前　　言

智能嵌入式系統(tǒng)在硬件基礎(chǔ)上融入了人工智能科學(xué)與方法，讓機器通過一定的方式進行智能判斷、智能決策和智能控制，以便有效地實現(xiàn)其智能功能。從人們?nèi)粘Ｉ�活到安全攸關(guān)的國家工程都會使用智能嵌入式系統(tǒng)，它極大地推動了各行各業(yè)進入智能時代。

軟硬件協(xié)同設(shè)計是智能嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)的基本方法和技術(shù)，它針對智能嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品的多個性能指標(biāo)進行軟硬件優(yōu)化配置，使整個系統(tǒng)性能最優(yōu)。這些性能指標(biāo)有時是矛盾的， 如系統(tǒng)運行速度越快系統(tǒng)成本就越高。軟硬件本身的性能指標(biāo)也是有差異的，如硬件執(zhí)行時間一般要短于軟件執(zhí)行時間，但硬件有面積的限制。因此，如何進行軟硬件劃分，即如何劃分用軟件實現(xiàn)的任務(wù)和用硬件實現(xiàn)的任務(wù)，成了智能嵌入式系統(tǒng)性能指標(biāo)整體優(yōu)化的關(guān)鍵問題。

本教材定位為實踐探究型，以智能嵌入式系統(tǒng)行業(yè)前沿學(xué)術(shù)研究成果作為基本內(nèi)容，以結(jié)合行業(yè)前沿案例作為選取基本知識點的推動劑，具備產(chǎn)業(yè)技術(shù)與學(xué)科理論相融合的特點。本教材的編寫目的是：一方面為電子信息領(lǐng)域人才培養(yǎng)提供有力支撐，另一方面為解決信息領(lǐng)域卡脖子問題培養(yǎng)復(fù)合型高端人才。

本教材的知識目標(biāo)：①學(xué)習(xí)系統(tǒng)級建模與仿真、性能指標(biāo)獲取等基礎(chǔ)知識；②掌握依據(jù)系統(tǒng)性能指標(biāo)的智能嵌入式系統(tǒng)軟硬件優(yōu)化配置的核心技術(shù)；③具備在異構(gòu)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計平臺上，集成開發(fā)具體智能嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計和實踐能力。本教材是數(shù)字邏輯、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計、智能系統(tǒng)規(guī)范與建模等知識的融合和延伸，為后續(xù)物聯(lián)網(wǎng)及智能嵌入式系統(tǒng)開發(fā)實踐提供更加具體和綜合的理論、方法和技術(shù)基礎(chǔ)，為培養(yǎng)具有系統(tǒng)級的科學(xué)研究和綜合開發(fā)素質(zhì)的高級研發(fā)人員提供恰當(dāng)?shù)闹�識和技能。

本教材包括完整的智能嵌入式系統(tǒng)軟硬件協(xié)同設(shè)計的知識體系，知識點由三篇組成：第一篇為基礎(chǔ)篇，包括第1～4章；第二篇為核心篇，包括第5～8章；第三篇為實踐篇，包括第9、10章。本教材囊括了經(jīng)過9年近20次課程教學(xué)實踐所形成的既具特色又難易程度適中的智能嵌入式系統(tǒng)軟硬件優(yōu)化配置與集成知識體系和教學(xué)內(nèi)容。

采用本教材授課，可以靈活地依據(jù)學(xué)生情況組織教學(xué)內(nèi)容。 第1、2、3、5、7章，以及8.1節(jié)是最基礎(chǔ)的教學(xué)內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上可以選講其他內(nèi)容。偏重于設(shè)計實踐的課程可以選講第4、9、10章。第6章、8.2節(jié)和8.3節(jié)偏重于實時系統(tǒng)調(diào)度，難度稍微高些。教學(xué)時可以采取理論知識與實踐項目結(jié)合的教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生熟練使用工具以及自己開發(fā)相關(guān)工具的能力，搭建自己的工具鏈。也可以面向行業(yè)典型案例，采取課堂教學(xué)、課堂實踐以及課程設(shè)計實踐等教學(xué)形式。本教材旨在傳授最新研究成果的同時解決實踐探究性問題，培養(yǎng)學(xué)生對于開發(fā)完整系統(tǒng)的認(rèn)知能力、動手能力、設(shè)計優(yōu)化能力以及工程創(chuàng)新能力。

學(xué)習(xí)考核可以采取作業(yè)、編程實踐和課程實踐設(shè)計報告并重的考核方式，加大平時學(xué)習(xí)過程中認(rèn)識能力和編程實踐能力在學(xué)習(xí)成績中的比重，讓學(xué)生忙起來動起來。改變通用的死記硬背答題式考核，可以組織期中和期末兩次純上機實驗考試，期中檢查學(xué)生熟練使用現(xiàn)有工具（第2～5章）的能力，期末檢查學(xué)生快速使用自己實現(xiàn)的工具（第6～8章）的能力，同時要求學(xué)生選擇典型的智能嵌入式系統(tǒng)，并使用學(xué)到的知識和方法實現(xiàn)該系統(tǒng)（第9～10章），還要以此為基礎(chǔ)撰寫課程設(shè)計報告。以此培養(yǎng)學(xué)生集成開發(fā)具體智能嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計實踐能力、軟硬件優(yōu)化配置的綜合開發(fā)能力和系統(tǒng)級縝密思維，以及新工科團隊協(xié)作、敢于創(chuàng)新、敢于挑戰(zhàn)的工匠精神。

本教材內(nèi)容來自從2012年開始給研究生和本科生開設(shè)的軟硬件協(xié)同設(shè)計課程，在研究生教學(xué)中累計講授10次，在本科生教學(xué)中累計講授8次。本課程在2015年成功入選上海市重點建設(shè)課程，2016年入選華東師范大學(xué)在線教學(xué)平臺課程建設(shè)項目（大夏學(xué)堂），2017年成功申請華東師范大學(xué)精品教材建設(shè)專項基金，2021年入選華東師范大學(xué)在線開放課程建設(shè)項目，2022年入選上海市課程思政示范課程。

本教材內(nèi)容由陳儀香策劃，陳彥輝負(fù)責(zé)撰寫通信方面內(nèi)容，其余內(nèi)容由陳儀香負(fù)責(zé)撰寫，最后由陳儀香審定定稿。本教材撰寫得到了軟硬件協(xié)同設(shè)計技術(shù)與應(yīng)用工程研究中心的大力支持。2012年第1次給研究生開課時與同事朱明華教授、曹桂濤教授和劉獻忠副教授一起討論授課內(nèi)容選材。同事郭建副教授、琚小明副教授、陳瑋婷副教授分別將智能系統(tǒng)規(guī)范與建模、編譯原理、FPGA系統(tǒng)開發(fā)課程的教學(xué)內(nèi)容提供給我們，為本教材內(nèi)容選取提供了素材。研究生劉毅澤、馬玉靜、李金洋、方誠穎、屈媛、許巾一、劉晗、石昊、蔣清源、李凱旋、聶奇隆、岳澤龍、陳新宇、陳學(xué)毅、侯學(xué)成等對本教材內(nèi)容完善提供了大量幫助。西北工業(yè)大學(xué)董云衛(wèi)教授、同濟大學(xué)江建慧教授、華東理工大學(xué)虞慧群教授等專家對本教材提出了很有價值的意見和建議。這里一并表示最誠摯的感謝。


華東師范大學(xué)軟件工程學(xué)院

陳儀香

2023年1月8日