Das Addison-Wesley Handbuch der Hardwareprogrammierung

Transkript

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2 Klaus Dembowski Das Addison-Wesley Handbuch der Hardwareprogrammierung Band 1 Band 1

3 Band 1 Vorwort 15 Inhalt der DVD 18 Kapitel 1 Halbleitertechnik im Überblick Bipolar-Halbleiter Der MOSFET 22 GUI Kapitel 2 Logikschaltungen Logische Grundschaltungen Sequentielle Logik Logikfamilien im Überblick 36 Kapitel 3 Programmierbare Logikschaltungen Programmable Logic Devices Complex PLDs Field Programmable Gate Arrays Hardware Description Language und IP Cores 52 Kapitel 4 Zeichendarstellung und Codes Zahlendarstellung Binäre Zahlendarstellung und -berechnung Darstellung negativer Zahlen Gleitkommadarstellung IEEE-Formate Codes und Zeichensätze Numerische Codes im Überblick Der ASCII-Code IBM- und ANSI-Zeichensatz UNICODE 70

4 4.3 Das OSI-Schichtenmodell Fehlerkontroll- und Korrekturmechanismen Paritätsprüfung Cyclic Redundancy Check 75 Kapitel 5 Architekturmerkmale und Arbeitsweise Entwicklung der Mikroprozessoren Von-Neumann-Architektur Harvard-Architektur Arbeitsweise von Mikroprozessoren CISC und RISC Mikrocodierung und RISC-Operations 88 Kapitel 6 Die 8086/8088-Prozessoren Anschlüsse und Signale Register Datenregister Stack Pointer Base Pointer Instruction Pointer Index-Register Segment-Register und Adressbildung Programm-Status-Wort und Flags Maschinendarstellung und Assembler Assembler Befehlssatz Adressierungsarten Registeradressierung Unmittelbare Adressierung Direkte Adressierung Indirekte Adressierung Indizierte Adressierung Programmierung Speichermodelle und Segmente DOS-Funktionsaufrufe EXE- und.com-programme 124 6

5 Kapitel 7 Der Prozessor Anschlüsse und Signale Register und Betriebsarten Machine Status Word-Register Program Status Word-Register PSW-Anzeige Speicheradressierung im Protected Mode Privilegstufen Deskriptoren und Adressenberechnung Deskriptoraufbau 140 Kapitel 8 Der Prozessor Interner Aufbau Der 386SX-Prozessor Anschlüsse und Signale Intel 386SX Register und Befehle EFlag-Register Steuerregister Test- und Debug-Register Erweiterter Befehlssatz Protected Mode Task Gate Call Gate Interrupt Gate und Trap Gate Umschalten zwischen Real Mode und Protected Mode Paging Virtual Real Mode 179 Kapitel 9 Mathematische Coprozessoren Typen im Überblick Register Floating Point-Register Steuerwort-Register Befehlssatz und Programmierung 189 7

6 Kapitel 10 Die 486-Prozessoren Interner Aufbau Anschlüsse und Signale A20-Umschaltung Register und Befehle EFlag-Register Steuerregister CR Erweiteter Befehlssatz Der Cache-Speicher Der 4-Wege-Assoziativspeicher Cache Hit oder Cache Miss? Implementierungen und Organisation Derivate Typen und Signalbelegungen in der Übersicht Die 486SX- und 487SX-CPU Die 486DX2-CPUs Die 486DX4-CPU 227 Kapitel 11 Die Pentium-Prozessoren Interner Aufbau Superscalar-Architektur Der 64-Bit Datenbus Branch Prediction Unit Cache-Speicher und MESI-Protokoll Register und Befehle EFlag-Register Steuerregister CR Erweiterter Befehlssatz Pentium der ersten Generation Pentium der zweiten Generation Taktverhältnisse Anschlüsse und Signale Pentium der dritten Generation MMX Anschlüsse und Signale Multi Media Extensions System Management Mode Pentium-kompatible Prozessoren Cyrix 6x86 M

7 Cyrix 6x86MX M Win Chip C AMD-K AMD-K AMD-K6-2 und AMD K Prozessoreinstellungen 278 Kapitel 12 Die P6-Familie Der PentiumPro-Prozessor Interner Aufbau Anschlüsse und Signale Register und Paging-Strukturen Der Pentium II-Prozessor Register und Befehle Anschlüsse und Signale Gunning Transceiver Logic und Pentium II-Bus Die Celeron-Prozessoren Anschlüsse und Signale Celeron für den Sockel Celeron III und Celeron Der Pentium III-Prozessor Register und Befehle (SSE) Sockelversionen Anschlüsse und Signale Versionen und Daten im Überblick 336 Kapitel 13 Der Pentium Interner Aufbau Caches Rechenwerke und Pipelines Businterface Hyper Threading und Dual Core Anschlüsse und Signale Register und Befehle SSE SSE Model Specific Registers 360 9

8 NX-Speicherschutzbit CPUID-Parameter Typen im Überblick 368 Kapitel 14 Die Athlon-Familie Interner Aufbau Cache-Speicher Bus-Protokoll Anschlüsse und Signale Der Sockel A Typen und Daten CPU-Identifizierung Athlon 64 und Opteron Interner Aufbau Anschlüsse und Signale Betriebsarten, Register und Befehle Typen und Daten 433 Kapitel 15 PC-Architekturen im Überblick Chipsets und Mainboards Von ISA zu PCI Northbridge und Southbridge Link Interfaces Kompatibilität und Programmierung 451 Kapitel 16 Ports und DMA CMOS-RAM Port-Programmierung Bit-Maskierungen Direct Memory Access DMA-Kanäle DMA-Programmierung

9 Kapitel 17 Interrupt-System Exceptions und Software Interrupts Interrupt-Kanäle PCI Interrupt-Verteilung APIC-Modus Interrupt-Programmierung 497 Kapitel 18 Treiber und direkter Hardware-Zugriff DOS-Treiber DOS-Boot und -Konfiguration TSRs und SYS-Dateien Windows-Versionen und -Treiber Konfiguration INI-Dateien Konfigurationsmechanismen Dynamic Link Libraries Windows 9x und VxDs Virtual Device Driver Boot-Vorgang Registry Windows New Technology Architektur und Boot Multitasking und Threads Übergang von DOS- zu Windows-Programmen Port-Baustein Windows-Programm Erstellung von DLLs DLL-Typen Interfaces und A/D-Umsetzung Component Object Model COM Application Programming Interface API Port I/O für Windows 9x/Me DLL-Aufruf mit Visual BASIC DLL-Aufruf mit Delphi Direkter Hardwarezugriff mit Windows NT Windows NT I/O-Treiber InLine-Assembler und Intrinsics

10 Kapitel 19 Windows Driver Model Windows-Plug&Play Kernel-Treiber-Entwicklung IO Request Packets Driver Stack Treibertypen Installation Information File INF Aufbau WDM-Beispieltreiber Device Objects Treiberfunktionen Globally Unique Identifier GUI Treiberumsetzung Debugging und Anwendung Tipps zur Programmierung Header Files finden Fehler beim Kompilieren Fehler beim Linken Einstellungen und Hilfe Neuerungen und Windows Driver Foundation 622 Kapitel 20 Hardware-Programmierung mit Linux Treiber Hardware-Ressourcen Hardware-Kommunikation Ports freischalten Beispielprogramm Kompilieren PCI- und USB-Unterstützung PCI Bus USB 641 Kapitel 21 Parallele Schnittstelle Anschlüsse und Signale Register Datenregister

11 Statusregister Steuerregister IEEE 1284-Betriebsarten Compatible Mode Nibble Mode Byte Mode Extended Parallel Port Mode Enhanced Capability Mode Programmierbeispiele Interface für den Parallel Port Programmieradapter für EEPROMs 668 Kapitel 22 Serielle Schnittstelle Übertragungsparameter Signale Register Receiver/Transmitter-Register Interrupt Enable-Register Interrupt Identification-Register FIFO Control-Register Line Control-Register Modem Control-Register Line Status-Register Modem Status-Register Applikationen und Programme Initialisierung und Datenübertragung Peripherie am COM Port A/D-Schaltung Nutzung der Microsoft Foundation Classes 714 Stichwortverzeichnis

12 Band 2 Kapitel 23 ISA Bus Anschlüsse und Signale ISA Plug&Play Plug&Play-Mechanismus Betriebszustände Linear Feedback Shift Register Isolation-Protokoll Plug&Play-Register ISA Plug&Play-Applikation Plug&Play-Controller TL16PNP Schaltung Programmierung 796 GUI Kapitel 24 PCMCIA und CardBus Funktionsweise Anschlüsse und Signale CardBus Software-Ebenen und Programmierung Socket Services Card Services Card Information Structure CIS Configuration Register Systemintegration Applikation Peripherie Applikations-Software im Überblick Implementierte DLL-Funktionen Kernel Mode-Treiber Applikation und DLL-Anbindung DLLs mit LabVIEW verwenden 888

13 Kapitel 25 PCI Bus Funktionsweise Anschlüsse und Signale Register und Kommunikation Der Konfigurationsbereich Configuration Space Vendor ID und Device ID Command Register Status Register Class Codes Register 08h bis 3Fh Device Space Versions-Erweiterungen Erweiterter Configuration Space Power Management PCI-X PCI BIOS Interface BIOS-Routinen Das Interface zum BIOS Universelle PCI Unit PCI Bus-Analyse und -Testprogramm PCI 9052-Controller Register im Detail EEPROM-Programmierung Prototypentwicklung PCI-Windows-Applikation AD Visual BASIC-Programm mit DDL-Anbindung 1004 Kapitel 26 System Management Bus Funktionsweise Signale Adressen Programmierung SMB-Informationen ermitteln SPD-PROM auslesen

14 Kapitel 27 Universal Serial Bus Anschlüsse und Signale Kommunikation Geräteerkennung Pipes, Endpoints und Descriptors Adressen und Pakete Übertragungsmodi USB-Standards im Vergleich USB-Geräteentwicklung USB-Schaltung als HID Daten des EEPROMs Laden des Microcontroller-Programms USB 2.0-Applikation Erstellung der Software Hauptprogramm Deskriptortabelle und Settings Interrupt Service-Routinen Firmware-Besonderheiten Treiber und Applikationen 1123 Kapitel 28 Firewire IEEE Kabel und Anschlüsse Funktionsweise und Architektur Adressierung Node-Architektur Transfers and Transactions Control and Status Registers Protocol Layers Configuration ROM Standard IEEE 1394b Firewire-Applikationen Peripherie-Programmierung Programme und Diagnose Firewire Interface Protokollumsetzung mit LLC Konfigurierung und Einsatz

15 Kapitel 29 Lokale Netzwerke Ethernet-Standards im Überblick Kollisionsdomänen und maximale Ausdehnungen Netzwerkverbindungen Koaxialkabel Twisted Pair-Kabel Thick Ethernet Cheapernet oder Thin Ethernet Ethernet mit Twisted Pair-Kabel Lichtwellenleiter Fast Ethernet Kodierungen Gigabit Ethernet Die 8B/10B-Kodierung Multilevel-Kodierungen Gigabit Ethernet Aufbau und Programmierung von Netzwerkeinheiten Ethernet im OSI-Modell Ethernet Frames LAN-Controller Programmierung 1215 Kapitel 30 WLANs und Bluetooth Wireless Local Area Networks CSMA/CA Frequency Hopping und Direct Sequence Spread Spectrum Ad Hoc Mode und Access Points Bluetooth im Überblick Protokollstapel und Dienste Bluetooth Version Bluetooth Protocol Stack Radio Baseband Link Manager Host Controller Interface Logical Link Control and Adaptation Protocol Bluetooth Profiles Cable Replacement Protocol

16 Service Discovery Protocol Serial Port Profile Bluetooth-Anwendungen Generic Access Protocol und das API Kommunikation mit dem Protocol Stack Entwicklungsdurchführung 1279 Anhang A 1283 A.1 Class Codes 1283 Anhang B 1291 B.1 PCI Vendor IDs 1291 Anhang C 1343 C.1 Plug&Play-Nummern 1343 Anhang D 1353 D.1 USB Classes 1353 D.2 USB Vendor IDs und Product IDs 1356 Anhang E 1399 E.1 Literaturverzeichnis 1399 Anhang F 1401 F.1 Abkürzungsverzeichnis 1401 Anhang G 1409 G.1 Abbildungsverzeichnis 1409 Anhang H 1435 H.1 Tabellenverzeichnis 1435 Anhang I 1445 I.1 Glossar 1445 Stichwortverzeichnis