单片机C51技术应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京理工大学出版社

作者:

出品人:

页数:266

译者:

出版时间:2011-8

价格:39.00元

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isbn号码:9787564050184

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好的，这是一份不包含《单片机C51技术应用》内容的图书简介，字数控制在1500字左右： --- 《深入理解现代操作系统：从内核到应用》 导言：驾驭数字世界的基石 在当今高度互联的数字时代，我们赖以生存的计算设备——从智能手机到超级计算机——都运行在复杂而精密的软件之上。而操作系统的存在，正是连接硬件和应用程序的桥梁，它决定了系统的效率、安全性和稳定性。然而，对于许多开发者和系统管理员而言，操作系统仍然是一个“黑箱”——我们知道如何使用它，却不完全理解其内部的运作机制。 《深入理解现代操作系统：从内核到应用》正是为了揭开这个黑箱而诞生的。本书摒弃了传统教材的理论说教和碎片化知识点，聚焦于现代主流操作系统（如Linux、Windows的内核设计思想与实现原理）的核心概念、结构设计与实际应用，旨在为读者构建一个全面、深入且实践导向的操作系统知识体系。我们相信，只有理解了“为什么”和“如何做”，才能真正掌握“做什么”。 第一部分：操作系统的基石与结构 本部分将带领读者从最基础的层面认识操作系统。我们首先探讨操作系统的演进历史和基本定义，明确其在整个计算系统中的核心角色。 第一章：操作系统概览与核心概念 操作系统的角色定位： 作为资源管理者和程序执行环境。 层次化结构： 从硬件到用户空间的抽象层级。 内核态与用户态： 权限分离的原理及其对安全性的影响。 系统调用接口： 应用程序与内核交互的唯一通道，深入分析系统调用陷阱机制。 第二章：进程与线程管理——并行性的核心 进程与线程是现代并发编程的基石。本章将详述操作系统如何创建、调度和终止这些执行实体。 进程的生命周期与上下文切换： 深入分析PCB（进程控制块）的结构，以及切换过程中寄存器状态的保存与恢复。 线程模型： 用户级线程与内核级线程的区别与联系，以及混合模型在不同系统中的体现。 线程同步与互斥： 详述信号量、互斥锁（Mutex）、条件变量（Condition Variable）的底层实现，并剖析死锁的预防、检测与解除策略。 第三章：CPU调度算法的艺术与权衡 CPU调度是操作系统性能的关键所在。我们不仅介绍经典的调度算法（如FCFS、SJF、优先级调度），更侧重于现代操作系统采用的复杂调度器。 时间片轮转与抢占式调度： 性能与公平性的平衡点。 实时调度系统： EDF（截止时间最早优先）和RMS（速率单调）在嵌入式和高可靠性系统中的应用。 Linux CFS（完全公平调度器）原理解析： 深入探讨虚拟运行时（vruntime）的概念，理解CFS如何实现对CPU时间的精细控制。 第二部分：内存管理的智慧与挑战 内存是有限的宝贵资源。本部分将聚焦于操作系统如何高效、安全地管理物理内存和虚拟内存，确保多程序并发运行。 第四章：虚拟内存与分页机制 虚拟内存是现代操作系统最伟大的创新之一。 地址翻译过程： 从虚拟地址到物理地址的单级和多级页表转换过程详解。 TLB（转换后援缓冲区）： 提高地址翻译速度的关键硬件机制及其缓存失效处理。 页面置换算法： 分析FIFO、LRU及其近似算法（如Clock算法）在实际系统中的性能差异。 第五章：物理内存的动态分配与管理 操作系统如何管理有限的物理页框？ 伙伴系统（Buddy System）： 内存块的合并与分裂机制。 Slab分配器： 针对内核对象的高效分配策略，有效减少内部碎片。 内存碎片化问题： 内部碎片与外部碎片的成因分析及解决方案。 第三部分：I/O系统与文件系统的架构 本部分将探讨数据如何持久化存储，以及操作系统如何高效地处理外部设备的输入输出。 第六章：块设备I/O与中断处理 I/O操作是系统性能的瓶颈之一，系统的设计目标是尽可能地隐藏I/O的延迟。 中断驱动I/O与DMA（直接内存访问）： 减少CPU在I/O等待上的开销。 I/O子系统架构： 统一的I/O请求队列与设备驱动程序接口。 磁盘调度算法： SSTF、SCAN（Elevator）算法在磁头寻道优化中的作用。 第七章：现代文件系统设计与实现 文件系统是用户与持久化存储交互的界面。 文件系统的一致性与日志记录： Journaling机制如何保证数据在崩溃后恢复。 i节点（Inode）结构： 文件元数据的存储与查找。 EXT4与XFS的关键特性： 深入剖析现代高性能文件系统的块组管理、预分配和延迟分配技术。 虚拟文件系统（VFS）： 操作系统如何提供统一的文件访问接口，支持多种底层文件系统的挂载。 第四部分：系统安全与虚拟化技术 在云计算和信息安全的时代，理解系统隔离和虚拟化技术至关重要。 第八章：系统安全模型与访问控制 权限管理： DAC（自主访问控制）与MAC（强制访问控制）的对比。 Linux安全增强模块（SELinux/AppArmor）原理： 策略驱动的访问控制机制。 缓冲区溢出攻击与防御： 栈保护（Stack Canaries）、ASLR（地址空间布局随机化）的底层实现。 第九章：操作系统级虚拟化与容器技术 理解云计算的底层支撑技术。 全虚拟化与硬件辅助虚拟化（VT-x/AMD-V）： Hypervisor的工作模式与权限管理。 操作系统级虚拟化（容器）： 深入解析Linux Cgroups（资源限制）和Namespaces（隔离）的工作原理。 容器技术与传统虚拟机的对比分析： 启动速度、资源开销与安全边界的权衡。 结语：面向未来的系统编程 学习操作系统不仅是学习一个领域的知识，更是培养一种系统性的、自底向上的工程思维。《深入理解现代操作系统：从内核到应用》旨在帮助读者从“使用者”转变为“设计者”，无论您是进行嵌入式开发、后端高性能服务构建，还是从事系统安全研究，本书都将为您提供不可或缺的理论深度与实践指导。掌握了这些原理，您才能真正驾驭现代计算的复杂性，编写出更健壮、更高效的软件。 ---

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我尤其喜欢书中关于中断系统设计的讨论。以往我只是知道中断的作用，但对于中断优先级、中断嵌套的原理以及如何在实际项目中合理规划和管理中断，一直感到有些模糊。这本书通过丰富的实例，比如如何在一个项目中同时处理按键输入、串口通信和定时器溢出等多个中断源，并且保证它们之间不相互干扰，甚至可以根据重要性进行优先级调度，让我对中断机制有了全新的认识。书中还强调了中断服务程序的编写原则，例如尽量简洁、快速，避免在中断服务程序中执行复杂的计算或IO操作，并将工作交给主程序轮询处理，这种“延迟处理”的策略，对于保证系统的稳定性和响应速度起到了关键作用。

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存储器扩展与管理是单片机应用中一个非常实际的问题，而这本书在这方面的内容也相当扎实。我之前对外部存储器，特别是EEPROM和FLASH的接口和读写操作感到困惑。书中详细介绍了如何通过I2C、SPI等接口协议与外部存储器进行数据交换，并且给出了多种存储器操作的函数库示例。更让我受益匪浅的是，书中对于数据存储策略的讨论，比如如何将重要的配置参数、运行日志等数据可靠地存储到EEPROM中，以及如何利用FLASH进行程序代码的扩展或数据存储，这些都为我今后的项目设计提供了重要的参考。

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这本书确实给我的单片机学习之路带来了不少启发。在翻阅之前，我对51单片机的理解还停留在最基础的硬件连接和简单IO操作层面，更多的是从一些零散的网络资料和入门教程中碎片化地学习。然而，《单片机C51技术应用》这本书，以一种系统而深入的方式，将51单片机的许多高级应用场景和核心技术娓娓道来。例如，书中对于定时器/计数器的高级应用，比如脉冲宽度调制（PWM）的精确生成和频率合成，讲解得非常细致。我之前尝试过用软件延时来模拟PWM，但效果不稳定，且占用CPU资源。而书中通过硬件定时器结合中断的方案，不仅效率高，而且精度也得到了极大的提升，这对于控制电机速度、LED亮度等场景是至关重要的。

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总的来说，《单片机C51技术应用》这本书的内容非常丰富，涵盖了51单片机从入门到进阶的多个关键技术领域。它不仅提供了理论知识，更重要的是，通过大量的实例和代码，将这些技术转化为了可以实际操作和应用的工具。这本书让我对51单片机的应用有了更深刻的理解，也激发了我进一步探索更广泛的嵌入式系统领域的兴趣。对我来说，它是一本真正能够指导实践、解决实际问题的宝贵参考书。

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书中对于串行通信（UART）的讲解也极大地扩展了我的视野。之前我只知道如何使用串口进行简单的PC机与单片机的通信，但这本书深入探讨了串口通信的各种模式，如全双工、半双工，以及如何利用串口实现多机通信、RS485总线通信等。特别是书中关于RS485通信的实例，讲解了如何使用485收发器，如何进行数据帧的组帧和解析，这对于构建分布式控制系统非常有帮助。我之前也遇到过串口通信过程中数据丢失或者乱码的问题，书中关于波特率匹配、同步锁相、奇偶校验等细节的阐述，让我找到了解决这些问题的关键。

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在软件开发方面，本书对C语言在51单片机上的应用也做了深入的探讨。它不仅仅停留在语法层面，而是强调了如何利用C语言的特性，如结构体、指针、位操作等，来高效地编写单片机程序。书中对于模块化编程、函数库的封装，以及如何进行代码优化、减小代码体积和提高运行速度，都提供了很多实用的建议和技巧。尤其是在使用中断时，如何规范地定义中断服务函数，以及如何在主程序中调用和处理中断返回的数据，都讲得非常清晰。

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ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器）的应用是本书另一个亮点。在我的认知里，ADC就是用来读取模拟量的，但这本书将ADC的应用提升到了一个新的高度。它不仅讲解了ADC的采样率、分辨率等参数，还深入探讨了过采样、平均值滤波等提高ADC精度的方法，以及如何通过ADC来采集各种传感器数据，如温度、湿度、光照强度等。对于DAC，书中也展示了如何利用它生成不同频率的方波、三角波等波形，这对于音频处理、信号发生器等应用领域至关重要。

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书中关于调试技巧的章节也给了我很大的帮助。在单片机开发过程中，调试往往比编写代码本身更耗时。这本书介绍了一些常用的调试方法，如使用串口打印调试信息、利用示波器观察信号波形、以及使用仿真器进行断点调试等。特别是关于如何利用仿真器的各种功能，如查看寄存器状态、内存内容、单步执行、设置硬件断点等，让我能够更快速、更准确地定位和解决程序中的bug。

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嵌入式系统中的实时操作系统（RTOS）是提升系统复杂度和稳定性的重要手段，而这本书对RTOS的应用也进行了初步的介绍。虽然它不是一本专门讲RTOS的书，但书中结合51单片机的特点，讲解了如何使用一些简单的ucos-ii或者FreeRTOS的移植概念，以及任务调度、信号量、消息队列等核心概念在51上的实现思路。这对于我理解更复杂的嵌入式系统架构，以及未来转向更强大的微控制器平台奠定了基础。

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书中关于硬件设计与外设接口的讲解也十分详细。我之前在进行硬件设计时，常常对一些外围芯片的选型和接口电路设计感到头疼。这本书不仅介绍了各种常用外设芯片（如LCD显示屏、键盘矩阵、LED驱动等）的接口原理和驱动方法，还给出了不少实用的电路设计经验。比如，关于LCD显示屏的驱动，书中不仅讲解了如何通过GPIO模拟SPI或I2C接口，还提供了直接利用51单片机的硬件SPI或I2C接口进行通信的优化方案，这大大提高了数据传输效率。

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学习单片机挺不错的书

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