高性能嵌入式计算 (美)玛里琳·沃尔夫(Marilyn Wolf) 著 著 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

本书采用一种独特的量化方法来论述现代嵌入式计算系统的设计，书中根据性能、功率和能量消耗以及成本应达到的量化目标描述了在设计中亟待解决的问题。贯穿全书的实际应用使得本书对专业人员、研究人员和学生来说都是及时且非常有价值的资源。

Preface to the Second Edition

Preface to the First Edition

Acknowledgments

CHAPTER l

Embedded Computing

1.1. The landscape of high-performance embedded

computing .

1.2. Cyber-physical systems and embedded computing.

1.2.1. Vehicle control and operation

1.2.2. Medical devices and systems.

1.2.4. Radio and networking.

1.2.5. Multimedia.

1.3. Design methodologies .

1.3.1. Why use design methodologies?

1.3.2. Design goals .

1.3.3. Basic design methodologies

1.3.4. Embedded system design flows

1.3.5. Standards-based design methodologies

1.3.6. Design verification and validation

1.3.7. A methodology of methodologies

1.3.8. Joint algorithm and architecture development

1.4.1. Why study models of computation?.

1.4.3. Stream-oriented models

1.4.4. Representations of state and control.

1.4.5. Parallelism and communication

1.4.6. Sources and uses of parallelism

1.5. Reliability, safety, and security. . .

1.5.1. Why reliable embedded systems?.

1.5.2. Fundamentals of reliable system design.

1.5.3. Novel attacks and countermeasures

1.6. Consumer electronics architectures.

1.6.2．WiFi

?CHAPTER 2

1.6.3. Networked consumer devices

1.6.4. High-level services

1.7. Summary and a look ahead.

What we learned

Further reading

Lab exercises .

CPUS

2.2. Comparing processors. :::::::::::::I:i

2.2.3. Embedded vs. general-purpose processors.

2.3. RISC processors and digital signal processors

2.3.1. RISC processors “{

2.3.2. Digital signal processors i

2.4. Parallel execution mechanisms.

2.4.1. Very long instruction word processors . :

2.4.2. Superscalar processors

2.4.3. SIMD and vector processors.

2.4.4. Thread-levelparallelism

2.4.5. GPUs

2.4.6. Processor resource utilization.

2.5. Variable-performance CPU architectures ,.

2.5.1. Dynamic voltage and frequency scaling.

2.5.2. Reliability and error-aware computing.

2.6. Ptocessor memory hierarchy.

2.6.1. Memory component models .

2.6.4. Scratch pad memory

2.7. Encoding and security

2.7.1. Code compression

2.7.3. Low-power bus encoding

2.8.2. Direct execution .

2.8.3. Microarchitecture-modeling simulators

?CHAPTER 3

2.8.4. Power and thermal simulation and modeling

2.9. Automated CPU design.

2.9.1. Configurable processors

2.9.2. Instruction set synthesis

2.10. Summary.

What we learned

Further reading :.

Lab exercises .

ProgramS

3.1．Introduction

3.2. Code generation and back-end compilation

3.2.1. Models for instructions .

3.2.2. Register allocation.

3.2.3. Instruction selection and scheduling.

3.2.5. Programming environments

3.3. Memory-oriented optimizations

3.3.1. Loop transformations

3.3.2. Global optimizations.

3.3.3. Buffer, data transfer, and storage management

3.3.4. Cache- and scratch pad-oriented

3.3.5. Main memory-oriented optimizations

3.4. Program performance analysis

3.5. Models of computation and programming

3.5.1. Interrupt-oriented languages .

3.5.2. Data flow languages

3.5.3. Control-oriented languages

3.5.4. Java

3.5.5. Heterogeneous models of computation .

Lab exercises .

?CHAPTER 4 Processes and Operating Systems.

4.1. Intrc)dLicti

4.2. Rcal-tiI11c pi‘‘)ce~N schecluling

4.2.1. Prclinlinarie~

4.2.2. Rcal-ti111c、cllcLlulillg Lllg()lillll11、

4.2.3. Multi-crilicalily~cllccluling. .

4.2.4. Scheduling l'or dynamic x【)ltagc all Ll rrequency

4.2.5. Pcilbrma]icc esliniati()11 .

4.3. I.angumgcs andschcclulin.

4.4. Opcrating~ysfem【le~ign

4.4.1. Mc ry l11anagcmcnt in cnlhc Ll(lccl operating

4.4.2. Siructurc()I' a rcal-ti

4.4.3. Opcratillg systen vcrhcacl .

4.4.4. Support for schcduling.

4.4.5. Intcrprc)ccss c: nuIlica“ion l11cchalli、ms.

4.4.6. Pc)we~

4.4.7. File systcms in cmheclclcd dcviccs.

4.5. VcriIic:Itic,n

Furthcr readillg

Queslion、

IJab excrciiCHAPTER 5

M ultiprocessor Architectures ._ - _ _.-.,

5.1. IntrodLicti【)【1 .

5.2. Why embccldccl multiproccssors? .

5.2.1. Rcquircmenti, on cmhcctdcd systcins.

5.2.2. PeI'1i)1·111:lIlce and cllcl1掣y

5.2.3. Spccializaiion ancl l¨ultiproccN~【)rs.

5.2.4. Flcxihiiily and cllicicllcv

5.3. Multipn)cchsor dcsign Icchiiiq LIe、. . .

5.3.1. Multiproccssor dcsign iiicilic)dc)l‘)gics .

5.3.2. Mulciprocesm)r moclcling zind ,i lalion.

5.4. MultipI‘()ceswr architccturch

5.5. Prc,cessing clcincnts

5.6. Intercc)iincction network

5.6.2. Nciwc)rk topo~gics .

5.6.3. I《)Ll[in!:lIl(1 ll¨w c Irc)

5.6.4. Nctworkh-c)li-chil)、

?CHAPTER 6

CHAPTER 7

5.7. Memory systems

5.8. Physically distributed systems and networks

5.8.2. Time-triggered architecture.

5.9. Multiprocessor design methodologies

What we have learned .

Questions

Multiprocessor Software ¨

6.2. What is different about embedded multiprocessor

6.3. Real-time multiprocessor operating systems .

6.3.2. Multiprocessor scheduling

6.3.3. Scheduling with dynamic tasks ,,.

6.4. Services and middleware for embedded

multiprocessors

6.4.1. Standards-based services

6.4.2. System-on-chip services

6.5. Design verification

What we have learned

System-Level Design and Hardware/Software

7.2. Performance estimation

7.2.1. High-level synthesis .

7.2.2. Accelerator estimation

?CHAPTER 8

(JlOi,sary .

Refercnccs

7.3. Hardware/softwarc c‘)一i,ynthcSiS algoriiiil11s

7.3.2. Platform rcprchentati(1n~

7.3.3. Tcmplatc-clrivcn syiithcsis alg()rithn" .

7.3.4. Co-synthcsis or gcncral Inultipr‘)cessors

7.3.5. Multi一()hjcctive optimization

7.3.7. Mcmory systcms

7.3.8. Co-synthcsis 11)r iec()nfigurahic hystems

7.4. Electronic syi,tcm-lcvcl dcsigI1

7.5. Thcrmal-aware dCsign .

7.6. Reliability .

7.7. Syi,tem-Icvcl simulation .

What wc. havc lcarncd .

Furthcr rcacling .

Lab excrciscs

Cyber-Physical Systems .

8.1. IntrodLicti()11.

8.2.C【)nIrol thc()ry zmcl hyStC nlS.

8.3. Conll’()l/cmnpuling co-clcsi:Jn

8.4. Netxvc)rke~

8.5. Dcsign mcihociologie.

8.5.1. Moclcl-basccl design

What wc havc learned .

Furthcr rcading

I_zih cxcrciscs .

玛里琳·沃尔夫(Marilyn Wolf)，佐治亚理工学院教授，佐治亚研究联合会优秀学者。她分别于1980年、1981年和1984年获得斯坦福大学电子工程学士学位、硕士学位和博士学位。1984年至1989年任职于贝尔实验室。1989年至2007年执教于普林斯顿大学。她是IEEE和ACM会士、IEEE计算机协会核心成员以及ASEE和SPIE成员。她于2003年获得ASEE Frederick E．Terman奖，于2006年获得IEEE电路与系统教育奖。她的研究兴趣主要包括嵌入式计算、嵌入式视频和计算机视觉、VLSI系统。

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前言

出版者的话文艺复兴以来，源远流长的科学精神和逐步形成的学术规范，使西方国家在自然科学的各个领域取得了垄断性的优势；也正是这样的优势，使美国在信息技术发展的六十多年间名家辈出、独领风骚。在商业化的进程中，美国的产业界与教育界越来越紧密地结合，计算机学科中的许多泰山北斗同时身处科研和教学的最前线，由此而产生的经典科学著作，不仅擘划了研究的范畴，还揭示了学术的源变，既遵循学术规范，又自有学者个性，其价值并不会因年月的流逝而减退。

近年，在全球信息化大潮的推动下，我国的计算机产业发展迅猛，对专业人才的需求日益迫切。这对计算机教育界和出版界都既是机遇，也是挑战；而专业教材的建设在教育战略上显得举足轻重。在我国信息技术发展时间较短的现状下，美国等发达国家在其计算机科学发展的几十年间积淀和发展的经典教材仍有许多值得借鉴之处。因此，引进一批国外优秀计算机教材将对我国计算机教育事业的发展起到积极的推动作用，也是与世界接轨、建设真正的世界一流大学的必由之路。

机械工业出版社华章公司较早意识到“出版要为教育服务”。自1 998年开始，我们就将工作重点放在了遴选、移译国外优秀教材上。经过多年的不懈努力，我们与Pearson, McGraw-Hill,Elsevier，MIT，John Wiley&Sons，Cengage等世界有名出版公司建立了良好的合作关系，从他们现有的数百种教材中甄选出Andrew S．Tanenbaum, Bjarne Stroustrup，Brain W．Kernighan，DennisRitchie, Jim Gray, Afred V.Aho, John E.Hopcroft, Jeffrey D.Ullman, Abraham Silberschatz,William Stallings，Donald E．Knuth，John L Hennessy，Larry L．Peterson等大师名家的一批经典作品，以“计算机科学丛书”为总称出版，供读者学习、研究及珍藏。大理石纹理的封面，也正体现了这套丛书的品位和格调。

“计算机科学丛书”的出版工作得到了国内外学者的鼎力相助，国内的专家不仅提供了中肯的选题指导，还不辞劳苦地担任了翻译和审校的工作；而原书的作者也相当关注其作品在中国的传播，有的还专门为其书的中译本作序。迄今， “计算机科学丛书”已经出版了近两百个品种，这些书籍在读者中树立了良好的口碑，并被许多高校采用为正式教材和参考书籍。其影印版“经典原版书库”作为姊妹篇也被越来越多实施双语教学的学校所采用。

权威的作者、经典的教材、一流的译者、严格的审校、精细的编辑，这些因素使我们的图书有了质量的保证。随着计算机科学与技术专业学科建设的不断完善和教材改革的逐渐深化，教育界对国外计算机教材的需求和应用都将步人一个新的阶段，我们的目标是尽善尽美，而反馈的意见正是我们达到这一终极目标的重要帮助。华章公司欢迎老师和读者对我们的工作提出建议或给予指正。

书籍介绍

《高性能嵌入式计算（英文版·第2版）》第2版经过全面更新和扩展，涵盖了现代高性能嵌入式系统设计领域使用的广泛技术。现在智能手机、飞机、汽车、电力设备、医疗设备等许多应用都在使用嵌入式多处理器，所以让系统设计人员理解这些复杂技术必须依赖越来越复杂的硬件、软件和设计方法是非常重要的。

Wolf教授采用一种独特的量化方法来论述现代嵌入式计算系统的设计，解释如何定义和实现性能、功耗和成本的量化目标。贯穿全书的实际应用使得本书对专业人员、研究人员和学生来说都是及时且非常有价值的资源。

第2版主要特点：

包含全新的一章，讨论信息物理系统（CPS）——将控制理论和嵌入式计算相结合的新兴智能系统。

讨论嵌入式计算的高级主题，包括针对嵌入式系统的热感知设计、可配置处理器、实时约束和功耗的软件优化、异构多处理器和嵌入式中间件。

深入讨论网络、可重配置系统、软硬件协同设计、安全和程序分析。