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嵌入式系统架构HAL与多核调度在ARM平台优化实战

共计 30 章节
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01
课程导论与ARM多核计算基础
嵌入式系统演进 · ARM Cortex-A系列多核架构… · SMP与AMP模式对比
ARM课程导论
02
硬件抽象层（HAL）设计原理
HAL的层次结构 · 设备驱动模型 · 寄存器抽象与内存映射
HAL硬件抽象层
03
ARM平台启动流程与底层初始化
BootROM · SPL · U-Boot启动链
ARM平台启动流程
04
多核调度基础
Linux内核调度器（CFS · RT）概览 · 进程与线程的核间迁移
多核调度基础Linux
05
中断负载均衡与亲和性
中断控制器（GICv2/v3）编程模… · 中断亲和性设置（/proc/irq） · 中断负载均衡（irqbalance）
断负载均衡GICv2/v3
06
核间通信（IPC）与同步机制
自旋锁 · 互斥锁 · 读写锁在SMP下的开销分析
IPC核间通信
07
Cache一致性协议（MESI/MOESI）
Cache Line状态转换 · 伪共享（False Sharing）… · Cache Line对齐与填充（__…
CacheMESI/MOESI
08
内存屏障与顺序一致性
ARMv8内存模型（Relaxed · Acquire/Release） · DMB/DSB/ISB指令详解
内存屏障顺序一致性
09
DMA与一致性映射
DMA引擎工作原理 · Cache一致性映射（dma_all… · 流式映射（dma_map_singl…
DMA一致性映射
10
电源管理框架与DVFS
Linux CPUFreq子系统 · P-State与C-State · 调度器与DVFS的交互（schedu…
DVFS电源管理框架
11
实时性优化（PREEMPT_RT）
PREEMPT_RT补丁集介绍 · 中断线程化 · 自旋锁的RT替代（rt_mutex）
PREEMPTRT
12
虚拟化与多核调度（KVM/ARM）
ARM虚拟化扩展（VHE） · GICv3虚拟化 · vCPU调度与物理CPU的映射
KVM/ARM虚拟化
13
性能分析工具链（上）
perf工具深度使用（stat · record · report
性能分析工具链perf
14
性能分析工具链（下）
ftrace与trace-cmd · Function Tracer与Ev… · 火焰图生成与解读
性能分析工具链ftrace
15
内存子系统性能调优
TLB Miss优化（大页HugeT… · NUMA感知调度（numactl） · 页面着色（Page Coloring…
内存子系统性能调…TLB
16
I/O性能与存储优化
块层调度器（mq-deadline · kyber · BFQ）
I/O性能
17
网络协议栈优化
NAPI与中断合并 · RPS/RFS/XPS多队列分发 · TCP/IP卸载（TSO/GRO）
网络协议栈优化NAPI
18
裸机（Bare-metal）多核编程
AMP模式下的核间通信 · 共享内存管理 · 核间同步（Mbox/Spin Tab…
Bare-metal裸机
19
RTOS（FreeRTOS）多核支持
FreeRTOS SMP调度器 · 任务与队列的核间通信 · MPU保护与特权级隔离
RTOSFreeRTOS
20
异构计算（big.LITTLE/DynamIQ）
大小核架构的调度策略（HMP/EAS… · CPU Capacity与利用率 · 任务迁移与节能
big.LITTLE/D…异构计算
21
硬件加速器集成（NEON/GPU/NPU）
NEON SIMD指令集优化 · GPU通用计算（OpenCL/Ope… · NPU驱动与调度框架
NEON/GPU/NPU硬件加速器集成
22
安全与隔离（TrustZone）
ARM TrustZone架构 · 安全世界与普通世界的切换（SMC） · 安全中断处理
TrustZone安全
23
调试与追踪技术
JTAG/SWD调试 · CoreSight调试架构 · ETM/PTM指令追踪
调试追踪技术
24
系统启动时间优化
U-Boot优化（Fastboot） · 内核启动裁剪（initramfs） · 多核并行初始化
系统启动时间优化U-Boot
25
确定性延迟与硬实时
Cache锁定（Cache Lock… · TCM（紧耦合内存）使用 · 中断优先级与抢占模型
确定性延迟硬实时
26
容器与虚拟化在ARM上的性能
Docker/containerd在… · Kata Containers与Fi… · CPU Pin与内存大页
ARM容器
27
机器学习推理的端侧优化
TFLite/ONNX Runtim… · 量化与剪枝 · 多核并行推理
机器学习推理的端…TFLite/ONNX
28
综合实战
智能摄像头系统调优：项目需求分析 · HAL层设计 · 多核任务划分
综合实战智能摄像头系统调…
29
综合实战
车载信息娱乐系统调优：多核虚拟化方案 · GPU与显示同步 · 音频实时流处理
综合实战车载信息娱乐系统…
30
课程总结与前沿展望
Chiplet架构对HAL的影响 · RISC-V与ARM的竞争 · AI驱动的调度器
课程总结前沿展望