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☆☆☆☆☆

出版者:人民郵電齣版社

作者:[美]Lewin A.R.W.Edwards

出品人:

頁數:169

译者:張樂鋒

出版時間:2011-2

價格:39.00元

裝幀:

isbn號碼:9787115246714

叢書系列:

圖書標籤:

• 嵌入式
• 電子
• 計算機
• 編程
• 職業生涯
• 學習方法
• 技術
• 科普
• 嵌入式係統
• 工程師
• 編程
• 單片機
• 硬件
• 軟件
• 實戰
• 開發
• 學習
• 技能

操作係統內核的藝術：從匯編到並發控製的深度實踐 本書並非一本關於嵌入式係統開發的入門指南，也未涉足具體應用層麵的嵌入式軟件設計或特定的微控製器架構。相反，它是一部緻力於解析現代操作係統內核底層機製的深度技術專著，旨在引導讀者穿越抽象的操作係統理論，親手構建和理解操作係統最核心的構建模塊。 本書將帶領讀者進入操作係統的“心髒地帶”，探討在不依賴任何高級抽象（如標準C庫或預編譯內核模塊）的純淨環境下，如何從最底層的硬件交互開始，逐步搭建起一個具備基本調度、內存管理和進程間通信能力的內核。 --- 第一部分：基石的奠定——匯編與啓動序列 本部分內容聚焦於操作係統“喚醒”自身的過程，這是所有軟件執行的起點。我們將完全脫離高級語言的便利，深入到機器語言和硬件寄存器的世界。 1.1 引導加載與固件交互（Bootstrapping）： 深入分析 BIOS/UEFI 固件在係統啓動時執行的初始步驟，以及如何將控製權安全地交接給自製內核。我們將詳細解析 MBR/GPT 結構，理解引導扇區代碼（Boot Sector）的職責，以及如何利用匯編語言編寫一個能將內核加載到內存的極簡引導程序。內容將細緻區分實模式（Real Mode）和保護模式（Protected Mode）的切換過程，包括 GDT（全局描述符錶）的初始化，這是進入現代內存管理前必須完成的步驟。 1.2 匯編語言的內核初探： 本書將提供詳細的x86/x64匯編語言參考，專門針對內核環境進行優化。我們將編寫匯編代碼來設置堆棧、初始化核心寄存器，並實現第一個函數調用——從匯編跳轉到C語言編寫的內核入口點（`kmain`）。這部分內容會詳盡闡述中斷描述符錶（IDT）的結構、設置，以及如何處理第一個硬件中斷（如時鍾中斷）。 1.3 硬件抽象層（HAL）的雛形： 在進入C語言內核代碼之前，我們需要一個極簡的硬件抽象層。內容涵蓋如何直接寫入視頻內存（VGA/Framebuffer）以實現最基礎的文本輸齣，以及如何通過端口 I/O（Port I/O）與基本的串行端口進行通信，作為內核調試和早期日誌輸齣的手段。 --- 第二部分：內存的秩序——分頁與虛擬化 理解內存如何被抽象和保護是現代操作係統的核心難題。本部分將完全避開操作係統提供的虛擬內存API，而是從零開始構建內存管理機製。 2.1 分頁機製的深度剖析： 詳細解析 x86 架構下的分頁結構（PML4、PDPT、PD、PT），並闡述如何設置頁錶（Page Tables）以實現物理地址到虛擬地址的映射。我們將實現內核代碼來啓用分頁，並解釋 TLB（Translation Lookaside Buffer）的工作原理及其對性能的影響。 2.2 物理內存的動態管理： 內核啓動後，需要接管對物理內存的完全控製權。本書將構建一個基於位圖（Bitmap）或自由列錶（Free List）的物理頁框分配器（PMM）。內容將嚴格區分內核代碼和數據段的加載地址，確保內核自身的代碼和數據在內存中得到妥善安置。 2.3 內核空間的堆管理（Slab/Buddy System）： 在物理內存分配器之上，我們將構建內核專用的動態內存分配器（如夥伴係統或 Slab 分配器）。這部分將涉及內核數據結構（如鏈錶、樹結構）的內存布局優化，以滿足內核服務對小塊內存的高效需求。 --- 第三部分：時間的掌控——進程調度與並發 本部分是操作係統的靈魂，關注如何公平、高效地在有限的CPU資源上切換和執行多個任務。 3.1 任務的抽象與上下文切換： 我們將定義“進程”和“綫程”的結構體（Task Control Block, TCB），詳細記錄CPU寄存器狀態、堆棧指針和內存上下文。重點在於編寫原子性的上下文切換代碼，即如何保存當前任務的狀態並載入下一個任務的狀態，完全依賴匯編指令的精確控製。 3.2 調度算法的實現： 本書將實現並對比幾種核心調度算法： 輪詢調度（Round-Robin）： 實現一個基於定時器中斷的簡單調度器。 優先級繼承與搶占（Preemptive Scheduling）： 討論如何設計優先級位圖和選擇最高優先級任務的邏輯。 無鎖/低鎖調度器設計： 探討如何在並發環境中最小化鎖競爭對調度器性能的影響。 3.3 中斷、異常與係統調用接口： 我們將細緻講解中斷描述符錶（IDT）的完整配置，如何處理硬件中斷（如 PIT/APIC 時鍾）和軟件異常（如除零、缺頁異常）。最關鍵的是，我們將設計並實現一個極其精簡的係統調用接口（Syscall Interface），作為用戶空間與內核通信的“門麵”，所有內核服務都將通過此接口對外暴露。 --- 第四部分：協作的藝術——同步原語與I/O基礎 當多個任務並發執行時，保護共享資源和實現有序協作變得至關重要。 4.1 核心同步機製的構建： 從最基本的內存屏障（Memory Barrier）指令齣發，我們將親手實現操作係統級彆的數據同步原語： 自鏇鎖（Spinlocks）： 在多處理器（SMP）環境中，討論如何使用原子操作或特定CPU指令（如 `CMPXCHG`）來實現無阻塞的鎖。 信號量（Semaphores）與互斥鎖（Mutexes）： 討論如何使用底層同步原語構建更高層次的同步結構，以及它們在實現阻塞等待時的機製差異。 條件變量（Condition Variables）： 講解如何利用阻塞隊列和信號量實現基於條件的綫程等待與喚醒。 4.2 簡單的虛擬文件係統與I/O層： 在不依賴任何磁盤驅動器的情況下，本書將構建一個內存中的虛擬文件係統（RAM Disk），用於演示文件的打開、讀寫操作。同時，我們將設計一個統一的I/O請求隊列，為未來擴展塊設備或字符設備驅動打下基礎，重點在於I/O請求的異步處理框架。 --- 目標讀者對象： 本書的目標讀者是具備紮實C/C++編程基礎，並對計算機體係結構（尤其是CPU寄存器和內存模型）有深刻理解的係統程序員。它不適閤初次接觸編程的讀者，也不直接麵嚮特定嵌入式平颱的應用開發。本書旨在提供一種從“白紙”開始構建操作係統的完整思維框架和實踐路徑，是深入理解現代計算核心機製的挑戰性讀物。閱讀本書將使您對“抽象”背後的真實成本和復雜性有一個全新的認識。

評分☆☆☆☆☆

基本的介绍了嵌入式的方方面面，对于想要进入此行的人，可以了解大概框架，后面三章而是从在公司工作的层面介绍嵌入式工程师。现在嵌入式的培训满天飞，真正能留下来的人其实很少。2-3个月的培训只能说刚刚入门而已，继续学习下去还需要持续的努力。

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

基本的介绍了嵌入式的方方面面，对于想要进入此行的人，可以了解大概框架，后面三章而是从在公司工作的层面介绍嵌入式工程师。现在嵌入式的培训满天飞，真正能留下来的人其实很少。2-3个月的培训只能说刚刚入门而已，继续学习下去还需要持续的努力。

評分☆☆☆☆☆

基本的介绍了嵌入式的方方面面，对于想要进入此行的人，可以了解大概框架，后面三章而是从在公司工作的层面介绍嵌入式工程师。现在嵌入式的培训满天飞，真正能留下来的人其实很少。2-3个月的培训只能说刚刚入门而已，继续学习下去还需要持续的努力。

評分☆☆☆☆☆

随着中国嵌入式培训的深入，以及整体经济模式的变化， 曾经的电气工程师，变成了电子工程师，到了新世纪的第二个十年，又逐渐成为主流了的电路与编程技术人员。 注意用词，在这里，技术人员代表的是满大街都有这样的人，代表很普通的待遇（如同水管工），代表没有真正的工程师...  

评分☆☆☆☆☆

初次拿到這本書時，我還有點擔心，因為書名聽起來比較“宏大”，擔心內容會流於錶麵。然而，當我翻開關於嵌入式通信協議棧的部分時，我的顧慮完全打消瞭。作者對CAN總綫和以太網的講解，不僅僅停留在協議層的描述，更重要的是深入到驅動層如何高效地利用DMA進行數據傳輸，以及如何處理異常幀和錯誤恢復機製。這種從應用到驅動再到底層的剖析角度，非常符閤我們日常調試復雜問題的需要。我尤其喜歡它在最後幾章中對調試和測試策略的探討。在嵌入式開發中，調試往往比編寫代碼本身更耗時，書中提供的一些基於示波器和邏輯分析儀的排查思路，非常具有實戰指導意義。它教會我的不是“怎麼做”，而是“為什麼這樣做會有效”，這種深層次的理解，是任何視頻教程都難以比擬的。

评分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺是“乾貨滿滿，毫不拖遝”。作為一名資深開發者，我最討厭的就是那種為瞭湊字數而堆砌的冗餘內容。然而，這本書的每一頁似乎都在傳遞有價值的信息。我平時工作中使用STM32係列芯片較多，這本書對ARM Cortex-M內核的特有機製，比如NVIC中斷控製器的高級配置，講解得非常深入且實用。我記得有一次項目需要實現一個低功耗模式下的喚醒邏輯，各種配置組閤讓我焦頭爛額，後來翻閱這本書，發現其中關於低功耗電源管理模塊的章節，精確指齣瞭不同喚醒源的優先級和時序要求，瞬間茅塞頓開。此外，書中對版本控製和代碼質量的強調也讓我印象深刻，這體現瞭作者不僅僅關注技術實現，更關注工程規範。如果你想快速提高自己的代碼質量和項目交付能力，這本書絕對是案頭的必備參考手冊，它幫你建立瞭一種嚴謹的工程思維。

评分☆☆☆☆☆

這本書的排版和圖示設計也值得稱贊，這對於理解復雜的時序圖和硬件連接至關重要。我一直覺得，好的技術書籍應該在視覺上傳達效率。這本《嵌入式工程師必知必會》做到瞭這一點。例如，在講解SPI總綫時，配閤清晰的時序波形圖，即使是復雜的四綫或五綫SPI模式，也能一目瞭然。更貼心的是，書中還穿插瞭一些“陷阱警告”，專門指齣初學者最容易犯的邏輯錯誤，這比自己踩坑後再迴頭看書要高效得多。對於那些想從理論走嚮實踐的讀者，這本書的價值無可替代。它就像一本工具箱，裏麵裝滿瞭經過實戰檢驗的工具和方法論，讓你在麵對新的硬件平颱或新的技術挑戰時，不再感到無從下手，而是能迅速找到切入點，並知道如何從容應對復雜的係統集成問題。

评分☆☆☆☆☆

這本《嵌入式工程師必知必會》簡直是為我這種剛踏入嵌入式行業的新人量身定做的！我記得我剛開始接觸單片機的時候，各種寄存器、中斷、定時器這些概念簡直是我的噩夢。網上找的資料零零散散，有的講得太深奧，我這個初學者根本啃不動；有的又太淺，看完跟沒看一樣。直到我發現瞭這本書，它就像一位經驗豐富的前輩手把手地教我。最讓我驚喜的是，它不是那種乾巴巴的理論堆砌，而是真正結閤瞭實際應用場景來講解。比如講到I2C通信協議時，它會結閤一個具體的傳感器讀取例子，讓你明白為什麼這樣設計，實際操作中又該注意什麼。書裏對C語言在嵌入式中的妙用講解得特彆透徹，很多我以前模棱兩可的地方，通過書裏的例子一下子就清晰瞭。而且，它對硬件抽象層（HAL）和寄存器層編程的對比分析也非常到位，讓我明白瞭為什麼我們需要分層設計，也讓我知道在什麼時候該選擇哪種方式。這本書的結構邏輯非常清晰，從基礎概念到具體模塊的實現，循序漸進，讓你在不知不覺中就把知識點串聯起來瞭。強烈推薦給所有想係統學習嵌入式開發的同行！

评分☆☆☆☆☆

說實話，我之前看過好幾本號稱“權威”的嵌入式書籍，但讀完之後總感覺意猶未盡，很多實際工作中遇到的“坑”都沒能從書中找到解決方案。這本書的價值，在於它真正體現瞭“必會”二字的份量。它沒有浪費篇幅去介紹那些已經被淘汰或者極少使用的老舊技術，而是聚焦於當前主流的32位微控製器架構以及最常用的外設驅動。特彆是關於實時操作係統（RTOS）的部分，作者的闡述非常精闢，不僅僅是講解瞭任務調度、信號量這些基本概念，更重要的是深入到瞭競態條件和死鎖的調試技巧，這些都是我們在項目中經常頭疼的問題。書裏提供的代碼示例質量非常高，不僅注釋詳盡，而且結構清晰，可以直接在工程中復用和參考。我特彆欣賞作者在講解復雜算法時所采用的類比手法，讓抽象的底層邏輯變得生動易懂。對於有一定基礎，想要嚮資深工程師邁進的讀者來說，這本書無疑提供瞭一個絕佳的跳闆，幫助我們把零散的知識點整閤成一個成熟的知識體係。

评分☆☆☆☆☆

這本書不是一款講解技術原理的書籍，而是一本講解有關嵌入式工程師學習和工作方麵的事情。

评分☆☆☆☆☆

大綱性讀物-粗看即可

评分☆☆☆☆☆

略翻瞭一些，有意思，隻是看不太懂

评分☆☆☆☆☆

感覺講的比較範範，適閤於有一定經驗的人讀

评分☆☆☆☆☆

工科Geek的玩意。。。