嵌入式工程师必知必会 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:人民邮电出版社

作者:[美]Lewin A.R.W.Edwards

出品人:

页数:169

译者:张乐锋

出版时间:2011-2

价格:39.00元

装帧:

isbn号码:9787115246714

丛书系列:

图书标签:

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操作系统内核的艺术：从汇编到并发控制的深度实践 本书并非一本关于嵌入式系统开发的入门指南，也未涉足具体应用层面的嵌入式软件设计或特定的微控制器架构。相反，它是一部致力于解析现代操作系统内核底层机制的深度技术专著，旨在引导读者穿越抽象的操作系统理论，亲手构建和理解操作系统最核心的构建模块。 本书将带领读者进入操作系统的“心脏地带”，探讨在不依赖任何高级抽象（如标准C库或预编译内核模块）的纯净环境下，如何从最底层的硬件交互开始，逐步搭建起一个具备基本调度、内存管理和进程间通信能力的内核。 --- 第一部分：基石的奠定——汇编与启动序列 本部分内容聚焦于操作系统“唤醒”自身的过程，这是所有软件执行的起点。我们将完全脱离高级语言的便利，深入到机器语言和硬件寄存器的世界。 1.1 引导加载与固件交互（Bootstrapping）： 深入分析 BIOS/UEFI 固件在系统启动时执行的初始步骤，以及如何将控制权安全地交接给自制内核。我们将详细解析 MBR/GPT 结构，理解引导扇区代码（Boot Sector）的职责，以及如何利用汇编语言编写一个能将内核加载到内存的极简引导程序。内容将细致区分实模式（Real Mode）和保护模式（Protected Mode）的切换过程，包括 GDT（全局描述符表）的初始化，这是进入现代内存管理前必须完成的步骤。 1.2 汇编语言的内核初探： 本书将提供详细的x86/x64汇编语言参考，专门针对内核环境进行优化。我们将编写汇编代码来设置堆栈、初始化核心寄存器，并实现第一个函数调用——从汇编跳转到C语言编写的内核入口点（`kmain`）。这部分内容会详尽阐述中断描述符表（IDT）的结构、设置，以及如何处理第一个硬件中断（如时钟中断）。 1.3 硬件抽象层（HAL）的雏形： 在进入C语言内核代码之前，我们需要一个极简的硬件抽象层。内容涵盖如何直接写入视频内存（VGA/Framebuffer）以实现最基础的文本输出，以及如何通过端口 I/O（Port I/O）与基本的串行端口进行通信，作为内核调试和早期日志输出的手段。 --- 第二部分：内存的秩序——分页与虚拟化 理解内存如何被抽象和保护是现代操作系统的核心难题。本部分将完全避开操作系统提供的虚拟内存API，而是从零开始构建内存管理机制。 2.1 分页机制的深度剖析： 详细解析 x86 架构下的分页结构（PML4、PDPT、PD、PT），并阐述如何设置页表（Page Tables）以实现物理地址到虚拟地址的映射。我们将实现内核代码来启用分页，并解释 TLB（Translation Lookaside Buffer）的工作原理及其对性能的影响。 2.2 物理内存的动态管理： 内核启动后，需要接管对物理内存的完全控制权。本书将构建一个基于位图（Bitmap）或自由列表（Free List）的物理页框分配器（PMM）。内容将严格区分内核代码和数据段的加载地址，确保内核自身的代码和数据在内存中得到妥善安置。 2.3 内核空间的堆管理（Slab/Buddy System）： 在物理内存分配器之上，我们将构建内核专用的动态内存分配器（如伙伴系统或 Slab 分配器）。这部分将涉及内核数据结构（如链表、树结构）的内存布局优化，以满足内核服务对小块内存的高效需求。 --- 第三部分：时间的掌控——进程调度与并发 本部分是操作系统的灵魂，关注如何公平、高效地在有限的CPU资源上切换和执行多个任务。 3.1 任务的抽象与上下文切换： 我们将定义“进程”和“线程”的结构体（Task Control Block, TCB），详细记录CPU寄存器状态、堆栈指针和内存上下文。重点在于编写原子性的上下文切换代码，即如何保存当前任务的状态并载入下一个任务的状态，完全依赖汇编指令的精确控制。 3.2 调度算法的实现： 本书将实现并对比几种核心调度算法： 轮询调度（Round-Robin）： 实现一个基于定时器中断的简单调度器。 优先级继承与抢占（Preemptive Scheduling）： 讨论如何设计优先级位图和选择最高优先级任务的逻辑。 无锁/低锁调度器设计： 探讨如何在并发环境中最小化锁竞争对调度器性能的影响。 3.3 中断、异常与系统调用接口： 我们将细致讲解中断描述符表（IDT）的完整配置，如何处理硬件中断（如 PIT/APIC 时钟）和软件异常（如除零、缺页异常）。最关键的是，我们将设计并实现一个极其精简的系统调用接口（Syscall Interface），作为用户空间与内核通信的“门面”，所有内核服务都将通过此接口对外暴露。 --- 第四部分：协作的艺术——同步原语与I/O基础 当多个任务并发执行时，保护共享资源和实现有序协作变得至关重要。 4.1 核心同步机制的构建： 从最基本的内存屏障（Memory Barrier）指令出发，我们将亲手实现操作系统级别的数据同步原语： 自旋锁（Spinlocks）： 在多处理器（SMP）环境中，讨论如何使用原子操作或特定CPU指令（如 `CMPXCHG`）来实现无阻塞的锁。 信号量（Semaphores）与互斥锁（Mutexes）： 讨论如何使用底层同步原语构建更高层次的同步结构，以及它们在实现阻塞等待时的机制差异。 条件变量（Condition Variables）： 讲解如何利用阻塞队列和信号量实现基于条件的线程等待与唤醒。 4.2 简单的虚拟文件系统与I/O层： 在不依赖任何磁盘驱动器的情况下，本书将构建一个内存中的虚拟文件系统（RAM Disk），用于演示文件的打开、读写操作。同时，我们将设计一个统一的I/O请求队列，为未来扩展块设备或字符设备驱动打下基础，重点在于I/O请求的异步处理框架。 --- 目标读者对象： 本书的目标读者是具备扎实C/C++编程基础，并对计算机体系结构（尤其是CPU寄存器和内存模型）有深刻理解的系统程序员。它不适合初次接触编程的读者，也不直接面向特定嵌入式平台的应用开发。本书旨在提供一种从“白纸”开始构建操作系统的完整思维框架和实践路径，是深入理解现代计算核心机制的挑战性读物。阅读本书将使您对“抽象”背后的真实成本和复杂性有一个全新的认识。

评分☆☆☆☆☆

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☆☆☆☆☆

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。

评分☆☆☆☆☆

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...  

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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...  

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评分☆☆☆☆☆

初次拿到这本书时，我还有点担心，因为书名听起来比较“宏大”，担心内容会流于表面。然而，当我翻开关于嵌入式通信协议栈的部分时，我的顾虑完全打消了。作者对CAN总线和以太网的讲解，不仅仅停留在协议层的描述，更重要的是深入到驱动层如何高效地利用DMA进行数据传输，以及如何处理异常帧和错误恢复机制。这种从应用到驱动再到底层的剖析角度，非常符合我们日常调试复杂问题的需要。我尤其喜欢它在最后几章中对调试和测试策略的探讨。在嵌入式开发中，调试往往比编写代码本身更耗时，书中提供的一些基于示波器和逻辑分析仪的排查思路，非常具有实战指导意义。它教会我的不是“怎么做”，而是“为什么这样做会有效”，这种深层次的理解，是任何视频教程都难以比拟的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图示设计也值得称赞，这对于理解复杂的时序图和硬件连接至关重要。我一直觉得，好的技术书籍应该在视觉上传达效率。这本《嵌入式工程师必知必会》做到了这一点。例如，在讲解SPI总线时，配合清晰的时序波形图，即使是复杂的四线或五线SPI模式，也能一目了然。更贴心的是，书中还穿插了一些“陷阱警告”，专门指出初学者最容易犯的逻辑错误，这比自己踩坑后再回头看书要高效得多。对于那些想从理论走向实践的读者，这本书的价值无可替代。它就像一本工具箱，里面装满了经过实战检验的工具和方法论，让你在面对新的硬件平台或新的技术挑战时，不再感到无从下手，而是能迅速找到切入点，并知道如何从容应对复杂的系统集成问题。

评分☆☆☆☆☆

这本《嵌入式工程师必知必会》简直是为我这种刚踏入嵌入式行业的新人量身定做的！我记得我刚开始接触单片机的时候，各种寄存器、中断、定时器这些概念简直是我的噩梦。网上找的资料零零散散，有的讲得太深奥，我这个初学者根本啃不动；有的又太浅，看完跟没看一样。直到我发现了这本书，它就像一位经验丰富的前辈手把手地教我。最让我惊喜的是，它不是那种干巴巴的理论堆砌，而是真正结合了实际应用场景来讲解。比如讲到I2C通信协议时，它会结合一个具体的传感器读取例子，让你明白为什么这样设计，实际操作中又该注意什么。书里对C语言在嵌入式中的妙用讲解得特别透彻，很多我以前模棱两可的地方，通过书里的例子一下子就清晰了。而且，它对硬件抽象层（HAL）和寄存器层编程的对比分析也非常到位，让我明白了为什么我们需要分层设计，也让我知道在什么时候该选择哪种方式。这本书的结构逻辑非常清晰，从基础概念到具体模块的实现，循序渐进，让你在不知不觉中就把知识点串联起来了。强烈推荐给所有想系统学习嵌入式开发的同行！

评分☆☆☆☆☆

说实话，我之前看过好几本号称“权威”的嵌入式书籍，但读完之后总感觉意犹未尽，很多实际工作中遇到的“坑”都没能从书中找到解决方案。这本书的价值，在于它真正体现了“必会”二字的份量。它没有浪费篇幅去介绍那些已经被淘汰或者极少使用的老旧技术，而是聚焦于当前主流的32位微控制器架构以及最常用的外设驱动。特别是关于实时操作系统（RTOS）的部分，作者的阐述非常精辟，不仅仅是讲解了任务调度、信号量这些基本概念，更重要的是深入到了竞态条件和死锁的调试技巧，这些都是我们在项目中经常头疼的问题。书里提供的代码示例质量非常高，不仅注释详尽，而且结构清晰，可以直接在工程中复用和参考。我特别欣赏作者在讲解复杂算法时所采用的类比手法，让抽象的底层逻辑变得生动易懂。对于有一定基础，想要向资深工程师迈进的读者来说，这本书无疑提供了一个绝佳的跳板，帮助我们把零散的知识点整合成一个成熟的知识体系。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉是“干货满满，毫不拖沓”。作为一名资深开发者，我最讨厌的就是那种为了凑字数而堆砌的冗余内容。然而，这本书的每一页似乎都在传递有价值的信息。我平时工作中使用STM32系列芯片较多，这本书对ARM Cortex-M内核的特有机制，比如NVIC中断控制器的高级配置，讲解得非常深入且实用。我记得有一次项目需要实现一个低功耗模式下的唤醒逻辑，各种配置组合让我焦头烂额，后来翻阅这本书，发现其中关于低功耗电源管理模块的章节，精确指出了不同唤醒源的优先级和时序要求，瞬间茅塞顿开。此外，书中对版本控制和代码质量的强调也让我印象深刻，这体现了作者不仅仅关注技术实现，更关注工程规范。如果你想快速提高自己的代码质量和项目交付能力，这本书绝对是案头的必备参考手册，它帮你建立了一种严谨的工程思维。

评分☆☆☆☆☆

总体上是比较原始的, 与主流的Android,iOS有差距. 但激活了智能设备与未来之路. 我们也需要系统地再了解嵌入式开发.

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感觉讲的比较范范，适合于有一定经验的人读

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看了一下，又不少好建议，不过我现在这水平，好多还不懂。等大三再看一遍！

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国外工程师的经验之谈，值得一看

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这本书不是一款讲解技术原理的书籍，而是一本讲解有关嵌入式工程师学习和工作方面的事情。