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ARM SoC体系结构 [ARM System-on-Chip Architecture]

[英] Steve Furber 著; 田泽,等 译
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内容简介

  介绍了一般微处理器核的设计原理、基于微处理器核的SoC设计的基本概念和方法,通过对ARM系列处理器核和CPU核的详尽描述,来说明微处理器及外围接口的设计原理和方法。同时也综述了ARM系列处理器核和最新ARM核的研发成果,以及ARM和Thumb编程模型,对SoC设计中涉及到的存储器层次、Cache、存储器管理、片上总线、片上调试和产品测试等主要问题进行了论述。在此基础上给出了几个基于ARM核的SoC嵌入式应用的实例。最后对基于异步设计的ARM核AMULET及异步SoC子系统AMULET3H的研究进行了介绍。
  本书的特点是将基于ARM微处理器核的SoC设计和实际嵌入式系统的应用集成于一体,对于基于ARM核的SoC设计和嵌入式系统开发者来说是一本很好的参考手册。可用作计算机科学技术与应用、电气工程、电子科学与技术专业本科生及硕士研究生的教材。也可作为从事集成电路设计的工程技术人员、基于ARM的嵌入式系统应用开发技术人员的参考书。

目录

第1章 处理器设计导论

1.1处理器体系结构和组织1
1.2硬件设计中的抽象3
1.3MU0--一个简单的处理器6
1.4指令集的设计11
1.5处理器设计中的权衡16
1.6精简指令集计算机20
1.7低功耗设计23
1.8例题与练习26

第2章 ARM体系结构

2.1Acorn RISC机器29
2.2体系结构的继承30
2.3ARM编程模型32
2.4ARM开发工具35
2.5例题与练习39

第3章 ARM汇编语言编程

3.1数据处理指令40
3.2数据传送指令45
3.3控制流指令51
3.4编写简单的汇编语言程序56
3.5例题与练习59

第4章 ARM的组织和实现

4.13级流水线ARM的组织62
4.25级流水线ARM的组织65
4.3ARM指令执行68
4.4ARM的实现71
4.5ARM协处理器接口83
4.6例题与练习85

第5章 ARM指令集

5.1引言87
5.2异常89
5.3条件执行92
5.4转移及转移链接(B,BL)指令94
5.5转移交换和转移链接交换(BX,BLX)指令96
5.6软件中断(SWI)指令98
5.7数据处理指令99
5.8乘法指令103
5.9前导0计数(CLZ--仅用于v5T体系结构)105
5.10单字和无符号字节的数据传送指令105
5.11半字和有符号字节的数据传送指令108
5.12多寄存器传送指令110
5.13存储器和寄存器交换指令(SWP)111
5.14状态寄存器到通用寄存器的传送指令112
5.15通用寄存器到状态寄存器的传送指令113
5.16协处理器指令115
5.17协处理器的数据操作116
5.18协处理器的数据传送117
5.19协处理器的寄存器传送118
5.20断点指令(BKPT--仅用于v5T体系结构)120
5.21未使用的指令空间120
5.22存储器故障122
5.23ARM体系结构的各种版本126
5.24例题与练习128

第6章 体系结构对高级语言的支持

6.1软件设计中的抽象129
6.2数据类型130
6.3浮点数据类型135
6.4ARM浮点体系结构139
6.5表达式143
6.6条件语句145
6.7循环148
6.8函数与过程150
6.9使用存储器154
6.10运行环境158
6.11例题与练习159

第7章 Thumb指令集

7.1CPSR中的Thumb指示位161
7.2Thumb编程模型162
7.3Thumb转移指令164
7.4Thumb软中断指令166
7.5Thumb数据处理指令167
7.6Thumb单寄存器数据传送指令169
7.7Thumb多寄存器数据传送指令171
7.8Thumb断点指令172
7.9Thumb的实现173
7.10Thumb的应用174
7.11例题与练习175


第8章 体系结构对系统开发的支持

8.1ARM存储器接口178
8.2AMBA总线185
8.3ARM参考外围规范189
8.4建立硬件系统原型的工具191
8.5ARM仿真器ARMulator192
8.6JTAG边界扫描测试结构193
8.7ARM调试结构198
8.8嵌入式跟踪202
8.9对信号处理的支持204
8.10例题与练习209

第9章 ARM处理器核

9.1ARM7TDMI210
9.2ARM8217
9.3ARM9TDMI220
9.4ARM10TDMI223
9.5讨论226
9.6例题与练习227

第10章 存储器层次

10.1存储器容量及速度228
10.2片上存储器229
10.3Cache230
10.4Cache设计示例235
10.5存储器管理240
10.6例题与练习243

第11章 体系结构对操作系统的支持

11.1操作系统简介245
11.2ARM系统控制协处理器248
11.3保护单元寄存器CP15249
11.4ARM保护单元251
11.5CP15 MMU寄存器252
11.6ARM MMU结构255
11.7同步260
11.8上下文切换261
11.9输入/输出262
11.10例题与练习266

第12章 ARM CPU核

12.1ARM710T/720T/740T267
12.2ARM810272
12.3StrongARM SA?110275
12.4ARM920T和ARM940T282
12.5ARM946E?S和ARM966E?S285
12.6ARM1020E286
12.7讨论289
12.8例题与练习291

第13章 嵌入式ARM的应用

13.1VLSI Ruby II先进通信处理器292
13.2VLSI ISDN用户处理器294
13.3OneCTM VWS22100 GSM芯片296
13.4爱立信VLSI蓝牙基带控制器300
13.5ARM7500和ARM7500FE303
13.6ARM7100306
13.7SA?1100310
13.8例题与练习313

第14章 AMULET异步ARM处理器

14.1自定时设计315
14.2AMULET1318
14.3AMULET2321
14.4AMULET2e323
14.5AMULET3326
14.6DRACO电信控制器329
14.7自定时系统的未来334
14.8例题与练习335

附录计算机逻辑337
术语342
参考文献347
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