嵌入式系统设计师教程

嵌入式系统设计师教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:清华大学出版社
作者:魏洪兴
出品人:
页数:529
译者:
出版时间:2006-8
价格:50.00元
装帧:
isbn号码:9787302132868
丛书系列:
图书标签:
  • 软考
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具体描述

《嵌入式系统设计师教程》按照人事部、信息产业部全国计算机技术与软件专业技术资格(水平)考试要求编写,内容紧扣《嵌入式系统设计师考试大纲》。全书共6章,分别对嵌入式系统基础知识、嵌入式微处理器与接口设计、嵌入式软件与操作系统、嵌入式软件程序设计、嵌入式系统设计与维护等知识进行了详细的讲解,最后介绍了一个典型的嵌入式系统设计案例。

《深入理解计算机系统:从硬件到软件的全面解析》 图书简介 在当今这个由软件驱动的数字世界中,对底层原理的掌握已成为构建高效、可靠、可扩展系统的基石。本书《深入理解计算机系统:从硬件到软件的全面解析》旨在提供一个跨越硬件、操作系统、编译器和应用程序开发的统一、深入的视角,帮助读者构建一个完整的、立体的计算机系统知识图谱。我们不聚焦于某一特定领域的工具或API,而是致力于揭示信息在现代处理器、存储层次结构和操作系统内核中如何流动、转换和被管理的根本机制。 本书的结构设计遵循信息处理的逻辑路径,从最基础的位与字节出发,逐步向上构建起复杂的软件抽象。 第一部分:信息的表示与处理的基石 本部分着重于奠定扎实的底层基础,探索数据在物理和逻辑层面的表示方式,以及处理器如何执行这些操作。 1. 整数、浮点数与机器级代码 我们首先探讨数字在二进制系统中的精确表示,包括有符号和无符号整数的运算规则、溢出的概念,以及在所有现代计算中至关重要的IEEE 754 浮点数标准。理解浮点数的精度损失和特殊值的处理,对于科学计算和图形渲染至关重要。 随后,我们将深入汇编语言和指令集架构(ISA)。通过分析 x86-64 架构(作为行业主流),我们将剖析各种指令的编码、操作码的含义,以及数据如何在寄存器和内存之间高效移动。我们将详细阐述算术逻辑单元(ALU)的工作原理,揭示计算机如何以极快的速度执行加法、乘法和逻辑运算。 2. 程序的构建:从源代码到可执行文件 程序是如何从人类可读的 C 语言代码转化为可以在硬件上直接执行的机器码的?本章将详尽解析编译、汇编和链接的过程。重点讨论预处理、编译优化(如循环展开、常量折叠)对最终性能的影响。我们将详细剖析目标代码格式(如 ELF 格式)的结构,包括代码段、数据段和符号表,并解释链接器在解决跨文件引用和库依赖中的关键作用。 第二部分:存储器的层次结构与性能优化 性能瓶颈往往存在于数据访问的速度差异上。本部分将全面剖析现代存储系统的复杂层次结构,并指导读者如何根据这些特性来优化代码。 3. 存储器层次结构与缓存技术 我们不仅将缓存视为一个抽象的概念,而是深入探讨其物理实现和工作机制。我们将详细分析SRAM 和 DRAM 的工作原理,对比它们在速度、密度和成本上的权衡。核心内容将围绕CPU 缓存(L1、L2、L3)展开,包括缓存的映射策略(直接映射、组相联、全相联)、块替换算法(如 LRU 的实际实现)以及写操作策略(写穿透与写回)。通过分析局部性原理(时间局部性和空间局部性),读者将学会如何重构数据结构和算法,以最大化缓存命中率。 4. 虚拟内存、地址翻译与内存保护 操作系统如何为每个进程提供一个私有、连续的地址空间?本章将深度解析虚拟内存系统。我们将详细解释页表(Page Tables)的结构、多级页表的构建,以及 TLB(Translation Lookaside Buffer)在加速地址翻译过程中的作用。此外,我们还将探讨内存保护机制如何通过页表中的权限位来实现隔离,以及缺页中断(Page Fault)的整个处理流程,这对于理解操作系统内核的调度和恢复至关重要。 第三部分:程序的运行时组织与软件交互 本部分关注程序运行时所需的复杂环境,包括函数调用约定、进程间通信以及如何安全地管理共享资源。 5. 函数调用与栈帧的艺术 函数调用是程序执行的核心。我们将详细剖析调用约定(如 x86-64 System V ABI),包括参数传递、返回地址的保存以及栈帧(Stack Frame)的动态构建与销毁。这部分内容直接关联到栈溢出(Stack Buffer Overflow)等安全漏洞的原理。我们还将讨论递归函数的执行过程及其内存开销。 6. 进程、虚拟内存与动态内存分配 我们将从操作系统的角度审视进程的生命周期,包括进程的创建、上下文切换的机制,以及它们如何共享物理内存(通过写时复制 Copy-on-Write)。 随后,我们将深入研究用户空间下的动态内存分配器(如 `malloc` 和 `free`)的内部实现。我们将分析诸如空闲链表、伙伴系统(Buddy System)等经典算法,以及现代分配器(如 jemalloc 或 tcmalloc)如何处理多线程环境下的内存请求和碎片化问题。 7. 链接、加载与共享库 我们回归到链接器的角色,但这一次着重于动态链接。解析 GOT(Global Offset Table)和 PLT(Procedure Linkage Table)的机制,这是程序如何在运行时找到并调用共享库(如 libc)中函数的核心技术。我们将解释共享对象(Shared Objects/DLLs)是如何被加载器映射到进程地址空间的,以及代码重定位的工作原理。 第四部分:并发、系统调用与 I/O 现代应用离不开并发处理和与外部世界的交互。本部分将聚焦于如何构建高效且正确的多线程程序。 8. 线程、并发与同步 我们将区分进程与线程,深入探讨用户级线程与内核级线程的区别。核心内容在于并发编程的挑战:数据竞争、死锁和活锁。我们将系统地介绍实现并发控制的工具:互斥锁(Mutexes)、信号量(Semaphores)和条件变量(Condition Variables),并解释它们是如何在底层硬件原语(如原子操作和内存屏障)之上构建起来的。 9. I/O 基础与系统调用 计算机系统如何可靠地与外部设备(磁盘、网络)交互?本章将讲解系统调用(System Calls)的机制,即用户态程序如何通过陷入内核来请求资源。我们将详细分析 Unix I/O 模型,包括文件描述符的概念,以及阻塞 I/O、非阻塞 I/O 和 I/O 多路复用(如 `select`, `poll`, `epoll`)的性能差异和适用场景,为高性能网络服务打下坚实基础。 本书特色与受众 本书不依赖于特定的高级语言特性或框架,而是聚焦于跨越所有软件领域的普适性原理。通过大量的代码示例(主要使用 C 语言)、结构化图示和对主流体系结构(如 x86-64)的实例分析,读者将能够: 诊断性能瓶颈:不再盲目优化,而是能根据缓存、内存访问模式精准定位效率低下的代码段。 编写健壮的并发代码:深刻理解同步机制的底层含义,避免复杂的竞态条件。 理解安全漏洞的根源:从机器码层面理解缓冲区溢出和格式化字符串攻击的原理。 掌握操作系统和编译器的交互:为从事系统编程、高性能计算、内核开发或编译器设计的读者提供无可替代的实践基础。 本书适合具有一定 C 语言基础,希望从根本上理解现代计算系统工作方式的计算机科学专业学生、软件工程师和系统架构师。

作者简介

目录信息

读后感

评分

很适合拿笔在上面乱画一气,把自以为的重点都勾出来。 这本书上面的东西,如果没有实践过,是一定会忘记的。毕竟这本书是填鸭型的,不要指望它娓娓道来。 内容倒是面面俱到。在一周内看完,然后把记忆保存24小时,这本书的任务就完成了。

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很适合拿笔在上面乱画一气,把自以为的重点都勾出来。 这本书上面的东西,如果没有实践过,是一定会忘记的。毕竟这本书是填鸭型的,不要指望它娓娓道来。 内容倒是面面俱到。在一周内看完,然后把记忆保存24小时,这本书的任务就完成了。

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很适合拿笔在上面乱画一气,把自以为的重点都勾出来。 这本书上面的东西,如果没有实践过,是一定会忘记的。毕竟这本书是填鸭型的,不要指望它娓娓道来。 内容倒是面面俱到。在一周内看完,然后把记忆保存24小时,这本书的任务就完成了。

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很适合拿笔在上面乱画一气,把自以为的重点都勾出来。 这本书上面的东西,如果没有实践过,是一定会忘记的。毕竟这本书是填鸭型的,不要指望它娓娓道来。 内容倒是面面俱到。在一周内看完,然后把记忆保存24小时,这本书的任务就完成了。

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把书大概看看就后悔了,又贵又没有盗版的,内容感觉就是到处复制粘贴然后凑合到一起的,还神马官方指定参考书,受不了。。。 软考完全可以只用把近五年的真题全部做个两遍就够了。。。这种类型的考试貌似都可以这么干。。。实在不踏实,就去网上下几个别人的总结,都比这本书讲...  

用户评价

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作为一个已经在这个行业摸爬滚打多年的工程师,我深知一本好的技术书籍对于职业生涯的重要性。《嵌入式系统设计师教程》这本书,在我看来,绝对称得上是一本“常备工具书”。它不是那种读一遍就束之高阁的书,而是可以反复翻阅、从中汲取养分的宝藏。书中对嵌入式系统硬件底层细节的剖析,可以说是鞭辟入里,让我对CPU的工作原理、总线通信机制、中断处理流程等有了更清晰的认识。特别是关于内存访问和缓存一致性的讲解,对于优化嵌入式系统的性能至关重要,书中给出的分析和建议,都具有很高的实操价值。在软件方面,书中对嵌入式C语言编程的技巧和注意事项进行了详尽的阐述,包括指针的深入运用、内存管理策略、嵌入式开发中的常见陷阱以及如何编写高效、可靠的代码。这些内容对于提升嵌入式软件的质量和稳定性有着直接的帮助。另外,书中对嵌入式系统的调试技巧和方法论的介绍,更是让我受益匪浅。传统的调试方法往往耗时耗力,书中介绍的逻辑分析仪、示波器等硬件调试工具的使用,以及软件断点、内存查看等高级调试技术,都能够极大地提高调试效率,快速定位和解决问题。书中的案例分析也相当有深度,从实际项目中提炼出来的典型问题,以及书中给出的解决方案,都能够引发我的思考,并让我从中学习到解决复杂问题的思路和方法。

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我一直认为,学习嵌入式系统,不仅仅是学习一门技术,更重要的是培养一种系统性的思维方式。很多入门级的教程,往往只停留在代码层面,讲解某个函数怎么用,某个模块怎么配置,但对于“为什么”这个问题,却鲜有提及。《嵌入式系统设计师教程》这本书,在这方面做得非常出色。它不仅仅告诉你“怎么做”,更重要的是,它会深入浅出地解释“为什么这样做”。比如,在讲解电源管理时,书中会详细分析不同功耗模式下芯片的功耗表现,以及如何通过软件和硬件设计来优化功耗,这对于开发低功耗嵌入式设备至关重要。在通信协议方面,书中对TCP/IP协议栈在嵌入式系统中的应用进行了详细的介绍,不仅讲解了协议的原理,还给出了具体的网络编程实例,让我能够理解如何在资源受限的嵌入式设备上实现可靠的网络通信。此外,书中对于嵌入式系统安全性的探讨,也让我眼前一亮。在当今物联网蓬勃发展的时代,嵌入式系统的安全性问题日益突出,而这本书却能提前关注到这一重要领域,并给出了一些基础的安全设计理念和防护措施,这对于开发者来说,是非常有价值的参考。书中的语言风格也比较亲切,不会让人产生距离感,作者仿佛在和你一起探讨技术难题,这种互动式的写作方式,让学习过程更加轻松愉快。

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初次接触嵌入式系统,真是摸着石头过河,网上零散的资料看下来,要么过于理论化,要么过于碎片化,总感觉抓不住重点,缺少一条清晰的学习脉络。偶然间翻到这本《嵌入式系统设计师教程》,说是教程,我一开始还持保留态度,毕竟“教程”二字往往意味着枯燥乏味,或者浅尝辄止。然而,当我真正沉浸其中后,才发现我的担忧是多余的。这本书的结构设计相当巧妙,它并没有一开始就丢给你一堆晦涩难懂的术语,而是从最基础的概念入手,循序渐进地引导读者进入嵌入式系统设计的广阔天地。作者在讲解过程中,会穿插大量的实例,这些实例的选取非常贴合实际开发需求,不是那种脱离实际的“玩具”项目,而是能让你切实感受到嵌入式系统在现实世界中的应用。比如,在讲解定时器和中断时,书中并没有仅仅停留在原理上,而是给出了一个具体应用场景,如何利用定时器实现精确的延时,如何通过外部中断响应按键输入。这些具象化的描述,极大地降低了初学者的理解门槛。更难得的是,书中对于一些关键的硬件知识,比如CPU架构、内存管理、I/O接口等,都进行了深入浅出的讲解,并能将这些硬件知识与软件编程巧妙地结合起来,让你明白为什么这样做,而不是盲目地记忆代码。阅读过程中,我时常会停下来,结合书中的例子,在自己的开发板上动手实践,每一次成功点亮LED,每一次成功读取传感器数据,都让我对嵌入式系统有了更深的理解和更强的信心。这本书就像一位经验丰富的引路人,在我迷茫时指明方向,在我遇到困难时提供解决方案,让我不再是孤军奋战。

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我一直觉得,要成为一名优秀的嵌入式系统设计师,不能仅仅局限于某一种技术或者某一个领域,而应该具备广阔的知识视野。《嵌入式系统设计师教程》这本书,恰恰满足了这一点。它不仅仅讲解了底层硬件和操作系统,还触及了嵌入式系统的应用层开发,包括人机交互、网络通信、数据存储等多个方面。书中对图形用户界面(GUI)在嵌入式系统中的应用进行了深入的探讨,讲解了如何利用Qt等框架来开发美观且功能强大的嵌入式GUI。这让我看到了嵌入式系统不仅仅是冷冰冰的机器,也可以拥有“颜值”和良好的用户体验。在网络通信方面,书中对TCP/IP协议栈的讲解非常透彻,并且结合了嵌入式系统实际应用中的需求,比如物联网通信、远程控制等,给出了具体的实现方案和代码示例。这让我能够将网络技术与嵌入式开发有机地结合起来,为开发更智能化的设备打下基础。此外,书中对嵌入式系统中数据存储的讨论,也让我受益匪浅,包括闪存、SD卡等存储介质的选择,以及文件系统的应用,这些都是实际开发中必不可少的内容。

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在我看来,一本真正有价值的技术书籍,不仅仅是知识的传递,更是一种思想的启迪。《嵌入式系统设计师教程》这本书,恰恰具备这样的特质。它在讲解各种技术细节的同时,更注重培养读者对嵌入式系统的整体理解和设计能力。书中对于系统设计的原则和方法论的探讨,让我认识到,好的嵌入式系统设计,不仅仅是满足功能需求,更需要考虑性能、功耗、成本、可维护性等多个方面。例如,在讲解嵌入式Linux驱动开发时,书中不仅仅是给出API函数的调用示例,而是会从驱动程序的结构、中断处理、内存管理等方面,深入分析如何设计出高质量、高效率的驱动程序。在实时性要求较高的应用场景下,书中对RTOS的设计和应用进行了详细的阐述,包括任务优先级的设计、资源分配策略、死锁预防等,这些内容对于构建稳定可靠的实时系统至关重要。书中还对嵌入式系统的测试和验证方法进行了介绍,包括单元测试、集成测试、系统测试等,这让我认识到,一个完善的测试体系,是保证嵌入式系统质量的关键。

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对于嵌入式开发来说,调试是一个绕不开的难题,很多时候,一个小小的bug可能就需要花费数天甚至数周的时间去定位。《嵌入式系统设计师教程》这本书,在调试方面的内容,简直就是“福音”。它不仅详细讲解了各种常用的调试工具,如JTAG、SWD调试器,还深入探讨了如何利用逻辑分析仪和示波器来观察硬件信号,分析时序问题。更重要的是,书中提供了一些非常实用的调试技巧和方法论,比如如何通过打印日志来追踪程序执行流程,如何利用断点来检查变量的值,以及如何通过代码审查来发现潜在的bug。这些技巧都非常具有操作性,能够极大地提高调试的效率。书中对于嵌入式Linux系统的调试,也进行了详细的介绍,包括内核调试、应用程序调试,以及网络调试等。这些内容对于我这样在嵌入式Linux领域深耕的工程师来说,无疑是雪中送炭。我尝试了书中介绍的一些调试方法,发现确实能够帮助我更快速地定位和解决问题,这让我对嵌入式开发充满了信心。这本书不仅仅是一本技术手册,更像是一位经验丰富的导师,在我遇到技术难题时,能够提供及时有效的帮助。

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对于很多初学者来说,嵌入式系统常常显得神秘而难以接近,高深莫测的硬件知识和复杂的编程环境,很容易让人望而却步。《嵌入式系统设计师教程》这本书,则以一种非常友好的姿态,将嵌入式系统的世界展现在读者面前。书中在讲解硬件原理时,会尽量使用通俗易懂的语言,并辅以大量的图示和表格,让抽象的概念变得形象化。例如,在讲解CPU内部结构时,书中会用类比的方式,将CPU的各个模块比作一个工厂的各个车间,生动地描绘了指令的获取、解码、执行过程。在软件开发方面,书中对C语言的讲解,并非是简单的语法罗列,而是着重于嵌入式开发中的实际应用,比如指针的灵活运用、结构体和联合体的设计、位操作技巧等。这些技巧对于编写高效、紧凑的嵌入式代码至关重要。更难得的是,书中还对嵌入式开发中常用的工具链,如交叉编译环境、调试器等,进行了详细的介绍和配置指导,这大大降低了初学者搭建开发环境的门槛。通过这本书,我感觉自己仿佛拥有了一把开启嵌入式开发大门的钥匙,不再对陌生的技术感到恐惧,而是充满了探索的动力。

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我接触嵌入式开发已经有几年了,但总感觉自己像是在“打零工”,对于整个系统的架构和设计缺乏全局观。《嵌入式系统设计师教程》这本书,就像给我打了一剂“强心针”,让我对嵌入式系统的设计有了全新的认识。书中对于嵌入式系统架构设计的讲解,是我最欣赏的部分。它不仅仅是讲解如何选择某个微控制器或者操作系统,而是从整个系统的需求出发,考虑性能、功耗、成本、可靠性等多个维度,然后进行最优化的架构设计。比如,在选择RTOS时,书中会对比不同RTOS的优劣势,以及它们在不同应用场景下的适用性,这让我能够更理性地做出技术决策。书中的硬件接口知识也十分扎实,对SPI、I2C、UART等常用接口的原理和应用场景进行了详尽的讲解,并且结合具体的开发实例,让我能够快速上手。让我印象深刻的是,书中对于嵌入式系统中的数据采集和处理模块的设计,给出了非常详细的指导,包括采样率的选择、滤波算法的应用、数据存储策略等,这些都是实际开发中经常会遇到的问题。通过阅读这本书,我仿佛能够看到一个完整的嵌入式系统从无到有,从概念到实现的完整过程,这对于我构建自己的系统和解决复杂问题提供了宝贵的经验。

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我一直对嵌入式开发怀有浓厚的兴趣,总觉得那些小小的芯片里蕴含着无限可能,能让各种设备“活”起来。市面上关于嵌入式技术的书籍不少,但很多要么是偏重于某个特定领域的深入讲解,比如RTOS或者某个系列的微控制器,要么就是泛泛而谈,缺乏系统性。直到我遇到了《嵌入式系统设计师教程》,才感觉找到了“对症下药”的书。这本书给我最大的惊喜在于它的全面性和前瞻性。它不仅仅停留在介绍某个具体的嵌入式芯片或者一个特定的开发工具,而是从整个嵌入式系统的生命周期出发,涵盖了从需求分析、系统设计、硬件选型、软件开发、调试测试到最终部署维护的全过程。书中对嵌入式实时操作系统(RTOS)的讲解尤为精彩,它没有生硬地罗列API函数,而是通过生动的比喻和详细的流程图,清晰地阐述了任务调度、进程间通信、信号量、互斥锁等核心概念的原理和应用。这让我对RTOS不再望而生畏,而是能够理解其内在的逻辑和重要性。此外,书中对于嵌入式Linux的介绍也十分到位,它不仅仅是讲解如何在嵌入式设备上运行Linux,更重要的是,它展示了如何利用Linux强大的生态系统来构建复杂的嵌入式应用,比如网络通信、图形用户界面等。作者在讲解时,非常注重理论与实践的结合,每讲到一个关键技术点,都会提供相应的代码示例和配置方法,并鼓励读者动手实践,这使得学习过程既充实又充满成就感。

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我一直认为,嵌入式系统设计是一个不断学习和进步的过程,而一本好的技术书籍,则能在这个过程中扮演至关重要的角色。《嵌入式系统设计师教程》这本书,就如同一位经验丰富的老友,在我的学习道路上给予我持续的指导和启发。书中对于嵌入式系统中常见的通信协议,如CAN、Modbus等,进行了深入的剖析,不仅仅讲解了协议的格式和通信流程,更重要的是,它还给出了在嵌入式设备上实现这些协议的具体方法和注意事项。这对于开发工业自动化、智能家居等领域的嵌入式产品非常有帮助。在安全方面,书中对嵌入式系统安全性的探讨,让我意识到了其重要性,并提供了一些基础的安全设计理念和防护措施,例如加密算法的应用、访问控制策略等,这些内容对于保护嵌入式设备免受攻击具有重要的现实意义。此外,书中还对嵌入式系统中的固件更新和远程管理进行了介绍,这对于产品的后期维护和升级至关重要,也让我看到了嵌入式系统在生命周期内的管理需求。通过阅读这本书,我不仅学到了实用的技术知识,更重要的是,我开始从一个更宏观的角度去思考嵌入式系统的设计和开发,这对我未来的职业发展有着深远的影响。

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真是什么都有...概念性的东西

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内容大段的重复,实在是不打算看下去。只是为了考试。

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完全就是东抄西抄,用来考试还可以,想学东西就算了。

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系统得梳理了一遍知识,津津有味

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系统得梳理了一遍知识,津津有味

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