本书作者都是长期从事微机系统原理、嵌入式系统、ASIC／SoC设计及通信系统设计的教学和科研的教师，在教学和科研实践中积累了丰富的工程设计经验，完成了大量国家及国际合作的嵌入式系统、ASIC／SoC等研发项目，取得了很好的社会和经济效益。本书中的技术专题，都力争与实际应用有机结合，所举的例子大多数是完整的，可操作的，甚至有的直接来自科研实践。

本书介绍了计算机系统各主要功能部件的组成原理及结构，通过具体性能分析，了解其基本设计方法。为了适应不同专业背景的读者对嵌入式计算机和微处理器系统设计的需求，本书以ARM微处理器为例，从数字逻辑设计出发，深入分析了计算机各主要功能部件、数据通道、微处理器及嵌入式系统的原理和结构，使读者掌握其基本原理和核心技术。本书剖析了指令集和硬件之间的接口关系，讲解了如何写出能直接与底层硬件交互的高效代码，最后讨论了嵌入式系统及SoC设计技术。

本书可作为高校通信工程、电子工程、自动控制、集成电路等相关专业本科生的微机原理、嵌入式系统、计算机系统设计等课程的教材，对相关三切人员也颇有裨益。

第1章 概述

 1.1 计算机发展

1.1.1 机械式计算机的启蒙时代

1.1.2 电子技术和半导体技术的诞生

 1.2 现代计算机系统

1.2.1 冯·诺依曼结构和哈佛结构

1.2.2 计算机组织的模型

1.2.3 CISC与RISC结构

1.2.4 流水线结构

1.2.5 存储器层次结构、高速缓存和虚拟存储器

1.2.6 多核处理器并行结构

 1.3 嵌入式系统

1.3.1 嵌入式系统的概念

1.3.2 嵌入式系统的特点

1.3.3 嵌入式系统的组成

1.3.4 嵌入式系统的发展趋势

 1.4 习题

第2章 计算机系统组成与工作原理

 2.1 计算机体系结构

2.1.1 冯·诺依曼体系结构

2.1.2 对冯·诺依曼体系结构的改进

 2.2 计算机组成原理

2.2.1 总线与接口

2.2.2 CPU组织

2.2.3 存储器组织

2.2.4 输入/输出组织

 2.3 计算机互连结构

2.3.1 总线要素

2.3.2 总线组织

2.3.3 总线仲裁

2.3.4 总线带宽

2.3.5 总线时序

2.3.6 串行总线

 2.4 模型机工作流程

 2.5 习题

第3章 微处理器体系结构及关键技术

 3.1 微处理器体系结构简介

3.1.1 CPU的功能和构成

3.1.2 微处理器体系结构简介

 3.2 指令系统设计

3.2.1 机器指令要素

3.2.2 指令格式

3.2.3 指令类型

3.2.4 寻址方式

3.2.5 指令系统设计

 3.3 随机逻辑体系结构

3.3.1 随机逻辑体系结构的特点

3.3.2 随机逻辑体系结构的操作

3.3.3 随机逻辑体系结构指令集的设计

 3.4 微码体系结构

3.4.1 微码体系结构的特点

3.4.2 微码机器操作

3.4.3 微码结构与随机逻辑结构的比较

 3.5 流水线体系结构

3.5.1 流水线体系结构的特点及性能

3.5.2 流水线结构的操作

3.5.3 流水线结构与微码结构的比较

 3.6 超标量体系结构

3.6.1 基本概念

3.6.2 超标量处理机的概念性结构

3.6.3 超标量结构的操作

3.6.4 超标量技术的应用

 3.7 习题

第4章 计算机总线接口技术

 4.1 接口设计基础

4.1.1 地址映射

4.1.2 地址译码

4.1.3 总线隔离

 4.2 主存储器接口设计技术

4.2.1 确定存储模块结构

4.2.2 分配地址空间

4.2.3 接口信号与时序设计

 4.3 外部设备接口设计技术

4.3.1 并行接口设计

4.3.2 串行接口设计

4.3.3 其他常用接口功能

 4.4 习题

第5章 ARM体系结构及指令系统

 5.1 ARM体系结构

5.1.1 ARM概述

5.1.2 ARM体系结构版本

5.1.3 ARM处理器系列

 5.2 ARM编程模型

5.2.1 数据类型

5.2.2 处理器运行模式

5.2.3 处理器工作状态

5.2.4 寄存器组织

5.2.5 异常

5.2.6 存储器格式和存储器映射I／O

5.2.7 中断延迟

5.2.8 复位

 5.3 ARM指令系统

5.3.1 ARM基本寻址方式

5.3.2 ARM指令集概述

5.3.3 指令的第二源操作数

 5.4 ARM指令集

5.4.1 数据处理指令

5.4.2 跳转指令

5.4.3 程序状态寄存器访问指令

5.4.4 加载／存储指令

5.4.5 异常产生指令

 5.5 Thumb指令集与ARM指令集的区别

 5.6 习题

第6章 ARM程序设计

 6.1 汇编器与汇编语言

 6.2 ARM汇编器支持的伪指令

6.2.1 符号定义伪指令

6.2.2 数据定义伪指令

6.2.3 汇编控制伪指令

6.2.4 其他常用的伪指令

6.2.5 宏和宏指令

 6.3 汇编语言的语句格式

6.3.1 在汇编语言程序中常用的符号

6.3.2 汇编语言程序中的表达式和运算符

 6.4 ARM汇编语言程序设计

6.4.1 汇编语言的程序结构

6.4.2 汇编语言的子程序及其调用

6.4.3 汇编语言程序实例

 6.5 ARM汇编语言与C／C++的混合编程

6.5.1 ARM工程

6.5.2 ARM程序框架

6.5.3 C与汇编之间的函数调用

6.5.4 C／C++语言和汇编语言的混合编程

 6.6 习题

第7章 基于ARM内核的微处理器芯片简介

 7.1 ARM926EJ.S处理器内核

7.1.1 ARM926EJ—S编程模型

7.1.2 存储器管理单元MMU

7.1.3 cache和写缓冲器

7.1.4 紧耦合存储器接口

7.1.5 总线接口单元

7.1.6 非高速缓存取指

7.1.7 指令存储器屏障

7.1.8 嵌入式跟踪宏单元

7.1.9 电源管理

 7.2 ARM9微处理器

7.2.1 飞思卡尔公司的MC9328MX21微处理器

7.2.2 Atmel公司的AT91SAM9263微处理器

7.2.3 三星公司S3C2440A微处理器

7.2.4 意法半导体公司的STR91x微处理器

 7.3 构造ARM微处理器最小硬件系统

7.3.1 电源模块

7.3.2 时钟模块

7.3.3 复位模块

7.3.4 存储器模块

7.3.5 JTAG调试接口

 7.4 习题

第8章 嵌入式系统设计

 8.1 嵌入式系统简介

 8.2 设计方法及设计流程

8.2.1 嵌入式系统设计的基本指导思想

8.2.2 嵌入式系统开发的基本流程

 8.3 嵌入式处理器

8.3.1 嵌入式处理器种类

8.3.2 嵌入式处理器的选择

 8.4 嵌入式软件系统

8.4.1 嵌入式软件系统结构

8.4.2 嵌入式软件工作流程

8.4.3 嵌入式操作系统概述

8.4.4 嵌入式操作系统的任务

8.4.5 嵌入式RTOS的关键技术指标

8.4.6 常用的嵌入式RTOS

 8.5 嵌入式操作系统的移植

8.5.1 嵌入式Linux操作系统简介

8.5.2 嵌入式Linux的移植过程

 8.6 嵌入式系统的测试

 8.7 习题

第9章 基于ARM微处理器核的SoC设计

 9.1 概述

 9.2 Soc设计

9.2.1 SoC的典型结构

9.2.2 SoC设计中的关键技术

9.2.3 SoC技术的优势

 9.3 SoC的片上总线

9.3.1 片上总线的特点

9.3.2 片上总线的接口标准

9.3.3  AMBA总线

 9.4 基于ARM内核的SoC系统设计

9.4.1 基于ARM的SoC结构

9.4.2 一种基于ARM内核的USB 2.0接口IP核的设计

 9.5 习题

附录A ASCII码表

附录B ARM实验系统简介

附录C AT91 SAM9263引脚排列及信号名称表

附录D S3C2440引脚排列及信号名称表

附录E MX21引脚排列及信号名称表

附录F ARM指令速查表及符号含义

附录G Linux常用命令表

参考文献