Performance Measurement And Optimization for Embedded Systems Designs

Performance Measurement And Optimization for Embedded Systems Designs pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Butterworth-Heinemann
作者:Klein, Russell/ Moona, Rajat
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:
价格:49.95
装帧:Pap
isbn号码:9780123708557
丛书系列:
图书标签:
  • 开发技术
  • 嵌入式系统
  • 性能测量
  • 性能优化
  • 系统设计
  • 硬件性能分析
  • 软件性能分析
  • 功耗优化
  • 实时系统
  • 测试与验证
  • 嵌入式软件
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具体描述

好的,这是一本关于嵌入式系统设计的图书简介,内容详实,重点突出,且不涉及您提到的具体书名《Performance Measurement and Optimization for Embedded Systems Designs》中的内容。 --- 书名:深度嵌入式系统架构与实时操作系统实现 简介: 在当今的数字化浪潮中,嵌入式系统已不再是简单的微控制器应用,而是驱动物联网、自动驾驶、工业自动化和智能医疗等前沿技术的核心引擎。《深度嵌入式系统架构与实时操作系统实现》旨在为工程师、研究人员以及高阶学生提供一套全面、深入且实用的指南,聚焦于构建高性能、高可靠性及强实时性的嵌入式系统所需的基础理论、设计范式与工程实践。 本书的核心目标是解构现代复杂嵌入式系统的内部机制,从硬件层面的选择与接口设计,到软件层面的操作系统内核、驱动开发以及系统级集成。我们摒弃了对基础C语言或单片机编程的重复介绍,而是直接深入到复杂系统的挑战与解决方案之中。 第一部分:现代嵌入式硬件平台解析 本部分首先建立对异构计算环境的深刻理解。我们详细探讨了当前主流的嵌入式处理器架构,包括高性能的Cortex-A系列多核处理器、低功耗的Cortex-M系列微控制器,以及专用于特定任务的DSP和FPGA。 系统级芯片(SoC)的内部结构: 深入剖析片上系统的核心组件,包括CPU集群、内存子系统(Cache一致性、TLB管理)、专用加速器(如GPU/NPU)与外部总线接口(如AXI、AHB)。重点分析了内存屏障、缓存一致性协议在多核系统中的重要性及编程陷阱。 关键外设接口设计与驱动开发: 我们不仅讲解了标准接口如SPI、I2C、UART,更侧重于高速、高带宽接口如PCIe、USB 3.0/Type-C以及以太网MAC的硬件特性和驱动程序设计。书中提供了大量的时序图和寄存器级操作实例,帮助读者理解硬件手册背后的真实行为。 电源管理与功耗优化: 探讨了在电池供电或能效敏感的系统中,如何利用动态电压与频率调节(DVFS)、时钟门控和睡眠模式等技术来平衡性能与功耗。这部分内容结合了实际的电源管理单元(PMU)编程模型进行阐述。 第二部分:实时操作系统(RTOS)内核深入剖析 RTOS是实现确定性行为和满足严格时间约束的关键。本书将RTOS的理论知识提升到内核源码分析的层面,帮助读者理解“实时性”是如何在代码级别得以保障的。 任务调度机制的演进: 全面覆盖固定优先级、轮转、抢占式调度,并重点分析了Linux内核中CFS(完全公平调度器)的原理及其在非硬实时场景中的应用。对于硬实时系统,则详细解析了速率单调算法(RMS)和最早截止时间优先(EDF)算法的实现细节与局限性。 同步与互斥机制的陷阱: 详细分析了信号量、互斥锁、事件标志、消息队列等并发原语的工作原理。特别关注了优先级继承和优先级天花板协议,解释了如何避免经典的优先级反转问题,这是构建健壮实时系统的基石。 中断处理与延迟分析: 深入研究中断服务程序(ISR)的设计范式,如何平衡ISR的处理时间和任务切换的开销。书中包含了对中断延迟(Interrupt Latency)和上下文切换时间(Context Switch Time)的量化分析方法。 第三部分:驱动程序设计与系统集成 本部分聚焦于软件栈与硬件的桥梁——设备驱动程序,以及如何将所有组件高效地集成到一个稳定运行的系统中。 模块化驱动架构: 讲解了现代操作系统(如Linux或VxWorks)中驱动程序的层次结构,包括用户空间接口、内核空间逻辑和硬件抽象层(HAL)。探讨了内存映射I/O(MMIO)的使用、DMA(直接内存访问)的配置与同步机制,以最大限度地减少CPU干预。 内存管理与虚拟化: 针对复杂的嵌入式系统,内存管理至关重要。本书详细阐述了页表管理、地址转换过程,并介绍了在嵌入式Linux中如何使用Cgroups和namespaces来隔离和管理资源。对于需要运行多个操作系统的场景,也涵盖了基础的虚拟化技术和Hypervisor的选择。 系统级调试与可靠性工程: 探讨了在目标硬件上进行低级别调试的技术,包括JTAG/SWD接口的使用、逻辑分析仪的配合应用。强调了故障注入测试(Fault Injection Testing)、看门狗定时器(WDT)的有效配置,以及如何设计自恢复(Self-Recovery)机制,以满足高可靠性应用的标准。 目标读者: 本书假定读者已经具备扎实的C/C++编程基础,并对数字逻辑和微处理器基本概念有所了解。它特别适合于从事嵌入式Linux内核开发、实时系统工程师、系统级软件架构师,以及希望深入理解其所用嵌入式平台“黑盒子”内部工作原理的高级学习者。通过本书的学习,读者将能够设计、实现和调试出具有高确定性和高稳定性的下一代嵌入式解决方案。

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读后感

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用户评价

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当看到“Performance Measurement And Optimization for Embedded Systems Designs”这个标题时,我的脑海中立刻浮现出无数个关于如何让我的嵌入式产品跑得更快、更省电、更稳定的画面。我尤其关心的是这本书在“优化”方面的深度和广度。在嵌入式领域,优化往往需要在非常有限的硬件资源和严格的功耗预算下进行,这使得优化工作充满了挑战。我希望这本书能够提供一套行之有效的优化流程,而不仅仅是零散的技巧。例如,它能否详细讲解如何识别性能瓶颈,是CPU瓶颈、内存瓶颈,还是I/O瓶颈?它能否提供系统性的方法来分析这些瓶颈,并给出相应的解决方案?我期待书中能包含各种各样的优化技术,从底层的汇编语言优化,到高级的算法和数据结构优化,再到操作系统和驱动程序的调优。特别是针对嵌入式系统常见的实时性要求,我希望书中能有关于如何优化中断处理、任务调度和进程间通信的深入探讨。此外,对于功耗优化,这是嵌入式系统的一个关键指标,我希望书中能提供详细的功耗分析和优化方法,比如如何通过降低时钟频率、关闭不使用的外设、采用低功耗模式等方式来延长电池寿命。更重要的是,我希望这本书能够教会我如何平衡不同的优化目标,例如,如何在提高性能的同时,尽量保持功耗的降低,或者如何在有限的内存资源下实现复杂的功能。

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“Performance Measurement And Optimization for Embedded Systems Designs”这个书名,像是一盏指路明灯,照亮了我一直在探索的方向。在嵌入式系统的开发过程中,性能问题总是如影随形,而如何有效地度量和优化这些性能,是我持续学习和实践的重点。我尤其对书中关于“度量”的部分充满了期待。我希望它不仅仅是简单地介绍一些性能计数器或者剖析工具,而是能深入讲解如何构建一个完整的性能度量体系。这意味着,它需要教会我如何根据不同的嵌入式应用场景,例如实时控制系统、数据采集系统、通信模块等,来确定最关键的性能指标,并设计相应的度量方案。例如,对于一个需要极低延迟的实时控制系统,如何精确地度量从输入信号产生到输出动作完成的总延迟,并且要考虑到各种潜在的干扰因素?对于一个高吞吐量的数据处理系统,如何有效地度量数据处理的速度和资源占用,并识别出效率低下的环节?我希望书中能提供具体的方法和案例,展示如何利用示波器、逻辑分析仪、性能分析工具等硬件和软件资源,来获取有价值的性能数据。同时,我也期待书中能包含对这些度量数据的深入分析技巧,比如如何通过图形化展示、统计分析等方式,快速定位性能瓶颈,并理解其根本原因。

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“Performance Measurement And Optimization for Embedded Systems Designs”这个书名,对我来说,简直就是工作中的“圣经”。我经常会遇到这样的情况:辛辛苦苦开发出来的嵌入式系统,在实际运行中却总是达不到预期的性能指标,要么反应迟钝,要么功耗过高,要么不稳定。而如何有效地诊断和解决这些问题,是我一直在探索的难题。我希望这本书能在“性能度量”部分,提供一套非常详尽的指导。它需要告诉我,在不同的嵌入式应用场景下,我们应该关注哪些最关键的性能指标?比如,对于一个实时性要求极高的控制系统,我们应该如何度量它的响应时间、抖动?对于一个需要处理大量数据的系统,我们又应该如何度量它的吞吐量和延迟?我希望书中能够推荐各种实用的度量工具和技术,无论是硬件级别的示波器、逻辑分析仪,还是软件层面的性能分析器、剖析工具,都能有所涵盖。更重要的是,我希望它能教会我如何从收集到的海量性能数据中,提炼出有价值的信息,准确地定位性能瓶颈,并理解其根本原因。很多时候,我们花费了大量时间去优化,结果却不尽如人意,这很大程度上是因为我们对问题的度量不够精确,或者根本就没有找到问题的本质。

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读到“Performance Measurement And Optimization for Embedded Systems Designs”这个书名,我的思绪一下子就被拉到了那些深夜苦苦 Debug 的场景,以及产品发布前夕,产品经理和市场部同事们不断催促“还能再快点吗?”的压力。嵌入式系统的优化,在我看来,绝不仅仅是简单地调整几行代码那么简单,它是一个系统工程,需要从硬件到软件,从算法到架构,方方面面都进行深入的考量。这本书,如果能真正做到“优化”,我首先期待的是它能提供一套系统性的优化框架。也就是说,它不应该只是零散的技巧罗列,而是能教会我如何从宏观到微观,一步步地找出性能提升的空间。比如,它能不能详细讲解如何根据应用的需求,来定义和权衡不同的性能目标?是追求极致的低延迟,还是更高的吞吐量?是极低的功耗,还是在有限的资源下实现复杂的功能?这些权衡本身就充满了学问。然后,我希望它能深入到具体的优化策略,比如指令级并行、缓存优化、内存访问模式的改进、中断处理的优化、多线程/多进程的调度策略等等。更重要的是,我希望它能教会我如何识别这些优化机会,并提供相应的工具和方法来验证优化的效果。很多时候,我们做了优化,却发现性能提升微乎其微,甚至因为引入了额外的复杂度而导致了新的问题。所以,这本书能否提供一种“量化”的优化思路,让我在动手优化之前,就能大概预估收益,并有一个清晰的验证路径,这对我来说至关重要。我特别渴望看到书中能有关于“权衡”的讨论,因为在嵌入式领域,几乎所有的优化都是在不同性能指标之间的权衡,例如,牺牲一定的内存空间来换取更快的执行速度,或者在功耗和性能之间找到一个最佳平衡点。

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“Performance Measurement And Optimization for Embedded Systems Designs”,光是这个名字就让我感觉非常实用,而且非常贴合我日常的工作。我一直觉得,嵌入式系统的设计,很多时候就是在资源极其有限的环境下,追求极致的性能。而“性能度量”和“优化”这两个词,正是解决这个问题的核心。我希望这本书能够深入讲解如何对嵌入式系统进行有效的性能度量。这意味着,它需要告诉我,在不同的嵌入式应用场景下,我们应该关注哪些关键的性能指标?比如,对于一个实时控制系统,我们应该关注哪些与时间相关的指标?对于一个功耗敏感的物联网设备,我们又应该如何去度量和评估它的能耗?我希望书中能提供一套完整的度量框架,并且介绍各种实用的度量工具和技术,从底层的硬件调试工具,到上层的软件性能分析工具,都能有所涉及。更重要的是,我希望它能教会我如何解读这些度量数据,如何从纷繁复杂的数据中找出问题的症结所在。很多时候,我们虽然能够收集到一些性能数据,但却不知道这些数据意味着什么,也无法从中提炼出有价值的优化方向。所以,这本书能否在这方面给我启发,将是我衡量其价值的重要标准。

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这本书的名字,“Performance Measurement And Optimization for Embedded Systems Designs”,直击我内心深处的痛点。在嵌入式开发的日常中,我经常会遇到这样的情况:产品的功能实现了,但性能却不尽如人意,要么运行缓慢,要么功耗惊人,要么响应迟钝。而如何有效地改进这些问题,往往需要花费大量的时间和精力去摸索。我希望这本书能在“优化”方面提供一套系统性的指导。首先,它应该能够教会我如何识别性能瓶颈,是CPU的计算能力不足?是内存访问速度太慢?是I/O通信效率低下?还是算法本身不够高效?我希望书中能提供各种工具和技术,帮助我准确地定位这些瓶颈。其次,它应该能够提供丰富的优化策略,不仅仅是那些陈词滥调的“代码优化”,而是针对嵌入式系统特点的深度优化。比如,如何利用指令流水线、分支预测等CPU特性来提高执行效率?如何优化内存访问模式,减少缓存未命中?如何选择合适的数据结构和算法,以最小的资源消耗实现最大的性能?我尤其期待书中能有关于实时操作系统(RTOS)优化的内容,因为RTOS在嵌入式系统中扮演着至关重要的角色,如何合理地配置和使用RTOS,对于整体系统性能有着巨大的影响。

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这本书的名字,“Performance Measurement And Optimization for Embedded Systems Designs”,听起来就充满了力量,仿佛能够解决我工作中最棘手的难题。我一直在思考,如何在资源极其有限的嵌入式平台上,实现最优的性能。而这本书的两个核心词,“度量”和“优化”,正是问题的关键。我尤其期待在“度量”方面,这本书能提供一套系统化的方法论。我希望它能够教会我,如何为不同的嵌入式应用场景,设定清晰、可量化的性能目标,并且提供相应的方法来精确地度量这些目标是否达成。例如,对于实时性要求极高的应用,如何准确地测量中断延迟、任务切换时间?对于功耗敏感的应用,如何科学地评估不同工作模式下的能耗?我希望书中能介绍各种各样的度量工具和技术,无论是硬件级别的信号采集,还是软件层面的性能剖析,都能有所涵盖,并且能给出详细的使用说明和分析技巧。同时,对于“优化”部分,我希望它能提供一些针对嵌入式系统特有的优化策略。例如,如何利用特定的硬件指令集来加速计算?如何优化内存访问模式,减少缓存失效?如何通过精细的任务调度和同步机制,提高系统的并发处理能力?我希望书中能提供丰富的案例,展示如何将这些优化技术应用到实际的嵌入式项目中,并取得显著的性能提升。

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这本书的名字,Performance Measurement And Optimization for Embedded Systems Designs,光听着就让人眼前一亮,尤其是我这种长期在嵌入式领域摸爬滚打的工程师来说,简直是及时雨。我一直觉得,嵌入式系统的设计,很多时候就像是在一个越来越小的空间里,塞进越来越多越来越复杂的功能,而且还必须跑得飞快,功耗还要低得离谱。这种“极限运动”般的挑战,归根结底就是对性能的极致追求。而“性能度量”和“优化”这两个词,直接点出了问题的核心。我期待这本书能够深入剖析,究竟有哪些关键的性能指标在嵌入式系统中至关重要,比如响应时间、吞吐量、延迟、功耗、内存占用等等。更重要的是,它应该能教会我如何准确、系统地去度量这些指标,而不是凭感觉或者偶尔的测试。我想看到书中能够详细介绍各种度量工具和技术,无论是硬件级别的逻辑分析仪、示波器,还是软件层面的性能计数器、剖析器,甚至是更高级的仿真模型。我希望它不仅仅是罗列工具,而是能教我如何根据不同的系统架构、应用场景,选择最合适的度量方法,并且能够解读那些复杂的数据,从中找出性能瓶颈的真正根源。很多时候,我们花费大量时间去优化,结果却收效甚微,甚至适得其反,这很大程度上是因为我们对问题的度量不够精确,或者根本就没有找到问题的本质。所以,对于这本书关于“性能度量”部分的期望,可谓是相当之高,希望能为我打开新的视角,让我能更科学、更有效地诊断问题。

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这本书的题目,“Performance Measurement And Optimization for Embedded Systems Designs”,让我立刻联想到在资源受限的嵌入式环境中,如何榨干每一个时钟周期、每一份内存的价值。我尤其对“优化”这个词抱有极高的期望。我希望这本书能够提供一套系统性的优化方法论,而不是零散的技巧堆砌。例如,它能否帮助我理解在不同的硬件平台上,存在哪些普遍的性能瓶颈?它能否教会我如何根据应用的特定需求,来制定有效的优化策略?我期待书中能够深入讲解针对嵌入式系统常见的优化技术,比如如何通过代码重构、算法改进、数据结构选择来提升程序的执行效率。同时,对于低功耗优化,这也是嵌入式系统的一个核心需求,我希望书中能有详细的讲解,包括如何分析功耗,如何通过硬件和软件手段降低功耗,以及如何平衡性能与功耗之间的关系。此外,我希望书中能有关于中断处理、任务调度、并发控制等方面的优化技巧,这些都是影响嵌入式系统性能的关键因素。更重要的是,我希望这本书能提供一些实用的案例分析,展示如何在真实的嵌入式项目中,成功地应用这些优化技术,并取得显著的性能提升。

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“Performance Measurement And Optimization for Embedded Systems Designs”,这个名字听起来就非常接地气,也触及到了嵌入式开发者最痛的几个点。我一直觉得,对于嵌入式系统而言,性能的定义远比通用计算系统要复杂和严苛。它不仅仅是“快”,更包含了“稳”、“省”、“小”等诸多维度。所以,如果这本书能在“性能度量”部分,详细阐述如何针对嵌入式系统的这些特殊性进行度量,那将是非常宝贵的。比如,如何在实时性要求极高的系统中,准确测量中断延迟和任务切换时间?如何在功耗受限的环境下,度量不同功能模块的能耗,并识别出“耗电大户”?如何在资源受限的嵌入式设备上,有效地进行内存占用分析,防止内存泄漏?我希望书中能够提供各种各样的度量指标,并针对这些指标,推荐相应的硬件和软件工具,更重要的是,能给出具体的度量方法和分析框架。例如,对于延迟的度量,是简单地用 `gettimeofday` 吗?在多核系统上,如何避免由于时钟漂移或上下文切换带来的误差?对于功耗,是简单地用电流表测量吗?如何将功耗与特定的操作关联起来?我期待书中能有这样的细节,能够让我在面对复杂的嵌入式系统时,不再感到束手无策。同时,对于“优化”部分,我希望它能提供一些针对嵌入式系统特有的优化技巧,比如针对特定CPU架构的指令集优化,对嵌入式操作系统(RTOS)特性的利用,以及如何平衡资源竞争和性能之间的关系。

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