Serial Communications: A C++ Developer’s Guide, 2nd Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons

作者:Mark Nelson

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2000-05

价格:USD 49.99

装帧:Paperback

isbn号码:9780764545702

丛书系列:

图书标签:

• 串口通讯
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好的，这是一本关于计算机科学核心概念和实践的综合性技术书籍的详细简介，完全不涉及“串行通信”或“C++”的具体内容，而是聚焦于通用编程范式、系统架构和软件工程的深层主题。 --- 《计算系统架构与高级算法设计：原理、实现与性能优化》 内容简介 本书旨在为经验丰富的软件工程师、系统架构师以及计算机科学研究生提供一本全面而深入的参考指南，聚焦于现代计算系统的基石——从底层硬件交互到高级软件范式。我们不再将软件视为孤立的代码集合，而是将其视为在特定物理约束和性能指标下运行的复杂动态系统。本书横跨了操作系统理论、分布式系统设计、内存管理机制和高性能计算（HPC）的多个关键领域。 第一部分：底层计算模型与硬件交互（The Hardware-Software Interface） 本部分深入探讨了软件如何有效地与现代多核处理器和内存层次结构进行交互，这是实现高性能应用的基础。 第一章：现代处理器流水线与乱序执行的深入剖析 本章首先建立起对现代微处理器内部结构的深刻理解。我们详细分析了指令获取、解码、执行（包括算术逻辑单元和浮点单元的运作）以及结果写回的全过程。重点讲解了分支预测机制（如TAGE和GShare算法）如何通过推测执行来隐藏延迟。我们将探讨乱序执行（Out-of-Order Execution, OoOE）对程序执行语义的影响，并展示如何通过分析处理器微架构的性能计数器（PMC）来诊断性能瓶颈，例如有效负载（utilization）与停顿（stall）的精确量化。本章强调了如何编写“编译器友好”的代码，以最大化指令级并行性（ILP）的有效利用。 第二章：内存层次结构与缓存一致性协议 内存访问是现代计算中最大的性能杀手之一。本章对从寄存器到主内存的整个内存层次结构进行了详尽的梳理。我们详细阐述了L1、L2、L3缓存的工作原理，包括行大小、替换策略（如LRU的实际硬件实现）和写回/写穿策略。更关键的是，我们深入研究了多核系统中的缓存一致性问题。本章详尽讲解了基于监听（Snooping）和基于目录（Directory-based）的协议，例如MESI、MOESI及其扩展。我们将分析伪共享（False Sharing）现象，并提供具体的代码级和数据结构级别的对齐与重排技术，以确保数据在不同核心间的高效、无冲突访问。 第三章：并发原语的底层实现与性能考量 并发性是构建可扩展系统的核心。本章超越了标准库中的互斥锁和信号量，探究了它们在操作系统内核中的实现机制。我们详细考察了基于硬件的原子操作（如Compare-and-Swap, LL/SC）如何被用于构建无锁（Lock-Free）和无等待（Wait-Free）数据结构。针对不同的并发粒度，我们将比较忙等待（Spinlocks）、休眠/唤醒（Futexes或类似的内核机制）的开销模型。本章通过具体的案例研究，演示了如何设计高并发的环形缓冲区（Ring Buffers）和并发哈希表，并评估它们在不同竞争强度下的扩展性（Scalability）。 第二部分：系统设计与分布式计算范式 本部分将视角从单个节点提升至网络化系统，探讨如何构建容错、高可用且可扩展的分布式应用。 第四章：容错性设计与状态机复制 分布式系统的核心挑战在于部分失败和网络分区。本章聚焦于如何通过冗余和状态同步来保证系统的持续可用性。我们详细分析了拜占庭容错（BFT）与非拜占庭容错（Crash Fault Tolerance, CFT）的理论基础。重点剖析了共识算法，如Paxos的改进版本（Raft，Multi-Paxos），理解其日志复制、领导者选举和安全性保证的数学基础。本章通过实例，展示了如何将这些共识协议应用于关键服务（如配置管理或分布式锁服务）的状态机复制。 第五章：网络通信的性能优化与协议栈深度探索 高效的网络I/O是分布式系统的命脉。本章超越了基本的TCP/IP模型，深入研究了操作系统内核中的网络栈。我们将分析零拷贝（Zero-Copy）技术（如`sendfile()`的原理），以及内核旁路技术（如DPDK）如何通过绕过内核协议栈来提升吞吐量和降低延迟。针对应用层，我们对比了基于消息传递的系统（如gRPC/Protobuf）与传统基于流的协议在序列化效率、网络负载和拥塞控制机制上的差异。本章还探讨了远程过程调用（RPC）框架中的复杂性，包括超时、重试策略和幂等性保证的设计。 第六章：数据一致性模型与事务处理 数据在分布式环境中保持一致是极具挑战性的目标。本章系统地梳理了CAP定理的实际意义，并超越了其经典的解释。我们详细阐述了各种一致性模型，包括顺序一致性、因果一致性以及最终一致性。针对事务处理，我们探讨了两阶段提交（2PC）的局限性，并转向更具弹性的三阶段提交（3PC）和基于快照隔离（Snapshot Isolation）的分布式事务解决方案。本章还涵盖了基于版本向量和Lamport时间戳的事件排序机制在诊断分布式系统行为中的应用。 第三部分：高性能计算与系统调优（Advanced Performance Engineering） 本部分专注于将理论知识转化为可度量的性能优势，解决计算密集型和数据密集型问题的优化策略。 第七章：数值计算的高级优化技术 对于科学计算和数据分析工作负载，代码的数学结构与底层执行效率紧密相关。本章讨论了BLAS/LAPACK等标准库的内部实现，以及它们如何利用向量化指令集（如SSE、AVX系列）进行单指令多数据（SIMD）并行处理。我们将分析矩阵乘法（GEMM）的块化算法如何有效地利用缓存，以及如何通过变换数据布局（例如从行主序到列主序的优化）来适应特定的内存访问模式。本章还引入了通用计算架构（如GPU的CUDA/OpenCL模型）的编程基础，重点在于数据并行性映射和内存传输瓶颈的规避。 第八章：性能剖析、调试与系统级度量 “你无法优化你无法衡量的东西。”本章是关于系统级性能分析的实践指南。我们详尽介绍了火焰图（Flame Graphs）、调用图（Call Graphs）和动态追踪框架（如eBPF/DTrace）的使用方法。读者将学习如何通过精确的采样和事件跟踪来识别热点函数、锁等待时间和系统调用开销。本章还探讨了如何设计合理的性能回归测试套件，并建立了在持续集成流程中嵌入性能预算（Performance Budgets）和自动化基准测试的工程实践。 第九章：数据结构与算法的系统感知型重构 并非所有抽象数据结构在硬件上都是等价的。本章从系统性能角度重新审视经典算法和数据结构。我们分析了B树、B+树在磁盘I/O和缓存效率上的权衡；研究了跳表（Skip Lists）和平衡树在并发环境下的表现差异。重点在于数据局部性（Locality）的优化：如何通过空间划分（如四叉树、八叉树）和时间局部性优化（如预取数据）来提高算法的实际运行速度，使其超越渐近复杂度分析所预期的表现。 --- 本书假定读者具备扎实的计算机科学基础知识，并渴望将理论知识应用于构建下一代高性能、高可靠性的计算系统。它是一份深入探究“为什么”和“如何”在现代复杂架构下进行软件工程的权威指南。

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这本书简直是为我量身打造的！作为一名C++开发者，我一直对底层通信协议以及如何通过软件实现它们感到着迷，但苦于缺乏系统性的指导。当我拿到《Serial Communications: A C++ Developer’s Guide, 2nd Edition》时，我立刻被它扎实的理论基础和实用的代码示例所吸引。作者并没有简单地罗列API函数，而是深入浅出地讲解了串行通信的原理，从RS-232的标准到更现代的USB接口，都进行了详尽的阐述。最让我惊喜的是，书中对TCP/IP协议栈的剖析也毫不含糊，这对于需要进行网络通信的开发者来说，简直是如虎添翼。我特别喜欢书中关于错误检测和纠正机制的章节，这些细节在实际项目中至关重要，往往是新手容易忽略但又是保证数据可靠性的关键。而且，书中提供的C++代码片段清晰易懂，直接可以复制粘贴到自己的项目中进行修改和扩展，这极大地节省了我的开发时间。我之前尝试过自己摸索，走了不少弯路，但这本书就像一位经验丰富的导师，指引我快速掌握了串行通信的核心技术，让我对未来的开发充满信心。

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我是一位有着几年开发经验的嵌入式工程师，在工作中经常需要与各种硬件设备进行交互，而串行通信是其中不可或缺的一环。接触到《Serial Communications: A C++ Developer’s Guide, 2nd Edition》这本书后，我发现它在内容深度和广度上都达到了相当高的水准。作者对于实时操作系统（RTOS）下的串行通信处理有着独到的见解，这一点对于我从事的嵌入式开发尤为重要。书中关于多线程环境下如何安全、高效地管理串行端口的讨论，以及如何避免竞态条件和死锁，都提供了非常实用的解决方案。我尤其欣赏书中对于不同操作系统（Windows、Linux、macOS）下串行端口API的对比分析，这让我能够根据不同的开发平台选择最合适的方法。另外，书中关于数据流控、缓冲区的管理策略，以及如何优化通信性能，都给我留下了深刻的印象。虽然我并非初学者，但这本书依然能够提供很多我之前未曾考虑过的角度和更优化的实践方法，让我在现有基础上更进一步，写出更健壮、更高效的串行通信代码。

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作为一名刚步入IT行业不久的软件开发新人，我最害怕的就是遇到那种晦涩难懂、充斥着专业术语却又不知所云的技术书籍。幸运的是，《Serial Communications: A C++ Developer’s Guide, 2nd Edition》完全打破了我的这种顾虑。作者的写作风格非常平易近人，他善于用生动的比喻和形象的例子来解释抽象的概念。即使是对于我这样的新手来说，也能轻松理解诸如波特率、数据位、停止位、校验位等基本概念。书中大量的图示和流程图更是帮助我直观地理解了数据在串行端口上传输的过程。我特别喜欢书中关于调试技巧的章节，它教会了我如何利用一些简单的工具和方法来排查串行通信中遇到的常见问题，这对我这个菜鸟来说简直是救命稻草。这本书不仅教会了我“怎么做”，更重要的是教会了我“为什么这么做”，让我能够真正地掌握串行通信这一核心技能，而不是仅仅停留在表面的代码操作。

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我是一名独立开发者，平时需要处理各种各样的新技术，其中就包括了与各种物联网设备进行通信。在寻找关于串行通信的最佳实践时，我偶然发现了《Serial Communications: A C++ Developer’s Guide, 2nd Edition》。这本书给我带来的最大价值在于它提供了一种结构化的方法来解决实际问题。作者在书中详细阐述了如何设计和实现一套健壮的串行通信框架，包括数据打包、解析、状态管理以及异常处理等关键环节。我尤其欣赏书中关于状态机的应用，这对于处理复杂的通信协议非常有帮助。书中还提供了一些关于安全性方面的考量，比如如何防止数据被篡改或窃听，这对于我开发的应用非常重要。此外，作者对不同硬件平台上的差异化处理给出了很多有价值的建议，这让我能够更好地应对各种设备上的兼容性问题。总的来说，这本书不仅是一本技术指南，更是一种解决问题的思路和方法论的传授。

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说实话，我之前对串行通信的理解仅停留在“发送和接收数据”的层面，感觉它是一个相对古老且不够“高大上”的技术。然而，阅读了《Serial Communications: A C++ Developer’s Guide, 2nd Edition》之后，我的看法发生了180度的转变。这本书以一种非常有趣和引人入胜的方式，揭示了串行通信背后复杂的工程学和计算机科学原理。作者不仅仅局限于介绍如何使用C++来操作串行端口，更重要的是，他讲解了这些操作是如何映射到底层硬件的，以及各种通信协议的设计哲学。我被书中关于异步通信模型和事件驱动设计的讲解深深吸引，这让我理解了如何构建响应式和高效的通信系统。书中还涉及了一些高级话题，比如CAN总线和SPI接口的介绍，虽然不是串行通信的核心，但扩展了我的视野，让我了解到串行通信在更广泛领域的应用。这本书的结构非常清晰，逻辑性很强，每一章都像一个独立的模块，但又相互关联，构成了一个完整的知识体系。

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