嵌入式系统软件教程

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出版者:机械工业出版社
作者:西蒙
出品人:
页数:424
译者:
出版时间:2005-9
价格:55.00元
装帧:
isbn号码:9787111172697
丛书系列:
图书标签:
  • 嵌入式
  • Embedded
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  • 软件工程
  • C语言
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  • Linux
  • 驱动开发
  • 物联网
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具体描述

在阅读本书之前读者不需要对嵌入式系统软件有任何了解,只需要熟悉计算机程序设计的基本概念、学习过C程序设计语言即可。

  本书适合作为高等院校计算机、电子、通信、软件工程等专业高年级学生嵌入式系统软件课程的教材,也可供那些对嵌入式系统软件编程的软件工程师参考。

本书特点

  ●易读性。本书从计算机程序设计概念的基础知识入手,以实例讲解的方式帮助读者快速掌握嵌入式系统软件设计的核心及高级技术与技巧,内容讲解清晰明了,通俗易懂。

  ●实用性。本书注重工程能力,突出工程实践,作者把各种嵌入式系统的软件设计经验、开发技巧,以及面对问题时所需要掌握的必要知识与解决方案,同嵌入式系统软件的基本原理有机地结合在一起。

  ●通用性。本书并不针对某一种特定的微处理器或实时操作系统进行讲解,也不面向某一种软件设计方法。无论读者所设计的嵌入式系统软件采用哪一种微处理器、哪一种实时操作系统以及哪一种软件设计方法,本书所提供的原理、知识和程序设计技巧都是适用的。

高级数据结构与算法实战:从理论到高性能实现 图书简介 在当今快速发展的计算领域,数据结构和算法是构建高效、可扩展软件系统的基石。本书《高级数据结构与算法实战:从理论到高性能实现》旨在为具备一定编程基础的读者提供一个全面且深入的学习路径,专注于如何将理论知识转化为能够在实际复杂场景中稳定、高效运行的解决方案。我们不仅仅停留在经典数据结构的介绍,而是深入探讨了它们在现代计算环境(如多核、分布式系统)下的优化策略和高级应用。 本书结构清晰,循序渐进,涵盖了从基础到前沿的多个核心主题,强调理论的严谨性与实践操作的紧密结合。我们相信,真正的掌握来自于对底层原理的深刻理解和对复杂问题的实战应对能力。 --- 第一部分:基础重塑与性能基石 (Foundations and Performance Pillars) 本部分旨在巩固读者对核心数据结构和时间/空间复杂度分析的理解,并引入性能优化的视角。 第一章:复杂度分析的深度解析与现代实践 本章超越了传统的 $O$ 符号介绍,深入探讨了平均情况、最坏情况、最好情况分析的适用场景。重点关注摊还分析(Amortized Analysis)在动态数组、哈希表等结构中的实际应用,以及如何通过概率分析来评估算法的预期性能。我们将讨论在内存层次结构(Cache Misses, TLB效应)对算法实际运行时间的影响,引入“实际性能指标”而非纯理论复杂度的概念。 第二章:数组与链表的进阶应用 不再仅仅是基础的线性结构,本章探讨了如何利用数组实现高效的位图(Bitmap)用于内存管理和集合操作,以及如何优化链表在并发环境下的性能瓶颈。内容包括:跳表(Skip List)的底层实现和性能对比,以及变长数组(如 `std::vector` 或类似结构的实现细节)的动态内存分配与拷贝策略。 第三章:栈、队列与递归的内存模型 深入探讨函数调用栈的工作原理,理解栈溢出(Stack Overflow)的成因,并详细分析递归与迭代之间的性能权衡。重点案例研究包括:使用迭代方式实现深度优先搜索(DFS)以避免递归深度限制,以及使用双端队列(Deque)实现高效的滑动窗口最大值问题。 --- 第二部分:树、图与空间组织的艺术 (Trees, Graphs, and Spatial Organization) 本部分聚焦于复杂关系的建模,以及如何通过空间划分技术来加速查询。 第四章:平衡树的实战:从 AVL 到 B-Tree 详细剖析 AVL 树和红黑树的旋转与再平衡操作,并提供详尽的实现细节。本书的重点在于 B 树及其变体(如 B+ 树)在磁盘 I/O 密集型应用中的核心地位。我们将通过模拟数据库索引的加载过程,展示 B+ 树如何通过减少磁盘寻道次数来达到最优性能。 第五章:高级堆结构与优先队列的定制 除了标准的二叉堆,本章探讨了斐波那契堆(Fibonacci Heap)在特定算法(如 Dijkstra 最短路径算法的优化版本)中的理论优势,以及二项堆(Binomial Heap)在合并操作中的高效性。我们将侧重于如何根据应用需求,定制化堆的元素比较逻辑,以适应非标准排序需求。 第六章:图算法的深度探索与大规模应用 本章涵盖了经典图算法(如 Dijkstra, Floyd-Warshall, MST)的优化实现,特别是针对稀疏图和稠密图的不同策略选择。重点分析了图算法在现实世界网络(社交网络、交通网络)中的应用挑战,包括并行化处理(如使用 MapReduce 框架处理大规模图遍历)的技术考量。 第七章:空间数据结构:KD 树与四叉树 介绍如何将一维和二维数据映射到高维空间进行高效查询。详细解析 KD 树的构建过程、近邻搜索(Nearest Neighbor Search)的原理与局限性。同时,深入探讨四叉树(Quadtree)和八叉树(Octree)在地理信息系统(GIS)和碰撞检测中的应用,强调其在空间数据管理上的优势。 --- 第三部分:哈希与集合的精确控制 (Hashing and Controlled Sets) 本部分关注如何利用数学构造实现近乎常数时间的查找、插入和删除操作,并解决冲突管理的复杂性。 第八章:哈希函数的构造与冲突解决策略 本书强调“好的哈希函数”的重要性。我们将探讨通用哈希(Universal Hashing)的概念,并实现多种高质量的哈希函数(如 MurmurHash, FNV),分析其在均匀分布和抗碰撞性方面的表现。冲突解决方面,除了链地址法和开放寻址法,还将引入 Cuckoo Hashing(布谷鸟哈希)以实现更稳定的最坏情况性能保证。 第九章:动态哈希与分布式哈希 针对需要频繁扩容或用于分布式系统的场景,本章介绍线性探测(Linear Probing)与一致性哈希(Consistent Hashing)。一致性哈希是构建可伸缩缓存系统和分布式存储系统的核心技术,我们将详细分析其如何最小化节点增减对系统状态的影响。 --- 第四部分:高级主题与并行化设计 (Advanced Topics and Parallel Design) 本部分面向希望深入理解算法在现代多核环境和特定领域应用的读者。 第十章:字符串匹配算法的效率竞赛 对经典算法(KMP, Boyer-Moore)进行深入剖析,并引入 Rabin-Karp 算法在滚动哈希中的应用。重点讨论在处理DNA序列或大规模文本日志时,如何选择或修改算法以适应内存限制和并行处理需求。 第十一章:算法的并行化与并发数据结构 这是本书区别于传统教材的关键部分。我们将讨论如何将串行算法(如排序、图遍历)分解并映射到多核 CPU 或 GPU 上。重点介绍并发安全的数据结构,例如非阻塞(Non-blocking)的队列和栈的实现原理,以及读写锁(Read-Write Locks)在改进并发访问性能中的作用。 第十二章:概率算法与近似解 在处理 NP-hard 问题或需要极高速度的场景时,近似算法是必要的工具。本章将介绍 Monte Carlo 方法、Las Vegas 算法,并分析如何应用诸如模拟退火(Simulated Annealing)和遗传算法等元启发式方法来寻找高质量的近似解。我们将通过实例展示它们在组合优化问题中的实际价值。 --- 实践导向与技术选型 本书的所有理论阐述都配有详尽的代码示例(主要采用 C++ 语言,兼顾性能和现代特性),所有关键结构均提供从零开始的实现过程,并辅以性能测试报告,直观展示不同算法和数据结构在不同规模数据集下的表现差异。读者将学到: 1. 如何根据实际约束(内存、延迟、吞吐量)选择最优的数据结构。 2. 如何识别并解决程序中的性能瓶颈,特别是缓存未命中和锁竞争。 3. 如何设计和实现高度优化的、并发友好的底层算法模块。 目标读者: 计算机科学专业高年级学生、研究生、希望提升软件底层性能的软件工程师(后端开发、系统架构师、高性能计算从业者)。掌握 C/C++ 基础以及至少一门面向对象语言是必要的先决条件。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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当我拿到这本书时,我抱着一种“看看能不能从中找到一些新的思路”的心态。结果,我被这本书的内容深深吸引了。作者对于嵌入式系统软件的理解,简直可以用“炉火纯青”来形容。他不仅对技术的原理有着深刻的理解,更重要的是,他能够将这些技术融会贯通,并将其应用于实际的工程实践中。书中关于嵌入式系统设计模式的讨论,让我耳目一新。作者通过分析不同的设计模式,为我提供了解决复杂嵌入式软件问题的全新思路。我尤其喜欢书中关于嵌入式系统性能优化和功耗管理的章节。在如今对嵌入式产品性能和功耗要求越来越高的时代,这些内容显得尤为重要。作者通过分析各种优化手段,并结合实际案例,让我看到了如何从软件层面去挖掘硬件的潜力,如何合理地分配系统资源,以及如何设计更节能的算法。这本书不仅仅是一本技术教程,更像是一位经验丰富的导师,在我遇到瓶颈时,能够及时地为我指点迷津,让我能够不断精进,保持在技术前沿。

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我是一名大学计算机科学专业的学生,对操作系统和计算机体系结构有着浓厚的兴趣,一直渴望了解这些理论知识如何在实际的硬件设备中落地。这本书,恰好满足了我的这一需求。作者用一种非常“接地气”的方式,将嵌入式系统软件的开发过程,从硬件的选型到最终产品的交付,进行了非常生动而细致的描绘。我尤其喜欢书中对微控制器(MCU)内部架构的讲解,比如CPU的流水线、中断向量表、内存映射等概念,都被作者用通俗易懂的语言阐述清楚。这让我感觉自己不再是仅仅在纸上谈兵,而是能够看到那些二进制指令是如何在微小的芯片上运行的。书中还包含了大量的代码示例,这些代码都经过精心设计,逻辑清晰,并且都附有详细的注释,让我能够很容易地跟着学习和理解。我尝试着将书中的一些代码移植到我购买的开发板上,成功地实现了预期的功能,这极大地提升了我的学习兴趣和成就感。这本书不仅仅教会我“怎么做”,更重要的是让我理解了“为什么这么做”,它为我建立了一个完整而系统的嵌入式软件开发知识体系。

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坦白说,我拿到这本书的初衷,更多的是出于一种“扫盲”的目的,想对嵌入式系统软件有一个大概的了解,以便更好地与开发团队沟通。我并非直接的嵌入式工程师,但在我的工作岗位上,经常需要接触到嵌入式相关的项目和产品。过去,我总是觉得嵌入式软件开发是一个“黑箱”,完全不理解其中的逻辑和工作方式。这本书的出色之处在于,它能够用一种非常宏观和概括性的方式,将嵌入式系统软件的方方面面呈现出来,而又不失深度。作者巧妙地平衡了技术细节和整体架构。他没有深入到每一个汇编指令的级别,但却能清晰地阐述CPU指令集的设计理念;他没有详细讲解每一个RTOS的API,但却能让我明白任务调度、进程通信等核心概念。我尤其喜欢书中关于嵌入式系统开发流程和项目管理的讨论。从需求分析、系统设计,到软件实现、测试验证,再到最后的部署和维护,作者提供了一个非常全面的视角。这让我能够更好地理解开发团队的工作,也能够更准确地评估项目风险和进度。这本书让我不再是那个对嵌入式技术一知半解的“外行”,而是能够站在更高的层面,理解嵌入式系统软件的设计思路和工程实践。

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我一直对那些能够驱动现实世界中的“智能”设备的技术感到着迷,而嵌入式系统软件无疑是这一切的基石。这本书,用一种非常系统且循序渐进的方式,为我打开了通往这个迷人世界的大门。作者的写作风格非常独特,他善于将复杂的概念用简练的语言和直观的图示来解释,让我这种理工科背景不那么强的读者也能轻松理解。书中关于嵌入式通信协议的部分,是我最感兴趣的章节之一。从I2C、SPI到UART,再到更复杂的CAN总线和以太网,作者都进行了详尽的讲解,并且给出了大量的实际应用案例。我通过阅读这部分内容,深刻理解了不同通信协议的优缺点以及它们在实际项目中的选择依据。另外,书中对于嵌入式操作系统(RTOS)的深入剖析,也让我对多任务并发、资源共享等概念有了更透彻的理解。作者通过一个典型的RTOS实例,展示了任务的创建、调度、同步以及如何进行进程间通信,让我体会到了实时操作系统在嵌入式系统中的核心作用。总的来说,这本书是一本非常好的入门和进阶读物,它既能为初学者打下坚实的基础,也能为有一定经验的开发者提供新的视角和深度。

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从一个完全没有接触过嵌入式领域的“小白”的角度来看,这本书简直是一本“救世主”。我一直觉得计算机科学是一个非常迷人的领域,但我对底层的硬件运作原理和操作系统的核心概念感到非常困惑。市面上很多介绍嵌入式技术的书籍,要么术语过于专业,要么内容过于跳跃,根本读不下去。而这本书,真的把我从一团乱麻的懵懂状态中解救了出来。作者仿佛知道我这样读者的每一个疑惑一样,从最最基础的概念开始讲起,比如什么是微控制器,什么是寄存器,什么是内存。他用了很多生动的比喻和类比,让我能够轻松地理解那些枯燥的技术术语。例如,在讲解CPU的工作原理时,他将CPU比作一个勤劳的工人,而指令则是一份份工作清单,让我一下子就明白了CPU是如何一步步执行任务的。更让我惊喜的是,书中还提供了很多动手实践的环节。我跟着书中的指导,一步步地完成了几个简单的嵌入式实验,从点亮一个LED灯,到让屏幕显示文字,再到实现简单的按键输入。这些小小的成功,极大地增强了我学习的信心。书中的代码清晰易懂,注释也非常详细,我甚至能够理解每一行代码的作用。虽然我对代码本身还不是非常熟练,但通过这本书,我感觉自己已经具备了继续深入学习的坚实基础。这本书让我看到了一个完整的嵌入式开发流程,不再是零散的技术碎片,而是成体系的知识。

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这本书绝对是我近年来读过的最令人振奋的技术读物之一。我一直对嵌入式系统这个领域充满好奇,但又觉得它深不可测,总感觉那些硬件底层的代码、复杂的通信协议、实时操作系统的精妙之处离我遥不可及。我尝试过一些零散的在线教程和博客文章,但往往浅尝辄止,要么过于理论化,要么跳跃性太强,难以形成系统性的认知。直到我翻开这本书,我才发现,原来学习嵌入式系统软件并非是高不可攀的。作者以一种极其平易近人的方式,将那些原本抽象的概念生动地呈现在我面前。从最基础的硬件架构原理,到C语言在嵌入式开发中的核心应用,再到RTOS的调度机制和任务管理,每一个环节都讲解得细致入微,并且通过大量的实例和代码片段来辅助理解。我尤其喜欢书中对一些经典嵌入式开发工具链的介绍,比如GCC、GDB以及Makefile的使用,这些都是实际开发中不可或缺的技能。作者并没有简单地罗列知识点,而是通过一个清晰的逻辑脉络,引导读者逐步深入。比如,在讲解中断处理时,他不仅解释了中断的产生和响应过程,还深入探讨了中断优先级、中断嵌套以及中断服务程序的编写规范,让我对实时性要求的嵌入式系统有了更深刻的理解。而且,书中穿插的许多“陷阱”和“注意事项”,更是点出了很多初学者容易忽略的细节,让我少走了不少弯路。读完之后,我感觉自己不再是那个对嵌入式开发一知半解的门外汉,而是真正踏入了高效学习的康庄大道。

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我之前对于嵌入式系统软件的理解,一直停留在“很复杂”这个层面,总觉得里面的知识体系庞大而零散,难以系统地学习。直到我读了这本书,才发现我的认知是片面的。作者以一种非常系统化、模块化的方式,将嵌入式系统软件的各个方面进行了梳理和讲解。从底层的硬件原理,到操作系统的内核,再到上层的应用开发,每一个环节都讲解得非常透彻。我尤其喜欢书中关于实时操作系统(RTOS)的深入剖析。作者不仅仅是简单地介绍RTOS的功能,而是从其核心的调度算法、任务管理、同步机制等方面进行了详细的讲解,并且通过大量的实例,让我能够直观地理解RTOS的运行机制。在学习过程中,我发现书中提供的代码示例非常实用,并且都经过了反复的验证,能够直接应用到实际的项目中。这极大地节省了我自己编写和调试的时间。总的来说,这本书是一本非常优秀的嵌入式系统软件教程,它不仅能够为初学者提供坚实的基础,也能够为有经验的开发者提供宝贵的参考。

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这是一本真正“有料”的书,它的内容之丰富、讲解之透彻,让我读来颇有“醍醐灌顶”之感。作为一名在电子工程领域摸爬滚打了多年的工程师,我一直认为自己对嵌入式系统软件已经有了相当程度的了解。但这本书,还是给我带来了不少新的认识和启发。书中对于嵌入式硬件抽象层(HAL)和板级支持包(BSP)的讲解,让我对如何屏蔽底层硬件差异、实现代码的可移植性有了更深入的理解。作者通过实际的例子,展示了如何设计和实现这些关键的软件组件,让我对嵌入式系统的分层架构有了更清晰的认识。我尤其欣赏书中关于嵌入式系统调试技巧的介绍。调试是嵌入式开发过程中最耗时也最具挑战性的环节之一。作者不仅介绍了常用的调试工具(如JTAG、SWD),还深入探讨了如何利用示波器、逻辑分析仪等硬件工具来辅助软件调试,以及如何通过打印信息、设置断点等方式来定位问题。这些实用的技巧,让我感觉自己仿佛置身于一个真实的调试现场,学习到了很多宝贵的经验。此外,书中关于嵌入式安全性和可靠性设计的讨论,也让我受益匪浅。在当前对安全性和可靠性要求日益提高的时代,这些内容显得尤为重要。

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我必须说,这本书对我这个经验相对丰富的嵌入式开发者来说,也带来了不少惊喜和启发。虽然我已经在行业内摸爬滚打了一段时间,接触过不少项目,但总会有些时候,感觉自己的知识体系存在一些“盲区”或者“死角”,尤其是在一些较新的技术或者更底层的原理上。这本书恰恰填补了我的一些空白。它对于一些高级的嵌入式软件设计模式,比如状态机、消息队列、事件驱动等,进行了非常深入的剖析,并且给出了如何在实际项目中应用这些模式的指导。我尤其欣赏书中关于嵌入式Linux系统移植和驱动开发的部分。虽然我之前也做过一些驱动的开发,但对于底层硬件与Linux内核的交互机制,以及如何有效地调试和优化驱动,总觉得不够透彻。这本书的讲解,让我对内存管理、中断处理、同步机制等内核层面的问题有了更清晰的认识,也让我能够更自信地去编写和调试复杂的驱动程序。此外,书中关于嵌入式系统性能优化和功耗管理的章节,也给我提供了很多宝贵的思路。在追求高性能和低功耗的今天,这些内容对于提升嵌入式产品的竞争力至关重要。作者通过分析各种优化手段,并结合实际案例,让我看到了如何从软件层面去挖掘硬件的潜力,如何合理地分配系统资源,以及如何设计更节能的算法。这本书不仅仅是一本教程,更像是一位经验丰富的导师,在我遇到瓶颈时,能够及时地为我指点迷津,让我能够不断精进,保持在技术前沿。

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总而言之,这是一本我愿意强烈推荐给任何对嵌入式系统软件感兴趣的读者。作为一名程序员,我总是对能够驱动物理世界的代码充满敬畏。这本书,用一种非常务实且充满智慧的方式,为我揭示了嵌入式系统软件的奥秘。作者的写作风格非常流畅,而且他对技术的理解非常深入,能够将一些复杂的技术概念,用一种非常清晰且易于理解的方式呈现出来。我特别喜欢书中关于嵌入式开发流程和项目管理的讨论。从需求分析、系统设计,到软件实现、测试验证,再到最后的部署和维护,作者提供了一个非常全面的视角。这让我能够更好地理解开发团队的工作,也能够更准确地评估项目风险和进度。这本书不仅仅是一本技术手册,更像是一本嵌入式软件开发的“生存指南”。它不仅教会你如何编写代码,更重要的是让你理解如何在实际的项目中,如何与团队协作,如何解决各种工程上的难题。

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●易读性。英文表达清晰易读,内容知识点基础 ●实用性。,突出工程实践,作者把各种嵌入式系统的软件设计经验、开发技巧,以及面对问题时所需要掌握的必要知识与解决方案,同嵌入式系统软件的基本原理有机地结合在一起。  ●通用性。本书并不针对某一种特定的微处理器或实时操作系统进行讲解,也不面向某一种软件设计方法。无论读者所设计的嵌入式系统软件采用哪一种微处理器、哪一种实时操作系统以及哪一种软件设计方法,本书所提供的原理、知识和程序设计技巧都是适用的。   普遍性:不针对任何具体硬件

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