具体描述
本书从基本概念讲起，详细介绍Embedded Linux的概念后，再进入最小化Linux，并且告诉你如何将Linux放到嵌入式芯片里。有集Linux技术之精华，告诉您研究Embedded Linux所应该要学的东西，让您不再没有头绪。并且介绍IBM IA32（X86）的架构概念，目前许多Embedded Linux的应用都是在此平台上，不可不学！完整的嵌入式影像（video4linux）实务范例，告诉您如何设计热门的影像应用程序。只要具备基本上的Linux知识的读者，保证您学会Embedded Linux！
《现代计算原理与高级网络架构》 内容提要： 本书深入剖析了现代计算科学的底层逻辑与前沿网络架构的演进，旨在为读者构建一个从微观硬件接口到宏观分布式系统的全面认知框架。全书分为四个主要部分：计算模型基础、高性能数据结构与算法、现代操作系统内核机制解析，以及下一代网络协议栈设计。 第一部分：计算模型基础 本部分着重探讨了图灵机理论在当代复杂系统设计中的实际应用与局限。我们详细分析了冯·诺依曼架构的内存层次结构，特别是高速缓存（Cache）的工作原理，包括写回策略、多级缓存一致性协议（如MESI协议的变种）及其对程序性能的影响。随后，本书转向非传统计算模型，深入研究了量子计算的基本概念、量子比特的特性，以及量子算法（如Shor算法和Grover算法）在特定问题求解中的潜力与当前技术瓶颈。此外，还涵盖了并行计算模型，如SIMD、MIMD架构的硬件实现，以及如何有效地利用多核处理器进行任务分解和同步。我们通过大量的汇编级代码示例，揭示了编译器优化如何将高级语言结构映射到底层指令集，强调了理解硬件限制对于编写高效代码的必要性。 第二部分：高性能数据结构与算法 本部分聚焦于那些在处理海量数据和高并发场景中发挥核心作用的数据结构与算法。传统的链表、树、图的复杂性分析在此基础上被深化，重点讨论了B树和B+树在数据库索引中的优化策略，以及散列表（Hash Table）在高负载环境下的冲突解决机制。重点章节详细阐述了自平衡二叉树（如红黑树、AVL树）的平衡维护算法，并与跳跃列表（Skip List）进行了性能对比分析。算法部分则涵盖了高级图算法，如最小生成树（MST）的Kruskal和Prim算法的并行化实现，以及最短路径问题在稀疏图与稠密图中的不同处理方法。特别地，我们引入了外部存储排序算法（如多路归并排序），探讨了如何最小化磁盘I/O操作，这对于大规模数据处理至关重要。此外，对随机化算法（如快速排序的随机化版本）和近似算法（如NP难问题的启发式解法）的讨论，拓宽了读者解决实际工程问题的思路。 第三部分：现代操作系统内核机制解析 本部分剥离了操作系统的“黑箱”，深入内核的实现细节。我们首先对进程与线程的管理进行了细致的剖析，重点分析了现代Linux内核如何实现上下文切换的开销优化，以及调度器（如CFS——完全公平调度器）的内部工作机制，包括其时间片分配与优先级继承策略。内存管理是本部分的核心，详细介绍了虚拟内存的实现，包括页表结构（TLB）、缺页中断的处理流程，以及页面置换算法（如LRU的实际近似算法）。同步原语的实现，如信号量、互斥锁、读写锁，不仅展示了它们的理论模型，更揭示了其在内核态和用户态的差异化实现，以及如何防范死锁和竞态条件。文件系统的部分，重点讲解了日志结构文件系统（如Ext4/XFS）的事务性保障机制，以及如何优化磁盘写入的顺序性。对于网络堆栈，本书简要概述了内核如何处理数据包的接收与发送流程，为后续的网络章节打下基础。 第四部分：下一代网络协议栈设计 本部分专注于现代互联网基础设施的关键技术与未来发展方向。我们从TCP/IP协议族的基本工作原理出发，深入探讨了TCP的拥塞控制机制（如BBR算法的原理），以及在无线和高延迟网络环境下TCP性能下降的原因与优化策略。网络虚拟化技术是本书的一大亮点，详细解析了SDN（软件定义网络）的核心概念，OpenFlow协议的工作流程，以及网络功能虚拟化（NFV）在数据中心的应用。传输层部分，本书对QUIC协议进行了深入分析，探讨了其如何通过UDP实现可靠的流控制、多路复用，以及如何显著减少连接建立的延迟。在安全方面，我们探讨了TLS 1.3的握手流程优化，以及在分布式系统中实现零信任网络架构的挑战与解决方案。最后，本书展望了6G网络对边缘计算和超低延迟通信的需求，并讨论了基于区块链技术的去中心化网络身份管理的可行性。 目标读者： 本书面向具有扎实C/C++基础，并对操作系统、计算机体系结构有初步了解的软件工程师、系统架构师，以及计算机科学专业的高年级本科生和研究生。它适合希望从“应用编程”迈向“系统底层原理”的专业人士，提供了一套连贯且深入的知识体系，帮助读者理解和设计高性能、高可靠性的现代计算和网络系统。
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