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嵌入式软件开发设计说明范文英文版Embedded Software Development Design Specification Template1. IntroductionThis document provides a detailed design specification for the development of an embedded software system. The purpose of this specification is to ensure a clear understanding of the requirements, architecture, and implementation details among the development team, stakeholders, and other interested parties.2. System OverviewThe embedded software system is designed to power a smart sensor node for environmental monitoring. It collects data such as temperature, humidity, and pressure from various sensors and transmits it wirelessly to a central server for analysis and storage.3. Software RequirementsFunctional Requirements:Collect data from sensors accurately.Transmit data wirelessly to the central server.Have the ability to configure sensor settings remotely.Non-functional Requirements:Low power consumption.High data transmission reliability.Secure communication.4. System ArchitectureThe embedded software system consists of three main components: sensor interface module, communication module, and control module.Sensor Interface Module: Responsible for interacting with the physical sensors, acquiring data, and preprocessing it.Communication Module: Handles wireless data transmission to the central server using a suitable communication protocol.Control Module: Manages the operation of the system, coordinates data flow between modules, and implements remote configuration functionality.5. Software DesignModule Interaction: Modules will communicate with each other using inter-module messages and shared memory segments.Data Structures: Defined data structures will be used to efficiently store and transmit sensor data.Algorithms: Algorithms for data preprocessing and wireless transmission will be optimized for speed and efficiency.6. Implementation DetailsProgramming Language: The system will be implemented using C/C++ for its efficiency and portability.Hardware Considerations: The software design will take into account the limitations and capabilities of the target hardware platform.Testing: Rigorous testing including unit testing, integration testing, and system testing will be conducted to ensure the software meets the specified requirements.7. ConclusionThis design specification outlines the requirements, architecture, and implementation details for the development of an embedded software system for environmental monitoring. It serves as a guide for the development team to ensure a smooth and efficient development process.中文版嵌入式软件开发设计说明范文1. 引言本文档为嵌入式软件系统的开发提供了一份详细的设计说明。
【ARM9嵌入式系统硬件设计指南】EasyARM-i.MX283(7)A使用指南ZLG致远电子十余年的嵌入式硬件设计秘笈首度公开！《ARM9嵌入式系统硬件设计指南》配套划时代精品EasyARM-i.MX283A 开发平台同期发布，深入剖析ARM9 硬件设计的每一个毛孔，助您完成前所未有的技术飞跃！3.2 EasyARM-i.MX283(7)A使用指南3.2.1 开发必备工具1．电源接头EasyARM-i.MX283(7)A电源接头可以选择采用OPEN工业插座和MicroUSB 接口两种方式，系统默认为MicroUSB（J12）供电。
如需使用OPEN工业插座供电，需要取下MicroUSB （J12），将OPEN工业插座（J3）焊接上，推荐外接5V±2%，1A的电源。
图3-5 OPEN工业插座（非标配）图3-6 MicroUSB线（非标配）注：采用电脑USB 供电的时候，标准的电脑 USB 只能提供500mA的以内电流，如果EasyARM-i.MX283(7)A接大尺寸的显示屏或者USB 挂载大电流的USB 设备的时候，请注意供电电流，否则会对电脑造成影响。
USB-Host0(CZ2)与USB_Device(J5)共用一路USB OTG，因此不能同时插入设备。
可以通过跳线JP5选择使用Host还是Device功能，默认为Host，当短接跳线JP5时，使用Device 功能。
2．网线EasyARM-i.MX283(7)A提供了1路10/100M自适应以太网接口。
该以太网接口可以用于系统应用软件调试和网络通讯等试验。
实验室应用中，可以选择家用的普通网线；工业应用中，建议使用屏蔽网线。
图3-7 普通网线（非标配）3．TF卡EasyARM-i.MX283(7)A提供了1路TF卡存储接口，可以用于系统启动、恢复，数据存储等应用。
EasyARM-i.MX283(7)A芯片内部Boot启动阶段的TF卡驱动能力较弱，建议使用Class4的TF卡进行开发实验。
《嵌入式应用开发设计》课程教学大纲课程名称：嵌入式应用开发设计英文名称：Design and Application Development of Embedded Systems课程编码：51610135学时/学分：46/2.5 ：课程性质：选修适用专业：计算机应用先修课程：计算机组成原理，计算机系统结构，操作系统原理，嵌入式操作系统，微型计算机原理及接口技术，单片机原理及应用。
一、课程的目的与任务本课程是一门涉及嵌入式计算机硬件、软件以及应用的综合性计算机课程。
本课程面向的学生主要是高年级本科生。
课程的目的是培养学生设计和实现嵌入式系统的能力。
本课程的任务是学习嵌入式计算机硬件软件构成，以及嵌入式系统的主流操作系统和软件开发技术。
本课程主要分为嵌入式体系结构、嵌入式操作系统、嵌入式软件开发。
嵌入式体系结构的教学主要围绕ARM体系结构进行，ARM体系结构在嵌入式领域占有相当大的比例，通过本课程的学习，使学生掌握ARM体系结构，ARM指令集、以及在ARM体系下的嵌入式编程。
二、教学内容及基本要求第一章嵌入式系统概述教学目的和要求：（1）主要介绍嵌入式系统的定义与基本概念，嵌入式系统的硬件/软件特点、嵌入式系统的类型及其发展过程；（2）嵌入式系统的基本设计过程与方法。
基本要求：介绍嵌入式系统的基本概念，硬件/软件特点，嵌入式系统的设计方发与过程。
教学难点和重点：嵌入式系统的特点；嵌入式系统硬件、软件的基本设计过程与方法。
教学方法和手段：课时安排：2学时第一节嵌入式系统简介1.1.1嵌入式系统的定义1.1.2发展历史1.1.3特点1.1.4实时性1.1.5市场1.1.6嵌入式系统组成第二节嵌入式处理器1.2.1嵌入式处理器分类1.2.2知识产权第三节嵌入式操作系统1.3.1嵌入式操作系统结构1.3.2嵌入式操作系统的有关基本概念1.3.3使用嵌入式操作系统的优缺点1.3.4嵌入式操作系统分类第四节嵌入式系统的典型应用1.4.1嵌入式系统的应用领域1.4.2嵌入式系统的应用实例第五节嵌入式系统的基本设计过程1.5.1嵌入式系统设计的主要步骤1.5.2需求分析与规格说明1.5.3体系结构设计1.5.4构件设计1.5.5系统调试与集成复习与作业要求：阅读教材的第一章，上网查阅对嵌入式系统的一般介绍。
感谢您购买英创信息技术有限公司的产品：ETR232i嵌入式网络模块。
ETR232i是一款以R1610C为核心、以网络数据通讯为特色的嵌入式PC模块，其外形尺寸仅为74mm×53mm；配有Flash、串口、以太网接口、GPIO、精简ISA总线、实时时钟、LCD接口、矩阵键盘接口等板载资源；采用BC3.1作为开发调试工具；支持RS232/RS485数据通讯、常规TCP/IP应用、GPRS/CDMA远程数据通讯、NAT路由、无线网关、FTP服务器、Web服务器等多种应用；可用于通讯管理、工业控制、GPRS/CDMA 数据终端、仪器仪表等众多领域。
本手册详细列举了ETR232i的硬件配置、管脚定义及相关的技术指标供用户使用时备查。
此外，英创公司针对应用软件的开发编写有《ETR232i嵌入式网络模块编程手册》；针对评估底板的使用编写有《ETR232i嵌入式网络模块开发评估底板手册》。
这三个手册都包含在英创为用户提供的产品开发光盘里面，用户也可以登录英创公司的网站下载阅读。
用户还可以访问英创公司网站或直接与英创公司联系以获得ETR232i的其他相关资料。
英创信息技术有限公司联系方式如下：地址：成都市高新区高朋大道5号博士创业园B座402#邮编：610041联系电话：028-******** 85140028 028-******** 028-********传真：************网址：电子邮件：********************.cn目录1、主要技术指标 (3)2、外接管脚描述 (4)2.1ETR232I的CN1信号定义 (4)2.2ETR232I的CN2信号定义 (5)3、外形尺寸 (8)1、主要技术指标z RISC结构微处理器R1610C，96MHz主频，186指令集兼容z 640K常规内存（768K 可选），支持DOS标准应用z板载Flash文件系统，共512KB，应用程序可用空间326KBz 10/100Mbps快速以太网接口（100BASE-TX）z3个标准串口， COM1：RS232； COM2：TTL（9线）； COM3：RS232/TTL z无需编程，可支持大多数LCD显示模块z8位通用数字IO（GPIO）z精简ISA扩展总线接口，主要支持I/O类型外设z可扩展高位地址线，以支持存储器类型外设z2个独立的外部中断请求输入z PC兼容的实时时钟RTCz直接支持M-System公司的DOC2000系列电子盘芯片或512KB Flash芯片z BC3.1集成开发环境，Turbo Debugger源码调试（交叉调试环境）z支持各种基于TCP/IP的网络通信应用，如以太网、GPRS、Web Server等z支持GSM07.10多路转换协议，保证GPRS数据通讯与AT指令并发操作z供电电压：5V±5%，工作电流：330mA，工作温度：-10℃—+65℃z模块尺寸：74mm×53mm，2个36芯双排IDC插针（0.1″间距）2、外接管脚描述ETR232i的外接管脚由两个标准0.1” 间距36芯双排插针CN1和CN2组成。
目录1.LLDP协议2.1.LLDP协议1.1 LLDP协议概述目前，网络设备的种类日益繁多且各自的配置错综复杂，为了使不同厂商的设备能够在网络中相互发现并交互各自的系统及配置信息，需要有一个标准的信息交流平台。
LLDP（Link Layer Discovery Protocol，链路层发现协议）就是在这样的背景下产生的。
LLDP是在802.1ab中定义的二层协议，它提供了一种标准的链路层发现方式，可以将本端设备的的主要能力、管理地址、设备标识、接口标识等信息组织成不同的TLV（Type/Length/Value，类型/长度/值），并封装在LLDPDU （Link Layer Discovery Protocol Data Unit，链路层发现协议数据单元）中发布给与自己直连的邻居，邻居收到这些信息后将其以标准MIB（Management Information Base，管理信息库）的形式保存起来，以供网络管理系统查询及判断链路的通信状况。
LLDP不会配置也不会控制网络元素或流量，它只是报告第二层的配置。
1.2 LLDP基本概念1.2.1 LLDP报文格式封装有LLDPDU 的报文称为LLDP 报文，其封装格式有两种：Ethernet II 和SNAP （Subnetwork Access Protocol，子网访问协议）。
(1) Ethernet II格式封装的LLDP报文图 1如图1是以Ethernet II格式封装的LLDP报文，其中各字段的含义如下：●Destination MAC address：目的MAC地址，为固定的组播MAC地址0x0180-C200-000E。
●Source MAC address：源MAC地址，为端口MAC地址或设备桥MAC地址（如有端口地址则用端口MAC地址，否则用设备桥MAC地址）。
●Type：报文类型，为0x88CC。
●Data：数据，为LLDPDU。
用 户 手 册第2. 3版2011年7月发行w w w.y d s t e c h.c o m前言感谢您购买英德斯科技公司PCM-9351主板，该主板采用英特尔凌动低功耗芯片组设计。
板载Intel® Atom™ Processor N450/D510/D525可选处理器。
板载DDR2-667 1G内存。
芯片组集成了高效能图形加速卡，支持动态显存分配技术，能够提供强大的图像处理能力。
采用Realtek ALC662音效芯片满足客户对高品质音效的享用。
另外Realtek 8111D 网络芯片可带您进入千兆高速以太网网络环境，并随时听命于您的使唤，使远程控制变得更加简单。
而板载看门狗功能使您的设备变得更加智能，控制更加方便。
PCM-9351支持ATX电源管理方案，采用了最为成熟的电源设计方案(宽压供电9~36V )，保证了CPU在高速运算时的稳定性。
高效的散热器则很好地提升了显示芯片和附近芯片的稳定性。
该板采用8层PCB板设计，单独的电源层和地层降低了电源信号间的干扰，同时各I/O端口都进行了专门的EMC设计处理，这些周到的设计使得PCM-9351获得更为稳定的整体性能。
除此之外PCM-9351还具有运算速度快、图形处理能力强劲、数据传输速度快和优秀的稳定性设计，适合于图形运算量大、数据存储速度快和全天候工作的场合，可广泛应用于监控、安防、工厂控制、金融和智能交通等领域；9~36V宽压供电尤其适合于车载系统解决方案。
目录版权声明 (4)商标 (4)技术支持 (4)获得更多的产品信息 (4)关于本手册 (4)安装前注意事项 (4)配件清单 (5)第一章主机板规格简介 (6)第二章硬件安装与设置 (7)2.1主板正面位置图... . (7)2.2主板背面位置图 (8)2.3主板尺寸图 (9)2.4主板跳线 ....................................................... .102.5主板接口 (10)2.6如何识别跳线的第一脚 (11)2.7跳线的设置 (11)2.8 清空CMOS (11)2.9 CF卡主从选择 (12)2.10 COM2工作方式选择 (12)2.11 TTL/LVDS电压选择 (12)2.12硬盘供电接口 (12)2.13 前面板接口 (13)2.14LVDS接口 (13)2.15GPIO接口 (13)2.16一分四USB接口 (14)2.17音频接口 (14)2.18PS/2接口 (14)2.19打印机接口 (14)2.20一分四串口 (15)2.21COM6接口 (16)2.22红外接口 (16)2.23 IDE接口 (17)2.24 PC104+接口 (18)第三章外部设备的安装 (21)第四章驱动程序安装 (21)附录 (22)watchdog编程实例...................................................... .22 GPIO编程实例.......................................................... .22 联系英德斯公司 (23)版权声明本手册版权属于深圳市英德斯电子有限公司所有，未经本公司许可，不得任意地仿制、拷贝、摘抄或转译。
301© Jacob Beningo 2017J. Beningo, Reusable Firmware Development , https:///10.1007/978-1-4842-3297-2IndexAAbstract Data Types (ADTs)abstractions, 80definition, 81implementation data structure, 82initialization function, 83interface specification, 81operations, 81pop method, 84stack method initialization, 83Stack_Push, 85Abstractions, see Abstract DataTypes (ADTs)Application Programming Interfaces(APIs), 23architecture, 24characteristics, 49consistent look and feel, 53const keyword, 49documentation, 53flexible and configuration, 53Micrium uc/OS-III, 54naming conventions, 50uOS III, 52comparison (API and HAL), 58designing process, 53embedded-software developers, 49FreeRTOS TaskCreate, 54HAL design, 57scope, 48ThreadX tx_thread_create, 55wrappers, 55Assertion fundamentals assert.h header file, 68definition, 68input and pre-condition, 69macro implementation, 69Automating tests, 269BBoogeymanintegration issues, 35issues, 33microcontroller vendors, 34peripheral technique, 35ramifications, 34readability issues, 35Bootloaders framework, 252CCallback functionsArrayInit function, 88definition, 86elements to random numbers, 89implementation, 87initialization code, 87instances, 86lower-level code, 87signal handler, 87Classes definition, 80Cohesion, 11Commercial off-the-shelf (COTS), 1 Coupling method, 11C programming languagebit fields, 15conditional compilation, 18data type, 13demonstration code, 13preprocessor directives, 16structures and unions, 14DData hiding, 86Designing APIapplication framework, 246creation, 247embedded applicationsadvantages, 244application framework, 244disadvantages, 244hardware abstraction layer, 243implementation, 243modifications, 245modules, 245software frameworksbootloaders, 252console applications, 250FAT file system, 254parsers, 251RTOS and schedulers, 248 Design patterns, 90–91Device driver models, 70blocking driver, 70non-blocking driver, 70polling, 71Documentation, 121C codecoding style guide, 144commenting code, 143consistent commentlocation, 146Doxygen tags, 144explanation, 143file header, 145line command, 146mathematical typeidentification, 146template creation, 145update comments, 147 Doxygen (see Doxygen) DoxyWizarddiagrams setup, 131folder structure, 127mode setup, 129output setup, 130project setup, 127run tab, 128wizard tab, 129embedded software, 121enum and struct, 132 functions, 133code block, 136description block, 135factors, 133parameter and return block, 135 pre-condition/post-conditionblock, 135related block, 136revision log, 137start block, 134load operation, 122approaches, 123single source, 123software spectrum, 123Index302main.c file, 122main page, 140modules, 137@Addtogroup comment block, 139header file, 137source files, 138reusable template, 139Doxygen, 124comment fundamentals, 131control and develop documentation, 125 installation, 126Driversabstraction and ADT, 80component definition, 76component organization, 77components, 77–78expected results andrecommendations, 91files, 77fundamental unit, 76interface, 64, 78component identification, 66design contract, 66–67hardware abstraction layer, 65lasagna software architecture, 65outputs, 67pre-conditions, 67modules, 78naming convention, 78object-oriented programming, 79procedural language, 79EEEPROM devices, See alsoMemory devicesdatasheet, 221EepromErase_t, 239EepromRegister_t definition, 226extending HAL, 237_ext file, 239feature comparison, 222files, 238interface, 224memory devices, 221repeat, 237stubs and documentation templates functions, 227Init(), 228–229Read(), 229–230Write(), 230–231target processor, 231functions, 232initialization function, 232read function, 235write function, 233testing, 237write state enumeration, 226 Embedded-software processes/codebase, 295Encapsulation, 80, 86Error handling, 89FFAT file systems, 254Firmware projectadvantages, 4benefits, 4code reuse, 1development team, 3disadvantages, 4embedded-software, 5–6architecture, 20dependencies and interactions, 19design/reuse, 18Index303formal models, 21functional boundary, 19interfaces, 19low-level driver, 19portable firmware creation, 19three-layer model, 20features, 3HAL (see Hardware AbstractionLayers (HAL))microcontrollers, 2modularity, 9module coupling and cohesion, 10project development time, 2portability issues (see C programming language)qualities of, 8software, 3smart solar panel, 7standard revisions, 12Functional testingblack-box/white-box testingmethods, 264test-driven development, 265testing process, 264GGeneral-purpose input/output (GPIO) datasheet, 167HAL interface, 169microcontrollers, 168overview, 167peripheral features, 168stubs and documentation templates, 172 Dio.c, 182Dio_Config.c, 178Dio_Config.h, 174Dio.h, 180HAL organization, 174target processor, 192ChannelRead, 195ChannelWrite, 196Dio_ChannelToggle function, 196Dio_ChannelWrite function, 196GPIO initialization, 194pointer array memory map, 193RegisterRead, 197RegisterWrite, 197repeat option, 198test harnesses, 198HHardware abstraction layer (HAL), 21, 149 application layer, 22APIs, 30 (see also ApplicationProgramming Interfaces (APIs)) architecture, 23board-support package, 22benefits, 21, 33characteristics, 36, 150C99, 38coding standards, 36debugging software, 43deterministic and well-understoodbehavior, 41error-handling and diagnosticcapabilities, 42evaluation, 44extensible, 40hardware features, 39integrated regression testing, 43integration server, 43modern compiler, 38modular and adaptable, 40Firmware project (cont.) Index304reasonable documentation andcomments, 37well-defined coding standard, 37 configuration layer, 22 comparison list, 152design process, 151all-encompassing HAL, 161core features identification, 161Doxygen, 162initialization, 164iterate, 163multiple development kits, 164naming conventions, 164register-access hooks, 162second set of eyes, 162view, 163driver layer, 22factors, 46Good, Bad, and Ugly, 33GPIO peripheral, 47interfacecallback interface, 154creation, 153developers, 155generic definition, 154peripheral features, 153 landscape, 31microcontroller peripheraldatasheet, 46, 152 middleware, 22peripheral identification, 152, 160 platform, 31potential issues (see Boogeyman) software terminology, 22stubs and documentationtemplates, 155target processor(s), 158testing, 158Hardware in-loop (HIL) testing, 266 automating tests, 269COMM port, 267components, 267debugger, 267factors, 268Python scripts, 268regression, 268I, J, K, LInheritance, 80Internet of Things (IoT), 6Invariants, 68M, NMemory devicesflash and EEPROM devices, 219internal and external devices, 220issues, 220overview, 219Memory mapCPU, 63EEPROM, 63flash memory regions, 62generic microcontroller memory, 64memory, 64microcontroller, 62peripheral memory, 63RAM, 62–63ROM, 62Memory-mapping methodologiesarrays, 106controls, 101declaration, 104direct register access, 102methods, 101Index305non-constant pointer, 104pointers, 102register bit, 103structures, 105volatile keyword, 103–104Module coupling, 11OObject-Oriented Programming (OOP), 79 Objects definition, 80P, QPolling vs. Interrupt-driven drivers, 71 attitude determination and control, 76 DMA-controlled data transfer, 75Hello World, 72interrupts, 74printf statement, 72, 74transmit interrupt frequency, 73UART transmit interrupt duration, 74 Portable firmware see Firmwareprojectcharacteristics, 27code evaluation, 26portability, 27reuse software, 25,Post- c onditions, 68Practical approachdefinition, 284desired results and outcomesbusiness perspective, managementand shareholders, 281development costs, 282identification, 280quality increases, 283time to market, 281evaluation, 284metrics, 285phases, 278recognizing design patterns, 288results, 288software practice improvement, 280templates and checklists creation, 289tracking metrics, 285unpractical environment, 277VCS (see Version-control systems (VCS)) Pre-conditions, 68Project organization, 24RReal-Time Operating System (RTOS), 249 advantages, 249compiler optimizations, 249microchip, 249scheduler, 248scheduling algorithm, 250wrapper layer, 249Regression testing, 257, 268Renesas Synergy™ platform, 272 Reusable drivers, 95const keyword, 99extern and static keywords, 95explicit, 97function and variable scope, 97global variables, 96implicit, 96programming language, 96implementation, 117memory-mapping (see Memory-mapping methodologies)timer (see Timer driver)volatile keyword, 98Memory-mapping methodologies (cont.) Index306location, 99optimization, 98prevent code optimization, 99UART Tx, 98SScheduler, see Real-Time OperatingSystem (RTOS)Serial Peripheral Interface bus (SPI) advantages, 201architecture, 202datasheet, 202features, 203hardware level, 201interface, 204repeat, 216stubs and documentation templates design patterns, 205init function, 206module files, 206transfer function, 207target processorarray mapping, 209flow chart, 213initialization function, 210Spi_Transfer function, 212–213 testing, 215Side effects, 68Standard tests, 263TTest-Driven Development (TDD), 265 Testingapplication software, 270block diagram, 270deadlock, 272events, 271reusable firmware, 271task statistics, 271automation and regression, 258development teams, 258embedded system, 257functional testing (see Functionaltesting)HIL testing, 266regression testing, 257renesas Synergy™ platform, 272standard tests, 263unit test, 258Timer driverchannel definition, 110configuration structure, 109configuration table, 108, 110design pattern, 116driver interface, 116initialization function, 112init loop code, 115overview, 107peripheral channels, 109pointer arrays, 111steps, 108UUnit testing, 258cyclomatic complexityfunction, 261if/else statements, 262linearly independent paths, 261measurements, 260nodes (program statements), 262parameters, 261tools, 263function, 259harness test, 259Index307V, W, X, Y, ZVersion-control systems (VCS) add files, 294code-comparison tools, 295commit frequently, 293log information, 293–294 process definition, 294 lock modules, 294 merging code branches, 295Index308。
指令格式这一章详细描述所有Intel 64和IA-32处理器指令格式.保护模式指令,实地址模式以及虚拟8086模式指令格式将在2.1节描述.IA-32e模式及其子模式指令格式将在2.2节描述.2.1 实模式,保护模式,以及虚拟8086模式指令格式Intel-64和IA-32架构指令编码是图2-1所示格式的子集.一条指令包括可选的指令前缀(顺序任意),主操作码(最多3字节),由ModR/M和SIB字节(可选) 组成的地址格式描述符(如果需要的话),偏移量(可选)以及立即数(可选).图 2-1. Intel 64 和 IA-32 架构指令格式2.1.1 指令前缀指令前缀分为四组,每一组包含一些允许的前缀码.对于任何指令,前缀可以从这四组(组1,2,3,4)里的挑选,并且它们不区分次序.•组1—锁定和重复前缀:Vol. 2A 2-1指令格式•F0H - LOCK•F2H - REPNE/REPNZ,仅用于串操作和I/O指令,也可被用作某些指令的强制性前缀•F3H - REP或REPE/REPZ,仅用于串操作和I/O指令,也可被用作某些指令的强制性前缀•组2—段重载前缀:•2EH—CS 段重载(用于任意分支指令时保留 )•36H—SS 段重载(用于任意分支指令时保留 )•3EH—DS 段重载(用于任意分支指令时保留 )•26H—ES 段重载(用于任意分支指令时保留 )•64H—FS 段重载(用于任意分支指令时保留 )•65H—GS 段重载(用于任意分支指令时保留 )—分支提示:•2EH—分支不被接受(仅用于Jcc指令中)•3EH—分支被接受(仅用于Jcc指令中)•组3•66H—操作数大小重载前缀,也可被用作某些指令的强制性前缀.•组4•67H—地址尺寸重载前缀LOCK前缀(F0H)在多处理器环境下强制执行独占共享内存操作.详见《Instruction Set Reference, A-M》第三章"LOCK –断言LOCK#信号前缀".重复前缀(F2H,F3H)将会重复操作字符串的每一个元素.只有MOVS,CMPS,SCAS,LODS,STOS,INS,OUTS等字符串操作或I/O指令才能使用这些前缀. 对Intel 64 或 IA-32 其他指令使用重复前缀和/或未定义的操作码是被保留的,将会引起不可预知的行为.某些指令可能使用F2H,F3H作为强制性前缀来表示特定的功能.强制性前缀应当位于其他可选的前缀之后(例外的情形请查看第2.2.1节,‖REX前缀‖)2-2 Vol. 2A指令格式分支提示前缀(2EH,3EH)允许程序给处理器一个最有可能的执行分支提示.这些前缀只能用于条件指令(Jcc).在Intel 64 或 IA-32 其他指令中使用分支预测前缀或者未定义的操作码是被保留的,将引起不可预知的行为.操作数大小重载前缀允许程序在16位和32位操作数大小间切换.它们中任一个都可以是默认值,而使用这个前缀则选择非默认值.某些SSE2/SSE3/SSSE3/SSE4和使用3字节操作码的指令可能使用66H作为强制性前缀来表示特定的功能. 强制性前缀应当位于其他可选的前缀之后(例外的情形请查看第2.2.1节,‖REX前缀‖) . 66H前缀的其他用法是被保留的, 将引起不可预知的行为.地址尺寸重载前缀(67H)允许程序在16位和32位地址间切换.它们中的任何一个都可以是默认值,使用这个前缀选择非默认值.当指令中的操作数不在内存中,使用这个前缀或未定义的操作码时,操作被保留,可能引起不可预知的行为.2.1.2 操作码主操作码长度为1,2或3字节. ModR/M可能编码附加的3位操作码. 主操作码中定义了一些更小的域.这些域定义了操作方向,偏移大小,寄存器编码,条件代码,或符号扩充.指令使用的域因操作码的类别而不同.双字节通用和SIMD指令操作码由下面部分组成:•转义码(0FH),加上第二个操作码字节,或者•一个强制性前缀(66H,F2H,或F3H), 转义码(0FH),第二个操作码字节(和上面一样)例如,CVTDQ2PD由下面的二进制序列组成:F3 0F E6 .第一个字节是一个SSE/SSE2/SSE3指令的强制性前缀(不被视为重复前缀).三字节通用和SIMD指令操作码由下面部分组成:•转义码(0FH),加上另外2个操作码字节,或者•一个强制性前缀(66H,F2H,或F3H), 转义码(0FH),另外2个操作码字节(和上面一样)比如,XMM寄存器指令PHADDW由下面的二进制序列组成:66 0F 38 01.第一个字节即强制性前缀.有效的操作码在附录A和附录B中被定义.Vol. 2A 2-3指令格式2.1.3 ModR/M 和 SIB 字节许多涉及内存操作数的指令都有一个紧挨着主操作码的寻址格式说明字节(叫做ModR/M字节),ModR/M字节包含3个域信息:•mod域与r/m域组成32个可能的值:8个寄存器和24个寻址模式.•reg/opcode域确定寄存器号或者附加的3位操作码.reg/opcode域的用途由主操作码确定.•r/m域确定一个寄存器为操作数或者和mod域一起编码寻址模式.有时候有些指令使用特定的mod域和r/m域组合来表示操作码信息.某些ModR/M字节编码需要第二寻址字节(SIB).基址+索引或者比例+索引形式的32位寻址需要SIB字节.SIB字节包括下列域:•scale 域指定比例因子.•index域指定索引寄存器号.•base 域指定基址寄存器号.ModR/M和SIB编码详见第2.1.5节.2.1.4 偏移量和立即数字节某些地址构成包含ModR/M以及紧随ModR/M其后的偏移量(或者是SIB字节).如果需要偏移量,它可以是1,2,或者4字节.若指令指定一个立即操作数,该操作数总是在偏移量之后,立即操作数可以为1,2,4字节. 2.1.5 ModR/M和SIB字节寻址模式编码表2-1至表2-3列出了ModR/M和SIB字节和寻址模式的对应情况:表2-1列出的是16位地址模式的情形,而表2-2则是32位的情况,表2-3则是由SIB字节指定的32位地址的情况.在附录B中列出了当ModR/M的reg/opcode域表现为操作码扩展时的编码情况.在表2-1和2-2中,指定了由Mod域和R/M域组合的32种有效地址形式,其中前24个是内存操作数,后8个(mod=11B)是供通用寄存器,MMX以及XMM寄存器使用.2-4 Vol. 2A指令格式表2-1和2-2中的Mod和R/M列给出了第一列对应有效地址时Mod和R/M的值.例如:Mod=11B,R/M=000B,该行确定通用寄存器EAX,AX或AL,MMX寄存器MM0,或者XMM寄存器XMM0.最终使用的寄存器由操作码字节以及操作数尺寸属性决定.现在看看表2-1或2-2的第7行(―REG=‖),当需要指定第二操作数时,该行指定Reg/Opcode 域的用途,该操作数必须为通用寄存器或者MMX,XMM寄存器,第一至五行为对应的寄存器,同样的,最终使用的寄存器由操作码字节以及操作数尺寸属性决定.若指令不需要第二操作数,Reg/Opcode可能被用作操作码扩展,即第六行‖/digit(Opcode)‖所指,以十进制数的形式表示.表2-1和2-2的主体(即‖ ModR/M值 (十六进制)‖)是一个32*8的矩阵,囊括了ModR/M的256个可能值.由位3-5索引列,位0-2和6,7索引列.下图演示了表中的一个值的解析.图 2-2. ModR/M (C8H) 值的解析Vol. 2A 2-5指令格式注:1. BP作为索引默认以SS为段寄存器,其他的寻址方式默认以DS段寄存器.2. “disp16”记号表示ModR/M 后跟随一个16位的偏移量,该偏移量被加至有效地址.3. “disp8”记号表示ModR/M 后跟随一个8位的偏移量,该偏移量将被符号扩展,然后被加至有效地址.2-6 Vol. 2A指令格式注:1. “[--][--]”记号表示ModR/M 后跟随有一个SIB字节.2. “disp32”记号表示ModR/M(或者SIB,如果出现的话) 后跟随一个32位的偏移量,该偏移量被加至有效地址.3. “disp8”记号表示ModR/M(或者SIB,如果出现的话) 后跟随一个8位的偏移量,该偏移量将被符号扩展,然后被加至有效地址.表2-3囊括了SIB 的256个可能值(十六进制形式) . 可以作为基的通用寄存器通过表的上部列出,也列出了相应的base域值. 表的主体的每行列出了索引(index SIB的3,4,5位)对应的寄存器及倍率因子(scaling factor SIBbyte的6,7位).Vol. 2A 2-7指令格式注:1. “[*]”记号表示:若MOD = 00B表示没有基,且带有一个32位的偏移量；否则表示disp8或disp32 +[EBP].即提供如下的寻址方式:MOD 有效地址00 [scaled index] + disp3201 [scaled index] + disp8 + [EBP]10 [scaled index] + disp32 + [EBP]2-8 Vol. 2A指令格式2.2 IA-32E 模式IA-32e模式有两个子模式:•兼容模式.使64位操作系统能够不经修改运行遗留的保护模式代码.•64位模式.使64位操作系统能够运行应用程序存取64位地址空间.2.2.1 REX 前缀REX前缀用于64位模式,它能够:•指定GPR(通用寄存器)和SSE寄存器.•指定64位操作数尺寸.•指定扩展的控制寄存器.在64位环境中并非所有的指令都需要REX前缀,它仅在指令使用扩展寄存器或64位操作数时发挥作用.当它的使用没有意义时,将被忽略.每条指令最多能有一个REX前缀.如果REX前缀被使用,那么它必须位于操作码或转义码之前.如果REX前缀和包含强制性前缀的指令配合使用,该强制性前缀必须位于REX前缀之前,这样REX前缀就紧靠操作码或转义码之前.例如 CVTDQ2PD带有一个REX前缀,该前缀必须位于F3和0FE6之间.将REX前缀放置在其他的地方将被忽略.指令的最大长度为15字节的规律对于使用REX前缀的指令也是同样适用的.如图2-3所示.图 2-3. 64-bit 模式的前缀顺序Vol. 2A 2-9指令格式2.2.1.1 编码Intel 64 和 IA-32 指令格式可以通过编码中的3位域指定最多3个寄存器:•ModR/M: reg 和 r/m 域•带SIB 的ModR/M: ModR/M 的reg 域 SIB 的 base 和 index 域•指令不包含 ModR/M: 操作码的reg域64位模式下,这些格式未被改变. REX前缀新增了一些位定义了一些新的域.2.2.1.2 REX 前缀的域REX前缀包含操作码表中从40H至4FH共16个,占操作码表的一行.这些字节在32位和兼容模式下表现位合法的指令(INC 或 DEC);而在64-bit模式下,这些字节表现为REX前缀,而不再是单个的指令.64位模式下没有单字节的INC/DEC指令,但是可以通过操作码FF/0和FF/1即带ModR/M字节的方式使用INC和DEC指令.表2-4是对REX前缀格式的一个总结,图2-4至图2-7例举了REX前缀被使用的情况. 某些RE X域的组合是非法的,将被处理器忽略.下面是一些额外的信息:•设置REX.W可以决定操作数尺寸,但这并不是决定操作数尺寸的唯一因素.和66H前缀一样,64位操作数尺寸重载不会对字节单位操作产生影响.•对于非字节单位操作:若66H前缀和REX前缀配合使用(REX.W=1),此时66H前缀将被忽略. •66H 前缀和REX一起使用且 REX.W = 0, 操作数尺寸为 16 位.•当ModR/M的reg域编码GPR, SSE, 控制或调试寄存器时, REX.R修饰该域.当ModR/M指定另外的寄存器或者reg/opcode域被用于操作码扩展时,REX.R将被忽略.•REX.X修饰 SIB 的 index 域.•REX.B either modifies the base in the ModR/M r/m field or SIB base field; or it modifies the opcode reg field used for accessing GPRs.2-10 Vol. 2A图 2-4. 不带SIB 字节的内存寻址; REX.X 未被使用图 2-5. 寄存器-寄存器寻址(没有内存操作数); REX.X 未被使用图 2-6. 带SIB 的内存寻址图 2-7. 操作码中编码进村其操作数; REX.X 和 REX.R 未被使用对于IA-32架构,字节寄存器(AH, AL, BH, BL, CH, CL, DH, 和 DL) 通过0-7被编码于ModR/M 的 reg 域, r/m 域或者操作码的 reg域. REX通过额外的寻址字节寄存器, 使各GPR的最低有效字节可用.特定的ModR/M和SIB的组合译为着特殊的寄存器编码.对于某些组合,被REX扩展的域并未被解码. 表 2-5 描述了各种情形的表现情况.表 2-5. REX编码的特殊情况* 不需要关心REX.B2.2.1.3 偏移量64为寻址任然使用32位模式的ModR/M和SIB编码. 并且 ModR/M 和 SIB 以及偏移量的尺寸都未变化. 它们仍然是8位或32位,并且被符号扩展为64位.2.2.1.4 直接内存地址 MOVs64位模式下, 直接内存地址MOV指令需要使用64位立即绝对地址. 该地址即直接内存地址, 不需要使用前缀指定该64位内存地址. 对于这些MOV指令, 该内存地址为默认地址尺寸(64位模式为64位). 请查看表 2-6.2.2.1.5 立即数64位模式下,立即操作数的典型尺寸仍然是32位.当操作数尺寸为64位时,处理器在使用之前将所有的立即数符号扩展为64位.64位立即操作数是通过扩展已经存在的move指令(MOV reg, imm16/32)实现的. 这些指令(操作码为B8H – BFH)传输16位或32位立即数(依据有效的操作数尺寸)至GPR. 当有效的操作数尺寸为64位时, 这些指令可以将一个立即数加载至GPR.使用REX前缀重载32位默认操作数尺寸为64位.例如:48 B8 8877665544332211 MOV RAX,1122334455667788H2.2.1.6 RIP相对寻址64位模式实现了一种新的寻址方式−−RIP相对寻址(relative instruction-pointer). 有效地址由将偏移量加至下一指令的64位RIP形成.对于IA-32和兼容模式,指令指针的相对寻址仅对控制转移类指令可用. 而对于64位模式，任何使用ModR/M寻址的指令均可使用RIP相对寻址. 若未使用RIP相对寻址, 所有的ModR/M指令寻址均为相对于0的偏移量.RIP相对寻址允许特定的ModR/M模式使用一个有符号的32位的相对于64位RIP的偏移量来寻址内存. 这样该偏移的范围即±2GB. 表2-7列出了用于RIP相对寻址的ModR/M和SIB编码情况. Redundant forms of 32-bit displacement-addressing exist in the current ModR/M and SIB encodings. There is one ModR/M encoding and there are several SIB encodings. RIP-relative addressing is encoded using a redundant form.在64位模式中，ModR/M Disp32(32位偏移)编码被重定义为RIP+Disp32，而不再是仅有偏移量.请查看表2-7.RIP相对寻址的ModR/M编码并不依赖于使用前缀. 具体的说, r/m域为101B(选择使用RIP相对寻址)不受REX前缀的影响. 例如,mod=00B,选择R13(REX.B = 1, r/m = 101B)仍然选择RIP相对寻址. 由REX.B和ModR/M组合的4比特并没有被完全解码. 为了寻址R13且不带偏移量, 程序必须编码R13+0，使用1字节的偏移量0.RIP相对寻址由64位模式，而不是64位地址尺寸启用. 使用地址尺寸前缀并不能禁用RIP相对寻址. 地址尺寸前缀仅仅起着截断和零扩展有效地址为32位.2.2.1.7 64位默认操作数尺寸在64位模式中有两组指令使用64位默认操作数(不需要REX前缀),它们是:•短跳转指令•所有依赖rsp寻址的指令,远跳转指令除外2.2.2 控制和调试寄存器编码64位环境下允许编码更多的控制和调试寄存器. 当ModR/M 的reg域需要编码控制或调试寄存器时, REX.B 被用于修饰该 reg 域(请查看表2-4). 这样处理器就能寻址CR8-CR15 以及DR8- DR15等寄存器.64位环境定义了一个新增的控制寄存器(CR8),CR8被用作任务优先级寄存器 (TPR).在IA-32e模式的最先实现并没有实现 CR9-CR15 和 DR8-DR15 等寄存器. 任何试图存取未被实现的寄存器都将导致一个无效指令异常 (#UD).: 用于任意分支指令时保留的原因是:分支指令都会改变eip,eip总是应当以CS为段寄存器的,故不能改变默认的CS段.。
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如图2所示。
图2：性能应用重要性调查3.点击下一歩，解决方案顾问将调查“您的应用需要哪一个级别的功耗(CPU+芯片组)？”，该选项通过“无风扇”、“能效优化”、“无限制”三项指标进行，您可以向上或向下滑动双箭头图标以表示您的喜好程度。
我们将“无风扇”数值上调到8.1，“能效优化”数值不变，“无限制”数值下降到3.1。
如图3所示。
图3功耗级别调查4.点击下一歩，解决方案顾问将调查“您对解决方案的价格范围的预算是多少”，该选项通过“初级”、“中级”、“高级”三项指标进行，您可以向上或向下滑动双箭头图标以表示您的喜好程度。
我们将“初级”数值上调到5.2，“中间”数值上调到6.6，“高级”数值下降到4.6。
如图4所示。
图4：价格范围预算调查5．点击下一歩，解决方案顾问将调查“哪种主板类型更适合您的应用？”，该选项通过“模块”、“标准主板”、“刀片”三项指标进行，您可以向上或向下滑动双箭头图标以表示您的喜好程度。
我们将“模块”数值上调到9.1，“标准主板”数值上调到6.6，“刀片”数值保持不变5。
如图5所示。
图5：主板类型应用调查6.点击下一歩，解决方案顾问将调查“这些技术特性对您的应用而言有多大的重要性？”，该选项通过“64位处理”、“多核技术”、“电源管理”、“更大的温度范围”4项指标进行，您可以向上或向下滑动双箭头图标以表示您的喜好程度。
我们将“64位处理”数值上调到6.3，“多核技术”数值下调到3.3，“电源管理”和“更大的温度范围”数值保持不变5。
如图6所示。
图6技术特性重要性调查7.点击下一歩，解决方案顾问将调查“这些平台层次的功能对您的应用而言有多少的重要性？”，该选项通过“平台安全性”、“平台整合”、“系统管理”三项指标进行，您可以向上或向下滑动双箭头图标以表示您的喜好程度。
我们将“平台安全性”数值上调到7.1，“平台整合”和“系统管理”数值保持不变5。
如图7所示。
图7：平台层次的功能重要性调查8.点击下一歩，解决方案顾问将调查“您打算将哪一类操作系统用于您的应用？”，该选项通过“商业实时操作系统”、“开放源代码操作系统”、“商业操作系统”、“专用操作系统”四项指标进行，您可以向上或向下滑动双箭头图标以表示您的喜好程度。
我们将“开放源代码操作系统”数值上调到7.9，“商业实时操作系统”、“商业操作系统”和“专用操作系统”数值保持不变5。
如图8所示。
图8：操作系统类型调查9.点击下一歩，解决方案顾问将调查“这些图形功能对您的应用的重要性如何？”，该选项通过“3D图形”、“高清晰度视频”、“多视频流”、“两个或更多显示器”、“图形并不重要”五项指标进行，您可以向上或向下滑动双箭头图标以表示您的喜好程度。
我们将“多视频流”数值上调到6.6，其他选项数值保持不变。
如图9所示。
图9图形功能应用重要性调查三、嵌入式主板规划薄这个时期进入设计阶段。
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