,更注重分析51的设计思想和其在当时的时代背景下的贡献。这让我对51有了更深的敬意,也让我理解了它的局限性。然后,当它过渡到ARM时,作者并没有让我感到措手不及,而是通过大量的对比分析,让我清晰地看到了ARM是如何在51的基础上,进行创新和突破的。比如,在讲解ARM的寄存器结构和流水线技术时,它会将其与51的简单架构进行对比,让我直观地感受到ARM在性能和效率上的巨大提升。这种“以史为鉴,知兴替”的学习方式,让我对嵌入式技术有了更深刻的认识。

评分

作为一名工作多年的嵌入式工程师,我参加过不少培训,读过许多技术书籍。但真正能够让我眼前一亮的,却不多。《从51到ARM》这本书,无疑是其中之一。它不仅仅是技术资料的堆砌,更像是对一段嵌入式发展历史的梳理,以及对未来发展趋势的展望。书中的内容,从最基础的51单片机讲起,逐步深入到ARM架构的方方面面。我特别欣赏它在处理51的部分,并没有止步于简单的指令介绍,而是深入讲解了51的设计思想,以及它在当时的历史背景下的重要意义。这让我这个曾经的“51开发者”感到倍受尊重,也让我能够更深入地理解51的局限性。然后,当我翻到ARM的部分,我发现作者并没有把我当作一个完全的“新手”,而是将51的经验作为基础,去引导我理解ARM的强大之处。它会通过大量的对比,来阐述ARM在性能、功耗、灵活性等方面的优势。我印象深刻的是,它在讲解ARM的内存管理单元(MMU)时,会将其与51简单的内存映射进行对比,让我直观地感受到ARM在虚拟内存和内存保护方面的能力。这种循序渐进、基于对比的讲解方式,让我在短时间内就对ARM有了更深刻的理解。

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在我的工作生涯中,我曾经花费了大量的时间来掌握51单片机的开发,从汇编到C语言,再到各种外设驱动的编写,我自认为已经对51有了比较深入的理解。然而,随着嵌入式领域的发展,ARM架构的应用越来越广泛,我意识到自己必须跟上时代的步伐。这个时候,《从51到ARM》这本书,恰好出现在我的面前。它并没有把我视为一个完全的“新手”,而是将我之前在51上的经验作为基石,去引导我理解ARM的强大之处。我非常喜欢它在讲解ARM时,并没有一上来就抛出大量的理论,而是会经常回顾51的相似概念,然后通过对比来阐述ARM的优势。比如,在讲解ARM的存储器访问方式时,它会将其与51的简单地址映射进行对比,让我更直观地理解ARM在内存管理上的灵活性和强大能力。同样,在讲解ARM的指令集时,它也会将其与51的指令集进行对比,让我感受到ARM的精简、高效和可扩展性。这种“循序渐进,对比学习”的方法,极大地降低了我学习ARM的难度,让我能够更快地掌握ARM的核心技术。

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这本书的封面设计很朴素,但当我翻开它时,却被里面丰富的内涵所折服。《从51到ARM》这个书名,对于我这样的嵌入式开发爱好者来说,简直太有吸引力了。我曾经花费了大量的时间在51单片机的学习上,从点亮LED到驱动LCD,再到实现简单的通信协议,感觉自己已经摸透了51的“脾性”。然而,当我想进一步拓展自己的技术视野,去接触更主流的ARM架构时,却常常感到无从下手。市面上的ARM书籍,要么过于理论化,要么就是堆砌大量的代码示例,让我很难抓住核心。这本书,它恰恰提供了一种非常独特的学习路径。它并没有把我从51的世界里“赶走”,而是把我平稳地“过渡”到了ARM的世界。在讲解ARM时,它会频繁地引用51的一些基本概念,并通过对比的方式,来阐述ARM的设计优势。比如,在讲解ARM的指令集时,它会将其与51的指令集进行比较,让你直观地感受到ARM的精简和高效。在讲到ARM的内存管理时,它也会将其与51有限的内部RAM和外部RAM进行对比,让你理解ARM在内存寻址上的巨大飞跃。这种“旧知新用”的学习方法,不仅降低了学习门槛,更巩固了我的基础知识,让我能够更扎实地理解ARM的原理。

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作为一个长期在嵌入式领域摸爬滚打的开发者,我深知掌握不同层级的技术是多么重要。从最初接触的那几颗51单片机,到后来逐步接触到更强大的ARM处理器,我始终觉得缺乏一本能够系统地梳理这两者之间联系的书籍。《从51到ARM》这本书,恰恰填补了我的这一需求。它不仅仅是介绍51的指令集或者ARM的寄存器,而是从一种更宏观的视角,去解析这两种处理器架构的设计理念和发展脉络。我记得在学习51的时候,很多时候都是硬背指令,感觉非常枯燥。而这本书,它会告诉你这些指令背后的逻辑,以及它们是如何服务于底层的硬件设计的。然后,当它过渡到ARM时,你会发现,那些曾经让你头疼的晦涩概念,在它精心的铺垫下,变得清晰易懂。它会让你明白,ARM的RISC架构是如何在效率上超越CISC的,它提供的各种模式是如何帮助开发者实现更复杂的任务,以及它在内存管理和中断处理上的优势。我印象最深刻的是,它在讲解ARM的内存访问模型时,会巧妙地将其与51有限的地址空间进行对比,让我瞬间理解了ARM的灵活性和强大能力。这种由浅入深、层层递进的讲解方式,是我在其他书籍中很少看到的。它让我不仅学会了“怎么做”,更明白了“为什么这么做”。

评分

这本《从51到ARM》,我拿到手的时候,就被它朴实无华的书名吸引住了。我是一名有着十几年嵌入式开发经验的老兵了,这些年一路走来,从最初接触的51单片机,到后来逐步深入的ARM架构,中间的弯路、踩过的坑,真的比比皆是。市面上关于单片机和嵌入式系统的书籍很多,但很少有能像它这样,用一种循序渐进、由浅入深的方式,清晰地梳理出从基础到进阶的学习路径。它不仅仅是讲解技术,更像是一位经验丰富的老师,在你迷茫的时候,为你点亮前方的道路。我记得刚开始学51的时候,对着那几个寄存器,对着那点有限的资源,感觉就像是在和一台笨重的机器对话,怎么也找不到窍门。而这本书,它没有上来就堆砌复杂的概念,而是从最基本的硬件原理讲起,告诉你为什么是这样的结构,这样的设计有什么样的优势和劣势。然后,它会非常耐心地引导你如何去理解指令集,如何去编写你的第一个程序,如何在有限的资源下实现一些看似不可能的功能。这种扎实的理论基础,对于我后来转向ARM架构,起到了至关重要的作用。很多时候,我们学技术,不是因为缺乏资料,而是缺乏一种清晰的理解和连接,这本书恰恰弥补了这一点。它让我明白,51的那些设计思想,其实是很多后来更复杂体系的基石,理解了它们,再去看ARM,就会豁然开朗,而不是一头雾水。

评分

我是一个对嵌入式系统充满好奇的在校大学生,一直梦想着能做出一些真正有趣的应用。学校的课程设置,让我接触了51单片机,那段经历,我至今仍记忆犹新。在那个阶段,我花费了大量的时间去理解汇编指令,去操作那些微小的寄存器,感觉就像是在和一台古老的机器进行对话。虽然辛苦,但也让我对硬件的底层运作有了一定的认识。然而,当我了解到ARM架构在当今嵌入式领域的统治地位时,我便渴望能够进一步提升自己的技术水平。《从51到ARM》这本书,简直是我学习路上的“及时雨”。它非常巧妙地将51的入门知识与ARM的进阶内容融合在一起,形成了一个完整且逻辑清晰的学习体系。我喜欢它在讲解ARM时,不会直接跳到复杂的概念,而是会先回顾51的一些经典设计,然后通过对比的方式,来解释ARM的创新之处。例如,在讲解ARM的流水线技术时,它会将其与51的顺序执行进行对比,让我清晰地看到了ARM在处理速度上的优势。在学习ARM的各种模式时,它也会将其与51的简单工作方式进行对比,让我明白了ARM在应对不同场景时的灵活性。这种由易到难、由浅入深的讲解方式,让我这个初学者也能信心满满地去探索ARM的世界。

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