微机软件技术基础:环境与工具 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:电子工业出版社

作者:史济民

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1900-01-01

价格:20.0

装帧:

isbn号码:9787505349759

丛书系列:

图书标签:

• 微机原理
• 汇编语言
• 软件工程
• 编程基础
• 计算机基础
• 调试工具
• 操作系统
• 编译链接
• 程序设计
• 实验指导

计算机系统与编程基础：从硬件到软件的全面解析 本书旨在为初学者和希望巩固基础的读者提供一个全面、深入的计算机系统与编程基础知识体系。我们聚焦于计算机科学的核心概念，从最底层的硬件结构，到操作系统的工作原理，再到主流编程语言的实践应用，构建起一个坚实的知识框架。全书内容组织严谨，逻辑清晰，力求使读者不仅了解“是什么”，更能理解“为什么”和“如何做”。 第一部分：计算机系统的基石 本部分将带领读者深入计算机的“骨架”——硬件系统，理解这些物理组件如何协同工作，支撑起上层的软件运行。 第一章 计算机体系结构概览 本章首先介绍计算机系统的基本组成，包括中央处理器（CPU）、存储器系统（RAM、ROM、缓存）、输入/输出（I/O）设备以及它们之间的互联结构。我们将详细探讨冯·诺依曼体系结构及其局限性，并引出哈佛结构等现代改进方案。重点内容包括： 指令集架构（ISA）：理解指令的格式、寻址方式以及数据表示（如定点数与浮点数的IEEE 754标准）。 CPU核心组件：深入分析算术逻辑单元（ALU）、控制单元（CU）和寄存器组的功能与交互。 总线结构：探讨数据总线、地址总线和控制总线的运作机制，以及不同总线仲裁策略。 第二章 存储器层次结构与性能优化 现代计算机性能的瓶颈往往在于存储访问延迟。本章专注于剖析存储器的多级结构，以及如何通过优化访问策略来提升整体效率。 存储器技术：比较SRAM与DRAM的特性、读写原理及其在缓存与主存中的应用。 缓存机制：详述一级、二级和三级缓存的工作原理，包括映射方式（直接映射、全相联、组相联）、写策略（回写、直写）和替换算法（LRU、FIFO）。 虚拟存储器：解释虚拟地址到物理地址的转换过程，页表、TLB（转换后备缓冲器）的作用，以及缺页中断的处理流程。这是理解操作系统内存管理的关键。 第三章 处理器设计与流水线技术 本章将从微体系结构的角度，探讨现代高性能处理器是如何设计的。 指令级并行（ILP）：介绍指令预取、指令调度等技术，为理解乱序执行打下基础。 CPU流水线：详细分解经典五级流水线（取指、译码、执行、访存、写回）的结构、冒险类型（数据冒险、控制冒险、结构冒险）及其解决方案（如转发、分支预测）。 多核与并行处理：初步介绍SMP（对称多处理）和UMA/NUMA架构，为后续并发编程做铺垫。 --- 第二部分：操作系统与系统软件 操作系统是连接硬件与应用程序的桥梁。本部分将深入探讨操作系统的核心功能和关键机制。 第四章 操作系统基础与进程管理 本章定义了操作系统的角色，并聚焦于如何管理系统中正在运行的程序——进程。 进程与线程：区分进程和线程的概念、区别与联系，理解PCB（进程控制块）的作用。 进程调度：详述调度算法，包括先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、优先级调度以及时间片轮转（Round Robin），并讨论实时系统中的调度策略。 并发与同步：介绍临界区问题，讨论使用互斥锁（Mutex）、信号量（Semaphore）和管程（Monitor）等工具实现进程间的同步与互斥。 第五章 内存管理的高级主题 本章在虚拟存储器的基础上，进一步探讨操作系统如何高效、安全地分配和回收内存资源。 分页与分段：深入理解这两种内存划分机制的优缺点及其组合使用。 内存分配算法：分析首次适应、最佳适应和最差适应算法在内存碎片管理中的表现。 地址保护与隔离：探讨操作系统如何确保不同进程的内存空间互不干扰。 第六章 文件系统与I/O管理 文件系统是用户与数据持久化存储交互的主要接口。 文件系统结构：介绍FAT、NTFS和Ext系列文件系统的基本概念，包括目录结构、文件分配表或索引节点（Inode）。 磁盘调度：分析先来先服务（FCFS）、最短寻道时间优先（SSTF）和扫描算法（SCAN/C-SCAN）在优化磁盘I/O方面的应用。 缓冲区管理：讨论I/O缓冲区和缓存如何减少物理I/O操作的次数。 --- 第三部分：程序设计范式与数据结构 本部分将从软件开发的角度切入，介绍核心的编程概念、逻辑构建方式以及基础的数据组织形式。 第七章 程序设计基础与控制流 本章聚焦于结构化程序设计的基本要素，无论使用何种语言，这些逻辑都是通用的。 算法设计基础：介绍算法的描述方法（流程图、伪代码），以及时间复杂度和空间复杂度的分析方法（大O表示法）。 数据类型与变量：深入理解基本数据类型在内存中的存储与操作。 控制结构：系统性地复习顺序结构、选择结构（if-else, switch）和循环结构（for, while），并探讨递归的应用与限制。 第八章 核心数据结构I：线性结构 本章是后续复杂结构的基础，重点讲解数据的线性组织方式。 数组与动态数组：讨论数组的内存布局、访问效率以及动态数组的实现机制（如C++ `std::vector`或Java `ArrayList`的底层原理）。 链表：详解单向链表、双向链表和循环链表的结构、插入、删除操作的实现，并对比其与数组的优劣。 栈与队列：实现基于数组和链表的栈（Stack）和队列（Queue），并探讨其在函数调用（栈帧）和缓冲区管理中的实际用途。 第九章 核心数据结构II：非线性结构与查找 本章介绍更复杂的组织形式，以及如何高效地检索数据。 树结构：详细介绍树的基本概念、二叉树的遍历方法（前序、中序、后序），以及二叉搜索树（BST）的构建与操作。 平衡树简介：简要介绍AVL树或红黑树的思想，以保证搜索效率的稳定性。 图论基础：定义图的基本术语（顶点、边、权重），介绍图的存储方式（邻接矩阵、邻接表），以及基础的图遍历算法——广度优先搜索（BFS）和深度优先搜索（DFS）。 --- 第四部分：程序编译与链接过程 理解代码如何从人类可读的形式转变为机器可执行文件的过程，是系统级编程的必经之路。 第十章 编译器前端：词法分析与语法分析 本章揭示了源代码（如C/C++或类C语言）是如何被解析的。 词法分析器：讨论如何将字符流分解为有意义的Token（关键字、标识符、常量等）。 语法分析器：介绍如何利用上下文无关文法（CFG）和LL/LR分析技术构建抽象语法树（AST）。 语义分析：解释类型检查和作用域解析在AST构建完成后是如何进行的。 第十一章 编译器后端与链接加载 本章关注中间代码的生成、优化以及最终的可执行文件的产生。 中间代码生成与优化：简述三地址码等中间表示形式，并介绍常见的机器无关优化技术（如常量折叠、死代码消除）。 目标代码生成：探讨如何将中间代码映射到具体机器指令。 汇编与链接：理解汇编器的工作，重点解析链接器（Linker）的作用，包括符号解析、地址重定位以及静态链接与动态链接（DLL/Shared Library）的区别与工作机制。 通过对这些独立但又紧密关联的主题进行系统学习，读者将能够构建起一个对现代计算机构建原理的全面认知，为后续深入学习特定领域（如网络编程、嵌入式系统或高级算法设计）打下坚实的基础。本书强调理论与实践的结合，通过分析经典案例和结构图示，确保复杂的系统概念能够被清晰理解和掌握。

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这本书的叙事风格极其传统、刻板，充满了教科书式的严谨和冗余，缺乏任何能激发读者好奇心的案例或项目驱动的讲解。举个例子，当讲解存储器寻址时，作者倾向于用大段的文字进行概念性描述，而不是提供一个可以实际编译运行、观察内存变化的简单C程序或汇编代码示例。我尝试寻找一些关于现代操作系统如何进行进程间通信（IPC）的章节，比如信号量、消息队列在现代Linux环境下的具体实现，但书中提供的知识点停留在早期的共享内存概念上，并且描述得非常理论化，缺乏实践指导。阅读体验上，感觉像是在啃一本上世纪八十年代的翻译教材，大量的术语堆砌，而真正的“技术”——也就是如何动手解决实际工程问题的技巧——却被淹没在这些陈旧的理论海洋里。对于希望通过阅读快速上手解决实际问题的读者而言，这本书的实用价值非常有限。

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这本书的封面设计得非常朴实，拿到手里就能感觉到那种老派技术书籍的厚重感。我本来是冲着学习现代的嵌入式系统编程和ARM架构去的，想找一本能紧跟时代脉搏的教材。结果翻开目录，发现它大部分篇幅都在详述上个世纪末期到本世纪初那种DOS环境下或者早期的Windows 3.x/95时代，微机系统是如何引导、内存是如何管理的。内容里反复出现8086/8088的汇编指令集讲解，以及如何用Debug工具去单步跟踪程序执行流程。对于一个习惯了图形界面和高级语言抽象的读者来说，阅读这些关于中断向量表、端口I/O读写操作的细节，感觉就像是穿越回了那个需要手动配置跳线和背诵BIOS中断号的年代。虽然不能否认这些底层知识是计算机科学的基石，但对于我当前学习现代物联网设备驱动开发的需求来说，这些内容显得过于“考古”了。我更期待的是关于虚拟化技术、Linux内核裁剪或者现代编译器的优化选项等方面的深入探讨，然而这些在书中几乎找不到踪影，内容与我实际工作场景的需求存在显著的脱节。

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我花了大量时间试图在书中找到一些关于现代开发环境和工具链的实用信息，比如GCC编译器的最新特性、CMake的复杂项目配置，或者VS Code作为跨平台IDE的高级调试技巧。然而，这本书提供的“工具”介绍，更像是对一些DOS时代的老旧工具的怀旧之旅。里面花了很大篇幅介绍QBASIC和Turbo Pascal，这让我颇为困惑，因为现在的专业软件开发早已转向C++、Python或Rust等更高效的语言。即便是提到C语言，也主要集中在指针操作和结构体内存对齐这些基础概念上，缺乏对C99/C11标准后引入的新特性的介绍。而且，书中关于“环境搭建”的部分，详尽地描述了如何设置AUTOEXEC.BAT和CONFIG.SYS文件，这对于今天的读者来说，几乎是毫无用处的知识点。我需要的是如何高效管理Docker容器、使用Git进行版本控制和协作的现代实践，而不是如何配置EMS/XMS内存扩展，这实在让人提不起阅读的兴趣。

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作为一本号称涉及“软件技术基础”的书，我对其中关于软件工程实践和质量保证的部分寄予了厚望，希望能了解一些敏捷开发方法、单元测试框架（如Google Test）或者持续集成/持续部署（CI/CD）的基本概念。令人失望的是，书中关于软件生命周期的描述，完全停留在瀑布模型那个年代，对自动化测试、代码重构的价值几乎只字未提。它似乎默认读者都是在单人完成一个小型汇编程序，而不是在一个团队中维护一个大型的、需要频繁迭代的软件系统。我甚至没有找到任何关于调试技巧超越“设置断点”和“查看寄存器”的内容，例如如何利用性能分析工具（Profiler）来定位性能瓶颈。这本书给我的印象是，它是一份完备的“旧时代微机系统操作手册”，而非一本面向未来软件工程师的“技术基础”指南，在现代软件开发规范和流程方面存在巨大的信息鸿沟。

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我购买这本书的初衷是希望它能为我打下坚实的底层基础，特别是关于处理器架构和接口设计方面的内容。我期待看到关于PCI Express、USB 3.0这些现代总线协议的基本原理介绍，或者至少是关于现代CPU缓存（L1/L2/L3）工作机制的深入分析。然而，这本书几乎将所有精力都放在了对并行接口、串口（COM口）以及早期的并行打印口（LPT）的I/O操作的细致讲解上。这些内容对于设计一个需要高速数据传输的现代嵌入式设备而言，可以说是杯水车薪。书中的硬件交互描述，仍然停留在直接操作寄存器地址的层面，而完全没有涉及现代设备树（Device Tree）的配置思想，或者驱动程序如何通过操作系统内核层进行抽象和加载。因此，这本书提供的底层知识虽然“基础”，但其基础的时代背景过于遥远，无法有效衔接到当前主流的硬件设计和驱动开发思路上。

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