PCI EXPRESS体系结构导读 PDF
PCI+EXPRESS体系结构导读，王齐，我下载合为一本，希望对你有帮助。PCI Express体系结构导读王齐编著★机械工业出版社本书讲述了与Pc及 PCI Express总线相关的最为基础的内容,并介绍了一些必要的、与PCI总线相关的处理器体系结构知识,这也是本书的重点所在。深入理解处理器体系结构是理解PCI与 PCI Express总线的重要基础。读者通过对本书的学习,可超越PCI与 PCI Express总线自身的内容,理解在一个通用处理器系统中局部总线的设计思路与实现方法,从而理解其他处理器系统使用的局部总线。本书适用于希望多了解一些硬件的软件工程师,以及希望多了解一些软件的硬件工程师,也可供电子工程和计算机类的研究生自学参考。图书在版编目(CIP)数据PCI Express体系结构导读/王齐编著.一北京:机械工业出版社,2010.3lBN978-7-111-29822-9.①P…Ⅱ.①王…Ⅲ.愚线一结构Ⅳ.①TP35中国版本图书馆CIP数据核字(2010)第028735号机械工业出版社(北京市百万庄大街2号邮政编码1007)责任编辑:车忱责任印制:洪汉军三河市宏达印刷有限公司印刷2010年3月第1版·第1次印刷l84mmx260mm·28.5印张·704T子0O0I-3500册标准书号:ISRN9787-1129829定价;5500元凡购本书,如有缺页、倒页、脱页,由本社发行部调换电话服务网络服务社服务中心:(010)8861066销售一部:(00)6326294门户网:址:/wmok.m销售二部:(010)88379649教材网:htp:∥www.amped.com读者服务部:(O10)6899821封面无防伪标均为盗版序PCI Express总线是新一代的O局部总线标准,是取代PCI总线的革命性总线架构PCI总线曾经是PC体系结构发展史上的一个里程碑,但是随着技术的不断发展,新涌现出的一些外部设备对传输速度和带宽有更高的要求,如千兆和万兆以太网、4Gb/8Gb的 FiberChannel和高速显示设备等。同时有些外部设备对总线的服务质量还有更严格的要求。PCI总线在设计之初并没有考虑这些因素,因此并不能完全满足这些外部设备的需要。PCI Express总线正是在这种背景下应运而生的。在2001年的春季英特尔开发者论坛上,英特尔公布了取代PCI总线的第三代L0技术,当时被称为“3GIO”。经 PCI-SIG审核,于202年7月正式公布了第一版规范,并更名为 PCI Express。从2004年开始, PCI Express总线逐渐全面取代PCI和ACP总线,成为新的局部总线工业标准。与PCI总线的共享并行架构不同, PCI Express总线使用高速串行传送方式,能够支持更高的频率,连接的设备不再像PCI总线那样共享总线带宽。除此之外 PCI Express总线还引人了一些新特性,如流量控制机制、服务质量管理、热插拔支持、数据完整性和新型错误处理机制等。而且 PCI Expres总线在系统软件级与PCI总线保持兼容,最大程度上降低了系统软件从原有的PCI总线体系结构移植到 PCI Expres总线体系结构的难度。目前关于 PCI Express总线规范的文献和书籍已有多种,但多集中在介绍规范本身。对于广大的开发者来说,能够从处理器系统的角度了解 PCI Express总线功能,无疑更有实用价值。无论是系统外部设备的开发、驱动程序的编写,还是其他系统软件的开发,处理器系统始终处于核心位置。本书正是从处理器系统的视角来讲述 PCI Express总线的体系结构,较为细致地介绍了如何使用FPGA实现一个基于PCle总线的外部设备,以及基于Linx系统的 PCI/PCI Express总线驱动程序和设备驱动程序。本书对于 PCI Express总线相关的软硬件开发人员具有很高的参考价值。PCI Express总线规范仍在不断发展。总的来说, PCI Express总线规范提出的最新技术概念往往在英特尔的x86处理器系统和外部设备中最先出现。本书的作者王齐先生,目前工作于英特尔开源技术研究中心,对处理器体系结构和Lmx系统核心技术均有深入研究,相信本书的读者能够从他的经验分享中获益。杨继国英特尔开源技术中心Ⅲ前言PCⅠI与 PCI Express(PCle)总线在处理器系统中得到了大规模应用。 PCISIG也制定了系列PCI与 PCI Express总线相关的规范,这些规范所涉及的内容庞杂广泛。对于已经理解了PCI与 PCI Express总线的工程师,这些规范便于他们进一步获得必要的细节知识。对于刚刚接触PCI与 PCI Express总线的工程师,这些规范性的文档并不适合阅读。在阅读这些规范时,工程师还需要具备一些与体系结构相关的基础知识,这恰是规范并不涉及的内容。对于多数工程师,规范文档适于查阅,而不便于学习。本书将以处理器体系结构为主线介绍 PCI Express总线的组成,以便读者进一步理解PcIExpress总线协议。本书并不是关于PCI和 PCI Express总线的百科全书,因为读者完全可以通过阅读PCI和 PCI Express总线规范获得细节信息。本书侧重的是PCI和 PCI Express总线中与处理器体系结构相关的内容。本书不会对PCI总线的相关规范进行简单重复,部分内容并不在PCI总线规范定义的范围内,例如HOST主桥和RC。PCI总线规范并没有规定处理器厂商如何实现HOST主桥和RC,不同的处理器厂商实现的HOST主桥和RC有较大差异,而这些内容正是本书所讨论的重点。此外本书还讲述了一些在PCI总线规范中提及,但是容易被忽略的一些重要概念。本书共由三篇组成。第Ⅰ篇(第1~3章)介绍PCI总线的基础知识。第Ⅱ篇(第413章)介绍 PCI Express总线的相关概念。第Ⅱ篇的內容以第Ⅰ篇为基础。从系统软件的角度来看, PCI Express总线向前兼容PCI总线,理解 PCI Express总线必须建立在深刻理解PCI总线的基础之上。读者需要按照顺序阅读这两篇。第1章主要说明PCl总线涉及的一些基本知识。有些知识稍显过时,但是在PC总线中出现的一些数据传送方式,如 Posted、Nn- Posted和 Split数据传送方式,依然非常重要,也是读者需要掌握的。第2章重点介绍PCI桥。PCI桥是PCI及 PCI Express体系结构的精华所在,本章还使用了一定篇幅介绍了非透明桥。非透明桥不是PCI总线定义的标准桥片,但是在处理器系统之间的互联中得到了广泛的应用。第3章详细阐述PCI总线的数据传送方式,与 Cache相关的内容和预读机制是本章的重点。目前pC与 PCI Express对预读机制的支持并不理想。但是在可以预见的将来, PCI EXpres总线将充分使用智能预读机制进一步提高总线的利用率。第4章是 PCI Express篇的综述。第5章以 Intel的笔记本平台 Montevina为例说明RC的各个组成模块。实际上RC这个概念,只有在x86处理器平台中才真正存在。其他处理器系统中,并不存在严格意义上的RC。第6、7章分别介绍 PCI Express总线的事务层、数据链路层和物理层。物理层是PCIExpress总线的真正核心,也是中国工程师最没有机会接触的内容。这也是我们这一代工程师的遗憾与无奈。第8章简要说明了 PCI Express总线的链路训练与电源管理。第9章主要讨论的是通用流量控制的管理方法与策略。 PCI Express总线的流量控制机Ⅳ制仍需完善,其中不等长的报文长度也是限制 PCI Express总线流量控制进一步提高的重要因素。第10章重点介绍MS和MSI-X中断机制。MS中断机制在PCI总线中率先提出,但是在PCⅠ Express总线中也得到大规模普及。目前x86架构多使用MSIX中断机制,而在许多嵌入式处理器中仍然使用MSI中断机制。第11章的篇幅很短,重点介绍PCI和 PCI Express总线中的序。有志于学习处理器体系结构的工程师务必掌握这部分内容。在处理器体系结构中有关 Cache和数据传送序的内容非常复杂,掌握这些内容也是系统工程师进阶所必须的。第12章讲述了笔者的一个实际设计—Capc卡,简单介绍了 Linux设备驱动程序的实现过程,并对 PCI Express总线的延时与带宽进行了简要分析。第13章介绍PCI总线与虚拟化相关的一些内容。虚拟化技术已崭露头角,与虚拟化相关的一系列内容将对处理器体系结构产生深远的影响。目前虚拟化技术已经在x86和 PowerPC处理器中得到了广泛的应用第Ⅲ篇以Linx系统为实例说明PCI总线在处理器系统中的使用方法,也许有许多读者对这一篇有着浓厚的兴趣。Iinx无疑是一个非常优秀的操作系统。但是需要提醒系统工程师,lix系统仅是一个完全开源的操作系统。对于有志于学习处理器体系结构的工程师,学习 Linux系统是必要的,但是仅靠学习 Linux系统并不足够。通常说来,理解处理器体系结构至少需要了解两三种处理器,并了解它们在不同处理器上的实现。尺有所短,寸有所长。不同的处理器和操作系统所应用的领域并不完全相同。也是因为这个原因,本书以 PowerPC和x86处理器为基础对PCI和 PCI Express总线进行说明。本书在写作过程中得到了我的同事和在处理器及操作系统行业奋战多年的朋友们的帮助。在Linx系统中许多与处理器和PCI总线相关的模块,都有着他们的辛勤付出。刘建国和郭超宏先生审阅了本书的第Ⅰ篇。马明辉先生审阅了本书的第Ⅱ篇。张巍、余珂与刘劲松先生审阅了第13章。吴晓川、王勇、丁建峰、李力与吴强先生共同审阅了全书。本书第12章中出现的 Capric和 Cornus卡由郭冠军和高健协助完成。看着他们通过对PCI Express总线理解的逐渐深入,最终设计出一个具有较高性能的 Cornus卡,备感欣慰。此外杨强浩先生也参与了 Capric和 Cornus卡的原始设计与方案制定,在此对他及他的团队在这个过程中给予的帮助表示感谢,我们也一道通过这两块卡的制作进一步领略了 PCI EX-press总线的技术之美。个优秀的协议,从制定到广大技术人员理解其精妙之处,再到协议应用到一个个优秀产品中,需要更多的人参与、投人、实践,这也是编写此书最大的动力源泉。本书的完成与我的妻子范淑琴的激励直接相关, Capricornus也是她的星座。还需要感谢本书的编辑车忱与策划时静,正是他们的努力使得本书提前问世。对本书尚留疑问的读者,可通过我的邮箱sailing.w@gmail.com与我联系。最后希望这本书对您有所帮助。作者目录序前言第丨篇PC|体系结构概述第1章PC|总线的基本知识3第2章PC|总线的桥与配置……281.1PCI总线的组成结构………52.1存储器域与PCI总线域…281.1.1HOsT主桥2.1.ICPU域、DRAM域与存储器域…291.1.2PCI总线…………72.1.2PCI总线域…301.1.3PCI设备…………1.3处理器域1.1.4HOST处理器82.2HOST主桥…………321.1.5PCI总线的负载…2.2.1PCI设备配置空间的访间机制……331.2PCI总线的信号定义曹重量自道2.2.2存储器域地址空间到PCI总线1.2.I地址和数据信号中看语面“,·域地址空间的转换1.2.2接口控制信号……02.2.3PCI总线域地址空间到存储器123仲裁信号……………12域地址空间的转换…………371.2.4中断请求等其他信号····:122.2.4x86处理器的HOST主桥………401.3PCI总线的存储器读写总线事务…132.3PCI桥与PCI设备的配置空间…421.3.1PCI总线事务的时序…142.3.1PI桥………………………421.3.2 Posted和Non- Posted传送方式………52.3.2 PCI Agent设备的配置空间………441.3.3HOST处理器访问PCI设备162.3.3PCI桥的配置空间501.3.4PCI设备读写主存储器……82.4PCI总线的配置…………531.3.5 Delayed传送方式……24.1Type01h和 Type 00h配置请求1.4PCI总线的中断机制…22.42PCI总线配置请求的转换原则…551.4.1中断信号与中断控制器的连接2.4.3PCI总线树Bus号的初始化…关系………………………………212.4.4PCI总线 Device号的分配……591.4.2中断信号与PCI总线的连接2.5非透明PCI桥关系……2225.1 Intel21555中的配置寄存器…621.4.3中断请求的同步………………23252通过非透明桥片进行数据传递…631.5PCI-X总线简介…吾量由……252.6小结651.5.1 Split总线事务…25第3章PC总线的数据交换甲·看当血61.5.2总线传送协议………263.1PCI设备BAR空间的初始化……6653基于数据块的突发传送…3.1.1存储器地址与PCI总线地址1.6小结27的转换3.1.2PCI设备BAR寄存器和PCI桥空间进行DMA读写……………8Base、 Limit寄存器的初始化3.3.4PCI设备进行DMA写时发生3.2PCI设备的数据传递69Cache命中………………………823.2.1PCI设备的正向译码与负向3.3.5DMA写时发生 Cache命中译码………………………………69的优化………85322处理器到PC设备的数据传送…713.4预读机制……863.2.3PCI设备的DMA操作……………723.4.1指令预读3.24PCI桥的 Combining、 Merging34.2数据预读···89和 Collapsing中··自串暮暮福品品画733.4.3软件预读…93.3与 Cache相关的PCI总线事务…74344硬件预读……933.3.1 Cache一致性的基本概念…3.4.5PCI总线的预读机制…………943.3.2PCI设备对不可 Cache的存储器3.5小结··即自甲要普有当布普面首由a…98空间进行DMA读写3.3.3PCI设备对可 Cache的存储器第‖篇Pc| Express体系结构概述第4章PCe总线概述5.1.1 EPBAR寄存器……1444.1PCIe总线的基础知识…………lO51.2 MCHBAR寄存器………………1444.1.1端到端的数据传递……………0n5.I.3其他寄存器…………l444.1.2PCle总线使用的信号…1035.2 Montevina平台的存储器空间的4.1.3Pcle总线的层次结构…07组成结构………………,1454.1.4Pcle链路的扩展…I085.2.1 Legacy地址空间…………l474.1.5PCIe设备的初始化…………Il052.2DRAM域474.2PCe体系结构的组成部件……25.2.3存储器域…144.2.1基于PC架构的处理器系统…25.3存储器域的PCI总线地址4.2.2RC的组成结构………………1l7间……………………………504.2.3 Switch解着喜+「中··鲁曲曲「85.3.1PCI设备使用的地址空间………1504.24VC和端口仲裁……1205.3.2FCIe总线的配置空间………………5l425 PCle-to-PCLPCI-X桥片………1225.4小结·::···中.d;=·".:7544.3PCIe设备的扩展配置空间…123第6章PCe总线的事务层…7554.3.1 Power Management Capability6.1TLP的格式155结构l246.1.1通用TP头的Fmt字段和Ty4.3.2 PCI Express Capability结构127字段………………………1564.3.3 PCI Express Extended Capabilities6.1.2TC字段…………………………l58结构…………………l36.1.3Amr字段……………………………1594.4小结l396.1.4通用TLP头中的其他字段160第5章 Montevina的MCH和|CH…1406.2TLP的路由……1615.1PCI总线0的Deve0设备……,1416.2.1基于地址的路由Ⅶ6.2.2基于ID的路由8.1.3 Receiver detect识别逻辑2176.2.3隐式路由……暴音前自mm1668.2 LTSSM状态机…2I86.3存储器、LO和配置读写8.2.1 Detect状态…………220请求TIP……………….1678.22 Polling状态…………………22l6.3.1存储器读写请求TLP…………1688.2.3 Configuration状态………2236.3.2完成报文……………………1728.2.4 Recovery状态22863.3配置读写请求mP……………1741748.2.5 LTSSM的其他状态……2316.34消息请求报文………………758.3PCle总线的 ASPM……………2326.3.5PCIe总线的原子操作……1778.3.1与电源管理相关的链路状态…23263.6 TLP Processing Hint∴……………i788.3.2D0状态…………………………2336.4TLP中与数据负载相关的8.3.3I0状态………………234参数………………………1818.3.4Ll状态…2356.4.1 Max_Payload_Size参数………·l88.3.5L2状态…2366.4.2 Max_ Read_ Request_Siz参数…l828.4 PCI PM机制……4日#······世23764.3RCB参数……………………838.4.1PCle设备的 D-State…………2376.5小结8.4.2D- State的状态迁移238第7章PCe总线的数据链路层与8.5小结………………………………240物理层·普自·自:.吾.“:a日平;.千画185第9章流量控制··自自·着暮;品吾.“中24l7.l数据链路层的组成结构………1859I流量控制的基本原理………2427.1.1数据链路层的状态…………1869.1.1Rate- Based流量控制………………2437.L.2事务层如何处理DL_Down和9.1.2 Credit- Based流量控制244状态1899.2 Credit- Based机制使用的算法…2467.1.3DILP的格式……………8992.1N23算法和N123+算法2497,2ACK/NAK协议………………1919.2.2N23算法……25072.I发送端如何使用ACK/NAK9.2.3流量控制机制的缓冲管理……252协议1929.3PCle总线的流量控制2547.2.2接收端如何使用ACK/NAK9.3.lPCe总线流量控制的缓存协议…………………………l95管理25572.3数据链路层发送报文的顺序……19993.2 Current节点的 Credit…2577.3物理层简介…9.3.3VC的初始化……………2597.3.,1PCle链路的差分信号…………20093.4PCIe设备如何使用FCP…26l7.3.2物理层的组成结构…………2049.4小结………………,2627.3.38/10b编码与解码…………206第10章MS和MS|X中断机制2637.4小结………………21010.1 MSI MSI-X Capability结构…263第8章PCe总线的链路训练与电源10.1.1 MSI Capability结构………264管理……………………………2l10.1.2MsL- X Capability结构………2668. 1 PCle链路训练简介……2/10.2 PowerPC处理器如何处理8.1.1链路训练使用的字符序列……213MSI中断请求……………2688.1.2 Electrical Idle状态-u+aiua,21610.2.1MSI中断机制使用的寄存器270Ⅷ
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2011_过程控制系统_黄德先_金以慧
金以慧《过程控制系统》的新版，这本书讲的很全，虽然不一定很深入，本人没全部看完。国高等学校自动化专业系列教材学校自动化专业教学指导分委员会牵头规划t普通高等教育“+一五”国家级划教材Process Control Systems过程控制系统黄德先Huang Dexian清华大学王京春编著Wang Jingchun金以慧lin yirui清华大学出版社北京内容简介本书是作者在清华大学自动化专业多年教学和科研的总结,是在193年出版的教材《过程控制》(金以慧主编,清华大学出版社)的基础上重新编写而成的。全书系统地阐述了简单和复杂控制系统的结构、原理、设计、分析与评价·并深人剖析了两个典型生产过程控制的实例,力图从生产过程特点出发,对控制系统进行综合设计和优选。在此基础上还讨论了过程计算机控制系统,进一步介绍了几种先进控制策略,并增加了诸如间歇过程控制、整厂控制、实时最优化、过程监控等学科前沿的内容,力求反映近年来过程控制的新发展。全书从数学和物理的基本概念着手,阐述过程控制问题的本质和特点,并添加了思考题、白学部分以及自己设计实验等内容,为培养自学能力、创新思维等提供了较大的空间。本书是面向研究型大学本科生的教材,因而更强调理论与实际的结合,培养学生分析问題和解决问题的能力,注重对前沿学科发展的理解和分析。本书可作为高等院校自动控制类和相关专业的教材,并供有关科技人员参考本书封面贴有清华大学出版社防伪标签,无标签者不得销售。版权所有,侵权必究。侵权举报电话:010-6278298913701121933图书在版编目(CIP)数据过程控制系统/黄德先,王京春,金以慧编著.一北京:清华大学出版社,2011.5(全国高等学校自动化专业系列教材)SBN978-7-30224291-8I,①过…Ⅱ.①黄…②王…③金…Ⅲ.①过程控制一自动控制系统-高等学校一教材Ⅳ.①TP273中国版本图书馆CIP数据核宇(2010)第252111号责任编辑:王一玲责任校对:焦丽丽责任印制:杨艳出版发行:清华大学出版社地址:北京清华大学学研大厦A座http:/www.tup,com,cn邮编:100084社总机:010-62770175邮购:010-62786544投稿与读者服务:010-62795954,jsjjc@tup.tsinghua.edu.cn质量反馈:010-62772015, zhiliang tup. tsinghua.edu.cn印装者:北京密云胶印厂经销:全国新华书店开本:175×245印张:41.5字数;874千字版次:2011年5月第1版印次:2011年5月第1次印刷印数:~300定价:59.50元产品编号:017419-01《全国高等学校自动化专业系列教材》编审委员会顾问(按姓氏笔画王行愚(华东理工大学)冯纯伯(东南大学)孙优贤(浙江大学)吴启迪(同济大学)张嗣瀛(东北大学)陈伯时(上海大学)陈翰馥(中国科学院)郑大钟(清华大学)郑南宁(西安交通大学)韩崇昭(西安交通大学)主任委员吴澄(清华大学)副主任委员:赵光宙(浙江大学)萧德云(清华大学)委员(按姓氏笔画):王雄(清华大学)方华京(华中科技大学)史震(哈尔滨工程大学)田作华(上海交通大学)卢京潮(西北工业大学)孙鹤旭(河北工业大学刘建昌(东北大学)吴刚(中国科技大学)吴成东〔沈阳建筑工程学院)吴爱国(天津大学)陈庆伟(南京理工大学)陈兴林(哈尔滨工业大学)郑志强(国防科技大学)赵曜(四川大学)段其昌(重庆大学)程鹏(北京航空航天大学)谢克明(太原理工大学)韩九强(西安交通大学褚健(淅江大学)蔡鸿程(清华大学出版社)廖晓钟(北京理工大学)戴先中(东南大学)工作小组(组长):萧德云(清华大学)〔成员):陈伯时(上海大学)郑大钟(清华大学)田作华(上海交通大学)赵光宙(浙江大学)韩九强〔西安交通大学)陈兴林(哈尔滨工业大学)陈庆伟(南京理工大学)助理):郭晓华(清华大学)责任编辑:王一玲(清华大学出版社出版说明《全固高等学自动化专业系列敖材》>x为适应我国对高等学校自动化专业人才培养的需要,配合各高校教学改革的进程,创建一套符合自动化专业培养目标和教学改革要求的新型自动化专业系列教材,“教育部高等学校自动化专业教学指导分委员会”(简称“教指委”)联合了“中国自动化学会教育工作委员会”、“中国电工技术学会高校工业自动化教育专业委员会”、“中国系统仿真学会教育工作委员会”和“中国机械工业教育协会电气工程及自动化学科委员会”四个委员会,以教学创新为指导思想,以教材带动教学改革为方针,设立专项资助基金,采用全国公开招标方式,组织编写出版一套自动化专业系列教材《全国高等学校自动化专业系列教材》本系列教材主要面向本科生,同时兼顾研究生;覆盖面包括专业基础课、专业核心课、专业选修课、实践环节课和专业综合训练课;重点突出自动化专业基础理论和前沿技术;以文字教材为主,适当包括多媒体教材;以主教材为主,适当包括习题集、实验指导书、教师参考书、多媒体课件、网络课程脚本等辅助教材;力求做到符合自动化专业培养目标、反映自动化专业教育改革方向、满足自动化专业教学需要;努力创造使之成为具有先进性、创新性、适用性和系统性的特色品牌教材本系列教材在“教指委”的领导下,从2004年起,通过招标机制,计划用3~4年时间出版50本左右教材,2006年开始陆续出版问世。为满足多层面、多类型的教学需求,同类教材可能出版多种版本本系列教材的主要读者群是自动化专业及相关专业的大学生和研究生,以及相关领域和部门的科学工作者和工程技术人员。我们希望本系列教材既能为在校大学生和研究生的学习提供内容先进、论述系统和适于教学的教材或参考书,也能为广大科学工作者和工程技术人员的知识更新与继续学习提供适合的参考资料。感谢使用本系列教材的广大教师、学生和科技工作者的热情支持,并欢迎提出批评和意见。《全国高等学校自动化专业系列教材》编审委员会2005年10月于北京序FOREWORD*3S.自动化学科有着光荣的历史和重要的地位,20世纪50年代我国政府就十分重视自动化学科的发展和自动化专业人才的培养。五十多年来,自动化科学技术在众多领域发挥了重大作用,如航空、航天等,两弹一星的伟大工程就包含了许多自动化科学技术的成果。自动化科学技术也改变了我国工业整体的面貌,不论是石油化工、电力、钢铁,还是轻工、建材、医药等领域都要用到自动化手段,在国防工业中自动化的作用更是巨大的。现在,世界上有很多非常活跃的领域都离不开自动化技术,比如机器人、月球车等。另外,自动化学科对一些交又学科的发展同样起到了积极的促进作用,例如网络控制、量子控制、流媒体控制、生物信息学、系统生物学等学科就是在系统论、控制论、信息论的影响下得到不断的发展。在整个世界已经进入信息时代的背景下,中国要完成工业化的任务还很重,或者说我们正处在后工业化的阶段。因此,国家提出走新型工业化的道路和“信息化带动工业化,工业化促进信息化”的科学发展观,这对自动化科学技术的发展是一个前所末有的战略机遇机遇难得,人才更难得。要发展自动化学科,人才是基础、是关键。高等学校是人才培养的基地,或者说人才培养是高等学校的根本。作为高等学校的领导和教师始终要把人才培养放在第一位,具体对自动化系或自动化学院的领导和教师来说,要时刻想着为国家关键行业和战线培养和输送优秀的自动化技术人才。影响人才培养的因素很多,涉及教学改革的方方面面,包括如何拓宽专业口径、优化教学计划、增强教学柔性、强化通识教育、提高知识起点、降低专业重心、加强基础知识、强调专业实践等,其中构建融会贯通、紧密配合、有机联系的课程体系,编写有利于促进学生个性发展培养学生创新能力的教材尤为重要。清华大学吴澄院士领导的《全国高等学校自动化专业系列教材》编审委员会,根据自动化学科对自动化技术人才素质与能力的需求,充分吸取国外自动化教材的优势与特点,在全国范围内,以招标方式,组织编写了这套自动化专业系列教材,这对推动高等学校自动化专业发展与人才培养具有重要的意义。这套系列教材的建设有新思路、新机制,适应了高等学校教学改革与发展的新形势,立足创建精品教材,重视实过程控制系统践性环节在人才培养中的作用,采用了竞争机制,以激励和推动教材建设。在此,我谨向参与本系列教材规划、组织、编写的老师致以诚挚的感谢,并希望该系列教材在全国高等学校自动化专业人才培养中发挥应有的作用。吴些教授2005年10月于教育部序FOREWORD《全国高等学校自动化专业系列教材》编审委员会在对国内外部分大学有关自动化专业的教材做深入调研的基础上,广泛听取了各方面的意见,以招标方式,组织编写了一套面向全国本科生(兼顾研究生)、体现自动化专业教材整体规划和课程体系、强调专业基础和理论联系实际的系列教材,自2006年起将陆续面世。全套系列教材共50多本,涵盖了自动化学科的主要知识领域,大部分教材都配置了包括电子教案、多媒体课件、习题辅导、课程实验指导书等立体化教材配件。此外,为强调落实“加强实践教育,培养创新人才”的教学改革思想,还特别规划了一组专业实验教程,包括《自动控制原理实验教程》、《运动控制实验教程》、《过程控制实验教程》《检测技术实验教程》和《计算机控制系统实验教程》等。自动化科学技术是一门应用性很强的学科,面对的是各种各样错综复杂的系统,控制对象可能是确定性的,也可能是随机性的;控制方法可能是常规控制,也可能需要优化控制。这样的学科专业人才应该具有什么样的知识结构,又应该如何通过专业教材来体现,这正是“系列教材编审委员会”规划系列教材时所面临的问题。为此,设立了《自动化专业课程体系结构研究》专项研究课题,成立了由清华大学萧德云教授负责,包括清华大学、上海交通大学、西安交通大学和东北大学等多所院校参与的联合研究小组,对自动化专业课程体系结构进行深入的研究,提出了按“控制理论与工程、控制系统与技术、系统理论与工程、信息处理与分析、计算机与网络、软件基础与工程、专业课程实验”等知识板块构建的课程体系结构。以此为基础,组织规划了一套涵盖几十门自动化专业基础课程和专业课程的系列教材。从基础理论到控制技术,从系统理论到工程实践,从计算机技术到信号处理,从设计分析到课程实验,涉及的知识单元多达数百个、知识点几千个,介入的学校50多所,参与的教授120多人,是一项庞大的系统工程。从编制招标要求、公布招标公告,到组织投标和评审,最后商定教材大纲,凝聚着全国百佘名教授的心血,为的是编写出版一套具有一定规模、富有特色的、既考虑研究型大学又考虑应用型大学的自动化专业创新型系列教材。然而,如何进一步构建完善的自动化专业教材体系结构?如何建设基础知识与最新知识有机融合的教材?如何充分利用现代技术,适应现代大学生的接受习惯,改变教材单一形态,建设数字化电子化、网络化等多元过程控制系统形态、开放性的“广义教材”?等等,这些都还有待我们进行更深入的研究。本套系列教材的出版,对更新自动化专业的知识体系、改善教学条件、创造个性化的教学环境,一定会起到积极的作用。但是由于受各方面条件所限,本套教材从整体结构到每本书的知识组成都可能存在许多不当甚至谬误之处,还望使用本套教材的广大教师、学生及各界人士不吝批评指正关院士2005年10月于清华大学
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