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出版者:人民邮电

作者:张兴伟

出品人:

页数:263

译者:

出版时间:2006-5

价格:36.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787115146120

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摩尔定律下的数字孪生：新一代嵌入式系统架构与软件定义硬件的深度探索 图书名称： 摩尔定律下的数字孪生：新一代嵌入式系统架构与软件定义硬件的深度探索 内容简介： 本书旨在为电子工程师、系统架构师以及深入研究前沿嵌入式技术的研究人员，提供一份关于当前和未来嵌入式系统发展趋势的全面、深入的理论与实践指南。我们不再聚焦于单一器件的电路原理或特定领域（如手机通信芯片组）的维修与应用，而是将视角提升至整个系统层级，探索在摩尔定律趋缓的背景下，如何通过创新性的架构设计和软件定义硬件（SDH）范式，实现计算能力的指数级增长与系统灵活性的最大化。 本书共分为六大部分，覆盖了从底层硬件抽象到顶层系统集成与部署的完整生命周期。 --- 第一部分：异构计算时代的硬件基石重构 在传统的冯·诺依曼架构面临能效墙的今天，异构计算已成为提升性能的主流方向。本部分详细剖析了新一代嵌入式处理器平台的设计哲学。 1.1 混合架构处理器（HAP）的演进与功耗优化： 深入探讨了大小核（Big.LITTLE, ARM DynamIQ等）在调度策略上的精妙平衡。重点分析了如何通过硬件级的电源门控（Power Gating）和时钟阈值调整，实现毫秒级的功耗状态切换。我们将对比基于RISC-V的定制化核心与成熟的商业IP核在特定任务卸载（Task Offloading）中的性能差异与生态成熟度。 1.2 专用加速器与可重构逻辑： 本章聚焦于为特定算法（如AI推理、信号处理、视频编解码）定制的硬件加速器（Accelerator）的设计范式。详述了FPGA、eFPGA（嵌入式FPGA）以及新型类脑计算芯片（Neuromorphic Chips）在延迟敏感型应用中的集成挑战与实现路径。特别关注如何利用高带宽内存（HBM/HMC）技术，打破数据在处理器与加速器之间传输的“内存墙”。 1.3 片上系统（SoC）的安全与信任根（RoT）： 随着嵌入式设备日益联网，安全已不再是附加功能，而是核心架构要求。本书系统性地介绍了可信执行环境（TEE，如TrustZone）的硬件隔离机制、物理不可克隆函数（PUF）在密钥生成中的应用，以及针对侧信道攻击（Side-Channel Attacks）的硬件防御措施，包括掩蔽（Masking）技术和噪声注入。 --- 第二部分：软件定义硬件（SDH）的理论与实践 软件定义硬件是实现未来系统灵活性的关键。本部分将系统地介绍如何通过软件层面对底层硬件进行抽象、配置和动态重构。 2.1 硬件抽象层（HAL）的下一代设计： 超越传统的设备驱动模型，我们探讨了基于DDS（Data Distribution Service）或类似发布/订阅模型的统一接口层，用于管理高度动态化的异构资源池。分析了如何利用零拷贝（Zero-Copy）技术和基于RDMA（Remote Direct Memory Access）的内存语义，优化跨芯片和跨节点的通信延迟。 2.2 领域特定语言（DSL）与编译器技术： SDH的实现高度依赖于高效的编译器工具链。本章详细介绍了如何设计面向特定领域（如传感器融合、边缘AI）的DSL，并通过LLVM/MLIR等现代编译器基础设施，实现对底层异构硬件的自动并行化和优化代码生成。我们将着重讲解张量编译器（Tensor Compilers）的内在工作原理。 2.3 硬件的运行时配置与固件更新： 讨论了如何在不中断系统服务的前提下，安全、原子性地更新硬件配置和固件。这包括A/B分区机制、差分更新算法，以及基于区块链或安全哈希的固件验证流程，以应对大规模物联网部署中的远程升级需求。 --- 第三部分：面向边缘智能的系统级设计 嵌入式系统正以前所未有的速度向边缘迁移，对低延迟和高能效提出了极端要求。 3.1 联邦学习（Federated Learning）的硬件支撑： 探讨了在资源受限的边缘设备上，如何高效地执行模型训练的聚合步骤。这包括对加密同态运算（Homomorphic Encryption）加速器的需求分析，以及如何在SoC内部实现高效的梯度交换与隐私保护机制。 3.2 时间敏感网络（TSN）与实时性保证： 对于工业控制、自动驾驶等关键任务系统，确定性通信至关重要。本书深入剖析了TSN标准如何与嵌入式操作系统（RTOS）内核（如FreeRTOS、Zephyr）深度耦合，实现端到端严格的抖动（Jitter）控制和故障隔离。 3.3 传感器融合与多模态数据处理流水线： 分析了如何设计一个统一的数据摄取流水线，以同步处理来自视觉（Camera）、雷达（Radar）、激光雷达（LiDAR）以及环境传感器的数据。重点讨论了基于事件驱动（Event-Driven）的异步处理架构，以最小化数据冗余和处理延迟。 --- 第四部分：系统级仿真、建模与数字孪生 在物理原型制作成本高昂的今天，构建精确的系统级数字孪生模型是加速开发周期的核心策略。 4.1 跨域模型的集成与验证： 介绍如何使用SystemC、TLM（Transaction Level Modeling）以及更高级别的UVM/eRM方法，对包含CPU、GPU、DMA控制器和外部I/O的完整系统进行行为级和寄存器传输级仿真。重点在于建立跨越不同抽象层次（从系统到电路）的验证平台。 4.2 性能预测与瓶颈分析的数学框架： 本书提供了一套基于队列论和性能张量分析的方法，用于在设计早期阶段预测系统在不同负载下的延迟和吞吐量。这套框架允许架构师在不依赖具体芯片实现的情况下，评估不同内存带宽或总线仲裁策略的优劣。 4.3 孪生模型的闭环反馈机制： 探讨了如何将部署在真实硬件上的遥测数据（Telemetry Data）用于校准和精化数字孪生模型，从而实现“模型即服务”（Model as a Service）。这对于预测性维护和OTA（Over-The-Air）部署的风险评估至关重要。 --- 第五部分：前瞻性计算范式与新兴接口 本书的最后一部分展望了未来十年嵌入式系统可能采用的计算模型和人机交互接口。 5.1 类脑计算（Neuromorphic Computing）的系统集成： 深入分析了脉冲神经网络（SNN）的硬件实现特点，以及如何将这类事件驱动的计算单元与传统冯·诺依曼系统进行有效协同。重点讨论了其在超低功耗模式识别中的潜力。 5.2 神经形态接口与非侵入式传感： 探讨了基于脑机接口（BCI）和高保真触觉反馈技术（Haptic Feedback）在下一代人机交互中的应用潜力，以及这些接口对底层嵌入式处理器的实时数据流和控制带宽提出的新要求。 5.3 内存计算（Processing In-Memory, PIM）的架构挑战： 详细分析了将计算逻辑直接集成到存储单元（如SRAM、RRAM）中的PIM技术，如何从根本上消除数据搬运的开销。讨论了当前PIM技术在精度、编程模型和大规模集成上面临的工艺成熟度挑战。 本书的深度和广度，确保了读者不仅理解当前主流嵌入式系统的“如何工作”，更能洞察未来系统架构的“如何演进”。这是一本面向下一代产品定义的硬核参考书。

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作为一个对手机内部构造一直充满好奇心的普通用户，我之前尝试阅读过一些手机维修方面的书籍，但往往因为过于专业的技术术语和抽象的电路图，而感到力不从心。直到我接触到《英飞凌芯片组手机电路原理与维修》这本书，我才真正感受到学习的乐趣。《英飞凌芯片组手机电路原理与维修》这本书，最大的优点在于它将复杂的电子原理，用一种清晰易懂的方式呈现出来。作者在讲解时，并没有直接抛出枯燥的公式和图表，而是从最基础的信号概念入手，逐步深入到各个功能模块的工作原理。比如，在介绍手机的通信功能时，作者先讲解了无线电波是如何产生的，然后才详细阐述了基带芯片、射频芯片等是如何协同工作，实现信号的收发和处理的。这种循序渐进的讲解方式，让我能够很好地理解其中的逻辑。而且，书中包含的大量实例，让那些抽象的原理变得具体生动。我最喜欢的部分是关于电池管理和充电电路的讲解，作者通过图文并茂的方式，展示了充电过程中电流、电压的变化，以及电池保护电路是如何工作的。这让我对手机的续航和安全有了更深的认识。虽然我不是专业维修人员，但通过阅读这本书，我对手机的内部构造和工作原理，有了一个全新的、更深入的理解，这对于我日常使用手机，甚至在遇到一些小问题时，都能让我更加从容。

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对于我这样一名在手机维修一线摸爬滚打多年的技术人员来说，找到一本真正有价值、有深度的技术书籍，如同寻宝一般。这次偶然的机会接触到《英飞凌芯片组手机电路原理与维修》，让我眼前一亮，可以说是相见恨晚。这本书最打动我的地方，在于它对英飞凌芯片组手机电路原理的讲解，是如此的细致入微，又如此的融会贯通。作者并没有仅仅停留在元件的简单介绍，而是深入到了各个模块的协同工作机制，以及信号在电路中的流转过程。比如，在分析主板供电模块时，作者详细阐述了从充电IC到电池管理IC，再到各个降压/升压模块的层层供电逻辑，以及它们是如何根据不同硬件的需求，精确地输出不同电压和电流的。这对于理解手机的稳定运行至关重要。同时，书中穿插的大量实际维修案例，更是让我受益匪浅。这些案例并非空穴来风，而是基于作者丰富的实践经验，针对英飞凌芯片组手机中常见的疑难杂症，进行了深入的剖析。我记得有一次，我遇到了一台手机，屏幕偶尔会出现闪烁，尝试了很多方法都无济于事。后来，我翻到书中关于屏幕显示驱动部分的讲解，其中提到了一个关于显示排线接触不良可能导致的此类问题。我按照书中描述的方法，对排线进行了仔细的清洁和加固，果然解决了这个问题。这种“对症下药”的指导，让我感到无比的实用和感激。

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在我多年的技术生涯中，阅读过不少技术书籍，但《英飞凌芯片组手机电路原理与维修》这本书，无疑是其中最让我感到振奋的一本。它的价值，不仅仅在于它对英飞凌芯片组手机电路的全面讲解，更在于它所蕴含的深度思考和实践智慧。作者在对电路进行分析时，展现了非凡的洞察力，他能够从宏观的角度把握整体架构，又能从微观的细节处挖掘问题的根源。我尤其欣赏书中关于“信号完整性”和“功耗管理”的章节，这些都是当今电子产品设计中至关重要的环节，而作者在这些方面的讲解，既有理论的深度，又有实践的指导意义。例如，在分析功耗时，作者详细阐述了CPU、GPU、PMU等核心部件在不同工作模式下的功耗特性，以及如何通过软件和硬件的协同优化，来降低整体功耗。书中的维修案例，更是我最看重的部分。这些案例都非常贴近实际，而且作者在分析故障原因时，逻辑严谨，推理过程清晰，并且提供了详细的维修步骤和注意事项。我记得之前处理过一个手机，出现不定时关机的问题，尝试了很多方法都未能解决。后来，在书中找到一个关于CPU过热保护机制的讲解，我根据书中的建议，对CPU散热系统进行了检查和优化，问题最终得到了解决。这种“授人以渔”式的教学，让我受益终生。

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坦白说，我是一名对电子工程和手机硬件领域充满好奇的学习者，但我之前接触到的很多资料都显得过于理论化，或者更新不及时，让我很难找到一个切入点。直到我读了《英飞凌芯片组手机电路原理与维修》，我才真正找到了那种“豁然开朗”的感觉。这本书最吸引我的地方在于，它能够将那些看起来复杂到令人望而生畏的电路原理，通过清晰的逻辑、生动的讲解，变得触手可及。作者在处理英飞凌芯片组的手机电路时，并没有简单地堆砌数据手册上的信息，而是站在一个工程师的角度，去剖析这些电路的设计思路和工作流程。比如，在讲解CPU与内存之间的通信时，作者不仅解释了数据总线和地址总线的作用，还深入分析了内存控制器是如何管理数据读写的，以及缓存的作用是如何提高整体性能的。这种深度的挖掘，让我对手机的“大脑”有了更直观的认识。更重要的是，书中将理论与实践完美地结合。大量的维修案例，都是从实际出发，分析故障原因，并给出详细的维修步骤。我印象深刻的是，书中关于功耗异常的故障分析，作者详细列举了多种可能导致功耗过高的原因，并且提供了相应的测量方法和判断依据。通过学习这些案例，我不仅学会了如何去解决具体的故障，更重要的是，我学会了一种分析和解决问题的思维方式。这本书的语言也十分易懂，即使是一些涉及到专业术语的地方，作者也总是会给出详细的解释，让我能够轻松地理解。

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作为一个长期从事电子产品研发的工程师，我深知一本高质量的技术书籍对于技术人员的价值。《英飞凌芯片组手机电路原理与维修》这本书，无疑是我近期阅读过的最令人印象深刻的一本。它并非只是对英飞凌芯片组手机电路的简单罗列，而是对这些电路进行了深入的剖析和独到的解读。作者在讲解时，展现了深厚的理论功底和丰富的实践经验。他能够将英飞凌芯片组内部复杂的逻辑架构，如CPU、GPU、DSP以及各种通信模块之间的相互作用，梳理得井井有条。尤其是在分析功耗优化和信号完整性方面，这本书提供了许多前沿的思路和解决方案。我特别欣赏书中关于电源管理单元（PMU）的讲解，作者详细阐述了PMU是如何通过精密的电压和电流控制，来满足不同硬件模块的需求，以及在不同工作状态下，如何实现最优化的功耗分配。此外，书中还收录了大量实际的维修案例，这些案例都非常有代表性，并且作者在分析故障时，采用了严谨的逻辑推理和科学的测量方法，这对于我们解决实际工程问题，提供了宝贵的借鉴。通过阅读这本书，我不仅巩固和深化了对英飞凌芯片组手机电路的理解，还从中学习到了许多新的技术理念和方法论。

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作为一名在手机维修行业摸爬滚打多年的老兵，见过的技术资料不计其数，但真正能够让我眼前一亮、爱不释手的，实属罕见。这次的《英飞凌芯片组手机电路原理与维修》，绝对是其中的佼佼者。它的价值，体现在多个维度上。首先，这本书的深度是惊人的。它没有停留在表面，而是深入到了英飞凌芯片组的内部工作机制，比如CPU、GPU、PMU等核心处理单元之间是如何通过总线进行数据交换，又是如何通过电源管理单元进行精细化的功耗控制。作者在讲解时，经常会穿插一些关于芯片设计理念的介绍，让我明白为什么英飞凌会采用这样的设计，以及这种设计在实际应用中会带来什么样的优缺点。其次，这本书的实用性极强。书中的维修案例，都是基于真实世界的手机故障，而且作者在讲解时，会非常细致地描述故障现象、可能的原因分析，以及最终的维修步骤。我尤其欣赏书中关于“诊断思维”的培养。作者不是直接给出“换这个”的答案，而是引导读者一步步地分析，从现象到本质，从可能的故障点到最终的确认。例如，对于一些反复出现的疑难杂症，书中会提供一套系统的排查流程，通过测量关键信号、检查关键电容电阻等，来缩小故障范围。我记得之前处理过一台经常出现屏幕花屏的机器，尝试了很多方法都不奏效，后来翻到书中关于显示驱动电路的章节，注意到作者提到了一个关于背光驱动IC与主板通信异常的案例，我按照书中描述的测量方法，果然发现了一个微小的电容虚焊，修复后问题迎刃而解。这种“授人以渔”式的教学方式，让我受益终生。

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这本书的出现，简直就是为我这样的手机维修爱好者量身定做的！我之前虽然对手机硬件有些兴趣，但总是觉得无从下手，尤其是那些复杂的电路图，看起来就像天书一样。《英飞凌芯片组手机电路原理与维修》这本书，彻底改变了我的看法。作者的讲解方式非常独特，他没有直接跳到那些晦涩的专业术语，而是从最基础的信号概念开始，一点点地构建起一个完整的手机电路体系。我最喜欢的部分是关于射频通信部分的讲解，作者用非常形象的比喻，解释了信号是如何在空气中传播，以及手机的射频前端是如何接收和发送这些信号的。这让我对手机的“打电话”和“上网”过程有了前所未有的清晰认识。而且，书中还包含了大量的实际维修案例，这些案例都非常接地气，而且作者在讲解时，不仅给出了故障现象，还详细分析了故障原因，以及提供了具体的维修步骤。我记得有一次，我的手机突然无法连接Wi-Fi，尝试了很多方法都无效。后来，我翻到书中关于Wi-Fi模块的讲解，按照作者提供的排查方法，检查了Wi-Fi模块的供电和数据接口，果然发现了一个微小的虚焊点，修复后Wi-Fi就恢复正常了。这种“一步到位”式的指导，让我觉得学习过程充满了成就感。

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这本书实在太让我惊喜了！作为一名刚入行不久的手机维修新手，我一直在寻找一本能够系统性地讲解手机电路原理，并且能提供实际维修指导的书籍。市面上相关的书籍不少，但很多要么过于理论化，要么内容陈旧，要么就是泛泛而谈，很难真正解决实际问题。直到我遇到了《英飞凌芯片组手机电路原理与维修》，我感觉我的学习之路豁然开朗。这本书的作者显然对英飞凌芯片组的手机电路有着极其深入的研究和独到的见解。它不仅仅是简单地罗列电路图和元件符号，而是从最基础的供电、基带、射频、存储等核心模块入手，层层递进地剖析其工作原理。最令我印象深刻的是，书中对每个模块的讲解都非常细致，例如在介绍电源管理模块时，不仅解释了LDO、DC-DC转换器等元器件的作用，还详细阐述了它们是如何协同工作，为手机各个部分提供稳定电源的。更重要的是，作者在讲解理论的同时，巧妙地融入了大量的实际维修案例和技巧。书中有大量的实拍电路板图，配合着详细的元件标记和测量点，让我能够直观地理解电路的布局和关键节点的信号特征。当我遇到实际维修难题时，我常常会翻开这本书，对照着电路图和维修经验，很快就能找到问题的症结所在。例如，之前我遇到过一个经常死机的手机，查了很多资料都找不到头绪，后来在书中找到了一个关于CPU时钟信号异常的讲解，我根据书中提供的测量方法，果然发现了一个微小的虚焊点，修复后手机就彻底解决了死机问题。这种理论与实践紧密结合的教学方式，对于我们这些需要快速提升技能的维修人员来说，简直是福音。而且，这本书的语言风格也十分贴切，通俗易懂，没有使用过多晦涩难懂的专业术语，即使是初学者也能很快理解。每次阅读，都感觉像是在和一位经验丰富的老师面对面交流，受益匪浅。

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老实说，当初选择这本书，纯粹是抱着试试看的心态，因为我之前接触过一些关于芯片组的资料，但总感觉少了点什么。没想到，《英飞凌芯片组手机电路原理与维修》这本书给了我巨大的惊喜。它不仅仅是一本技术手册，更像是一本修行宝典。作者的逻辑思维非常清晰，他能够将极其复杂的电路系统，拆解成一个个逻辑清晰、易于理解的部分。比如，他并没有直接跳到某个具体的故障排除，而是先花了大篇幅讲解了信号的传输路径、电平变化以及各个模块之间的耦合关系。这一点非常重要，因为只有理解了“为什么”，才能更好地去“怎么做”。书中对于各种测试仪器，比如示波器、万用表等的使用方法，以及在不同电路节点上的测量技巧，都有非常详细的指导。我记得有一次，遇到一个信号收发异常的问题，一开始我只是盲目地更换了几个认为是关键的射频元件，结果一点效果都没有。后来，我翻到书中关于射频信号链路分析的部分，按照作者的指导，在几个关键的测试点进行了信号强度和波形的测量，这才发现原来是射频前端的某个级联放大器出现了衰减，而并非简单的元件损坏。这种由浅入深、由整体到局部的分析方法，极大地提升了我解决问题的效率。而且，书中对英飞凌芯片组特有的设计思路和一些“隐藏”的优化设计，也有独到的解读，这让我对这类芯片有了更深刻的认识。这本书的内容更新也比较及时，收录了一些较新的机型和技术，虽然无法涵盖所有，但其核心原理的讲解，对理解更广泛的手机电路设计非常有帮助。读这本书，我不仅学会了如何去“修”，更学会了如何去“看”，如何去“理解”，这是一种质的飞跃。

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拿到《英飞凌芯片组手机电路原理与维修》这本书，我最大的感受就是“专业”。它不是那种泛泛而谈、充斥着模糊概念的书籍，而是真正地深入到英飞凌芯片组手机电路的核心。作者的专业功底毋庸置疑，他对电路的理解，对芯片内部架构的把握，都达到了炉火纯青的地步。我尤其喜欢书中关于电源管理和基带通信部分的讲解。在讲解电源管理时，作者不仅详细介绍了各种升压、降压、稳压IC的工作原理，还结合实际电路图，说明了它们是如何被集成到手机主板上，以及在不同工作模式下，功耗是如何被动态调整的。而基带通信部分，更是让我大开眼界，从天线、射频前端、中频处理到基带芯片，作者都进行了极其细致的梳理，解释了信号是如何被接收、处理，又是如何被编码、传输的。书中还列举了许多实际的维修案例，这些案例都非常有代表性，而且作者在分析故障原因时，逻辑严谨，推理过程清晰。例如，书中有一个关于手机信号不稳定、漏接电话的案例，作者通过分析射频信号链路的增益和损耗，最终定位到了一个射频开关元件的微小故障。这种“刨根问底”的解决问题方式，让我学到了很多宝贵的经验。而且，这本书的排版也十分精良，电路图清晰易读，文字说明简洁明了，配合着大量的插图和表格，使得整个阅读过程非常顺畅。对于我这样希望在手机维修领域深入发展的人来说，这本书无疑是一本不可多得的宝藏。

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