目　　录



前言

第一篇　基础篇1

第1章　概述2

　1.1　智能嵌入式系统2

　1.2　嵌入式技术2

　1.3　异构系统平台4

　1.4　软硬件模块间的通信5

　1.5　性能指标5

　1.6　软硬件优化设计体系架构7

　1.7　智能嵌入式系统开发流程8

　1.8　本章小结8

　1.9　习题9

第2章　系统建模10

　2.1　有限状态机10

　　2.1.1　有限状态机的基本概念10

　　2.1.2　有限状态机的建模例子11

　2.2　输入输出有限状态机12

　　2.2.1　输入输出有限状态机的
基本概念12

　　2.2.2　输入输出有限状态机的
建模例子13

　2.3　数据有限状态机16

　　2.3.1　数据流图16

　　2.3.2　数据有限状态机的
基本概念17

　　2.3.3　数据有限状态机的
建模例子19

　2.4　混成自动机22

　　2.4.1　混成系统22

　　2.4.2　混成自动机的基本概念23

　　2.4.3　混成自动机图形化24

　　2.4.4　混成系统的建模例子25

　　2.4.5　混成自动机演化26

　2.5　图形建模语言SysML29

　　2.5.1　SysML介绍29

　　2.5.2　SysML建模工具EA31

　　2.5.3　SysML建模介绍32

　2.6　本章小结41

　2.7　习题41

第3章　系统仿真43

　3.1　离散系统仿真43

　　3.1.1　硬件描述语言Verilog43

　　3.1.2　仿真工具ModelSim45

　　3.1.3　仿真例子46

　3.2　离散连续系统仿真54

　　3.2.1　工具介绍54

　　3.2.2　参数设置55

　　3.2.3　子系统57

　　3.2.4　自定义模块58

　　3.2.5　状态图60

　3.3　本章小结64

　3.4　习题64

第4章　系统性能66

　4.1　软件性能66

　　4.1.1　软件执行时间66

　　4.1.2　软件功耗69

　4.2　硬件性能70

　　4.2.1　硬件执行时间与硬件面积70

　　4.2.2　FPGA的LUT71

　　4.2.3　获取硬件执行时间
与LUT71

　4.3　通信时延73

　　4.3.1　通信时延的简单估测74

　　4.3.2　基于异构系统平台的通信时
延估测74

　4.4　本章小结77

　4.5　习题77

第二篇　核心篇79

第5章　多指标划分方法80

　5.1　线性规划介绍80

　　5.1.1　数学建模80

　　5.1.2　线性规划81

　　5.1.3　求解工具81

　5.2　多处理器任务分配82

　　5.2.1　任务分配时间问题82

　　5.2.2　任务分配收益问题84

　5.3　多指标软硬件划分84

　　5.3.1　面向可靠度的软硬件划分85

　　5.3.2　多指标软硬件划分85

　　5.3.3　多候选对象的软硬件划分88

　5.4　本章小结90

　5.5　习题90

第6章　多处理器系统调度算法92

　6.1　实时系统92

　　6.1.1　基本概念92

　　6.1.2　任务依赖关系93

　　6.1.3　任务抢占94

　　6.1.4　实时系统参考架构94

　6.2　任务优先级94

　　6.2.1　任务优先级值94

　　6.2.2　任务优先级表95

　6.3　实时调度96

　　6.3.1　实时调度问题96

　　6.3.2　系统完工时间与处理器
使用率96

　　6.3.3　优先级驱动算法97

　6.4　多处理器系统调度算法97

　6.5　带抢占的多处理器系统调度
算法100

　6.6　本章小结102

　6.7　习题102

第7章　多模块划分104

　7.1　多模块划分方法104

　　7.1.1　模块划分问题104

　　7.1.2　可许划分104

　7.2　基于通信代价的聚类算法105

　　7.2.1　层次聚类算法105

　　7.2.2　谱系图105

　　7.2.3　聚类算法106

　　7.2.4　单链接聚类算法107

　　7.2.5　全链接聚类算法107

　　7.2.6　均链接聚类算法108

　7.3　基于聚类的多模块划分算法109

　　7.3.1　多模块聚类算法109

　　7.3.2　多模块划分代价111

　　7.3.3　规定模块最大任务数
算法111

　　7.3.4　多处理器任务调度116

　7.4　基于KL算法的多模块划分116

　　7.4.1　1优化与2式划分117

　　7.4.2　KL的1优化2式划分
算法118

　　7.4.3　KL划分算法的例子118

　　7.4.4　KL划分算法的拓展123

　　7.4.5　KL多式划分算法124

　7.5　本章小结126

　7.6　习题127

第8章　微系统划分128

　8.1　基于模块的微系统划分128

　　8.1.1　划分算法128

　　8.1.2　划分示例129

　8.2　基于多处理器的微系统
划分133

　　8.2.1　基于硬件实现增益的软
硬件划分134

　　8.2.2　基于硬件实现增益加硬件面积
的软硬件划分137

　　8.2.3　基于硬件面积加硬件实现增益
的软硬件划分141

　8.3　基于遗传算法的微系统划分144

　　8.3.1　遗传算法与划分架构145

　　8.3.2　遗传算法相关参数146

　　8.3.3　任务表划分算法147

　　8.3.4　遗传微系统划分算法149

　　8.3.5　遗传微系统划分算法
示例150

　8.4　本章小结154

　8.5　习题154

第三篇　实践篇157

第9章　系统设计158

　9.1　硬件设计158

　　9.1.1　硬件IP核的存在形式158

　　9.1.2　硬件IP核的生成158

　　9.1.3　硬件IP核图形化159

　9.2　软件设计160

　　9.2.1　实现软件任务160

　　9.2.2　实现协同任务165

　9.3　软硬件间通信设计165

　　9.3.1　数据传输总线165

　　9.3.2　数据传输协议166

　　9.3.3　数据传输方式167

　　9.3.4　数据传输接口167

　　9.3.5　数据传输例子169

　9.4　本章小结171

　9.5　习题171

第10章　系统集成172

　10.1　道路交通标志识别系统172

　10.2　系统建模172

　　10.2.1　系统概述172

　　10.2.2　SysML建模173

　　10.2.3　系统资源约束173

　10.3　任务性能指标174

　　10.3.1　任务提取175

　　10.3.2　获取任务性能指标175

　　10.3.3　软硬件划分176

　10.4　软硬件综合177

　　10.4.1　软件综合177

　　10.4.2　硬件综合177

　10.5　系统实现180

　　10.5.1　实现环境180

　　10.5.2　实现过程180

　　10.5.3　实现结果181

　10.6　本章小结183

附录185

附录一　gcd.v文件186

附录二　gcd_urem_8ns_8ns_bkb.v
文件190

附录三　TSR.py文件194

附录四　课程设计项目197

附录五　词语索引199

参考文献202