嵌入式系统的描述与设计

　　本书介绍嵌入式系统领域的基本概念以及实际的描述和设计方法，包括嵌入式系统设计的模型和体系结构、描述语言、系统划分、设计质量评估、描述细化以及系统级方法学等方面。讲解详细，实例丰富，有针对性地介绍了若干著名算法或解法，并解释每种方法的优缺点，还包括对该领域其他工作的综述，并提出尚未解决的一些问题。本书适合从事嵌入式系统设计和研究的工程技术人员、科研人员、高等院校计算机和电子信息工程专业的本科生和研究生。在过去的十年里，VLSI设计技术，特别是CAD产业，以异常迅猛的速度发展。这种快速的进展使得产业界能在更短的时间内设计和制造出复杂的专用集成电路和系统。本书综述了系统设计的基本概念，并提出了软件和硬件系统设计方法学的原理。可帮助投身于电子系统设计的人士跟上时代的步伐。本书特点●提出系统设计中的基本问题，讨论各种可用于捕获系统行为及其实现的概念●模型研究用来描述系统功能性的语言，以及通过模拟验证系统功能的各种问题为系统划分、评估及模型细化等提供了算法和技术的综述●将以上所有的主题结合起来，使之成为一个具有一致性的设计方法，其中还包括对系统设计的通用环境的讨论

　　DanielD.Gajski教授于宾夕法尼亚大学费城分校获得博士学位。他有十几年的从事数字电路、交换系统、巨型计算机设计以及在VLSI结构领域的从业经历。此后又在伊利诺伊大学厄巴纳-尚佩恩分校计算机科学系从事了10年的学术研究。目前他是加州大学艾尔温分校信息与计算机科学系、电子与计算机工程系的教授。他出版过多部专著。他的研究方向为嵌入式系统与信息技术、设计方法学与e设计环境、系统描述语言及CAD软件、设计科学。译者简介边计年清华大学计算机系教授，博士生导师。1970年毕业于清华大学自动控制系，毕业后在清华大学任教至今。他出版过多部专著和译著。研究方向为片上系统（SOC）的系统设计方法，包括系统描述、软硬件划分与通信综合、与布图结合的高层次综合、系统协同设计与验证等。

出版者的话
专家指导委员会
译者序
英文版序言
致谢
第1章引言
1.1设计表示
1.2抽象级别
1.3当前的设计方法学
1.4系统级方法学
1.5系统描述和设计
第2章模型与体系结构
2.1引言
2.2模型分类
2.3面向状态的模型
2.3.1有限状态机
2.3.2Petri网
2.3.3层次化并发有限状态机
2.4面向活动的模型
2.4.1数据流图
2.4.2流程图
2.5面向结构的模型
2.6面向数据的模型
2.6.1实体—关系图
2.6.2Jackson图
2.7异构模型
2.7.1控制/数据流图
2.7.2结构图
2.7.3程序设计语言模式
2.7.4面向对象的模型
2.7.5程序状态机
2.7.6队列模型
2.8体系结构分类
2.9专用体系结构
2.9.1控制器体系结构
2.9.2数据通路体系结构
2.9.3带数据通路的有限状态机
2.10处理器
2.10.1复杂指令集计算机
2.10.2精简指令集计算机
2.10.3向量机
2.10.4超长指令字计算机
2.11并行处理器
2.12结论
2.13练习
第3章系统描述语言
3.1引言
3.2概念模型的特性
3.2.1并发性
3.2.2状态迁移
3.2.3层次化
3.2.4程序结构
3.2.5行为完成
3.2.6通信
3.2.7同步
3.2.8异常处理
3.2.9非确定性
3.2.10时序
3.3嵌入式系统的描述要求
3.4描述语言综述
3.4.1VHDL
3.4.2Verilog
3.4.3HardwareC
3.4.4CSP
3.4.5Statecharts
3.4.6Argos
3.4.7SDL
3.4.8Silage
3.4.9Esterel
3.5Spec-Charts
3.5.1语言描述
3.5.2用SpecCharts描述嵌入式系统
3.5.3等价图形化表示
3.5.4语言的可扩展性
3.6结论和发展方向
3.7练习
第4章系统描述举例
4.1引言
4.2电话应答机
4.3用SpecCharts进行系统描述
4.4测试用例举例
4.5可执行系统描述的优点
4.6PSM模型的优势
4.6.1层次性
4.6.2状态迁移
4.6.3程序设计结构
4.6.4并行性
4.6.5异常处理
4.6.6完成
4.6.7状态分解和编码的等价性
4.7实验
4.7.1系统描述的获取比较
4.7.2系统描述的理解比较
4.7.3系统描述的量化比较
4.7.4设计质量比较
4.8结论
4.9练习
第5章转换成VHDL
5.1引言
5.2状态迁移
5.3消息传递通信
5.3.1阻塞式消息传递
5.3.2非阻塞式消息传递
5.4并发
5.4.1数据流
5.4.2分叉
5.5异常处理
5.6从程序状态机到任务
5.6.1概述
5.6.2算法
5.6.3时间调整
5.6.4综合
5.7结论和发展方向
5.8练习
第6章系统划分
6.1引言
6.2结构划分和功能划分
6.2.1结构划分
6.2.2功能划分
6.3划分中的问题
6.3.1系统描述抽象级别
6.3.2粒度
6.3.3系统组件的分配
6.3.4度量和评估
6.3.5目标函数和接近函数
6.3.6划分算法
6.3.7输出
6.3.8控制流程和设计者的参与
6.3.9典型系统配置
6.4基本划分算法
6.4.1随机映射
6.4.2层次化结群
6.4.3多级结群
6.4.4成组移动
6,4.5比率切割
6.4.6模拟退火
6.4.7遗传进化
6.4.8整数线性规划
6.5硬件功能划分
6.5.1Yorktown硅编译器
6.5.2BUD
6.5.3Aparty
6.5.4其他技术
6.6软硬件划分算法
6.6.1贪心算法
6.6.2爬山算法
6.6.3二分约束搜索算法
6.7系统功能划分
6.7.1Vulcan
6.7.2Cosyma
6.7.3SpecSyn
6.7.4其他技术
6.8折中的探索
6.9结论和发展方向
6.10练习
第7章设计质量评估
7.1引言
7.1.1精确性与速度
7.1.2评估的保真度
7.2质量度量
7.2.1硬件成本度量
7.2.2软件成本度量
7.2.3性能度量
7.2.4其他度量
7.3硬件评估
7.3.1硬件评估模型
7.3.2时钟周期评估
7.3.3控制步评估
7.3.4执行时间评估
7.3.5通信速率评估
7.3.6面积评估
7.3.7引脚评估
7.4软件评估
7.4.1软件评估模型
7.4.2程序执行时间
7.4.3程序存储大小
7.4.4数据存储大小
7.5系统级工具的评估技术
7.5.1BUD
7.5.2Aparty
7.5.3Vulcan
7.5.4SpecSyn
7.6结论和发展方向
7.7练习
第8章设计描述细化
8.1引言
8.2细化变量群组
8.2.1变量折叠
8.2.2存储地址转换
8.3通道细化
8.3.1通道和总线的表征
8.3.2问题的定义
8.3.3总线生成
8.3.4协议生成
8.4解决访问冲突
8.4.1仲裁模型
8.4.2仲裁方案
8.4.3仲裁器生成
8.5细化不兼容接口
8.5.1问题的定义
8.5.2通信协议描述
8.5.3接口进程生成
8.5.4协议兼容的其他方法
8.6细化软件/硬件接口
8.6.1目标体系结构
8.6.2变量分配
8.6.3接口生成
8.6.4数据访问细化
8.6.5控制访问细化
8.7结论和发展方向
8.8练习
第9章系统设计方法学
9.1引言
9.2基本概念
9.3设计方法学举例
9.3.1当前的惯例
9.3.2系统级方法学
9.4通用综合系统
9.4.1系统综合
9.4.2ASIC综合
9.4.3逻辑综合和时序综合
9.4.4物理设计
9.4.5软件综合
9.4.6系统数据库
9.5系统设计的概念化环境
9.6结论和发展方向
9.7练习
附录A应答机的自然语言描述
附录B应答机的SpecCharts描述
参考文献
术语解释
索引