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• 田宇

店铺： 云聚算图书专营店

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115475251

商品编码：27519922836

出版信息

书 名一个64位操作系统的设计与实现

系列书名图灵原创

执行编辑关于本书的内容有任何问题，请联系 陈兴璐

书 号978-7-115-47525-1

印刷方式单色

开 本16开

出版状态正在排版

本书特色

1.基于目前市面上主流的intel 64位处理器平台，讲述一个操作系统的完整实现

2.在独自开发的同时能够适当地对Linux进行讲解、引用和对比。

 

 

目录

正在加工……

作者介绍

田宇 作者现任大连贝斯特电子有限公司的高级软件工程师，曾在东软集团（大连）、天津市卓朗科技有限公司做嵌入式开发，主要负责攻克Linux底层（内核、驱动）、中间件以及一些音视频算法相关技术问题，对部门员工进行技术性培训，在

本书讲述了一个64位多核操作系统的自制过程。此操作系统自制过程是先从虚拟平台构筑起一个基础框架，随后再将基础框架移植到物理平台中进行升级、完善与优化。为了凸显64位多核操作系统的特点，物理平台选用搭载着Intel Core-i7处理器的笔记本电脑。与此同时，本书还将Linux内核的源码精髓、诸多官方白皮书以及多款常用协议浓缩于其中，可使读者在读完本书后能够学以致用，进而达到理论联系实际的目的。

全书共分为16章。第1~2章讲述了操作系统的基础概念和开发操作系统需要掌握的知识；第3~5章在虚拟平台下快速构建起一个操作系统模型；第6~16章将在物理平台下对操作系统模型做进一步升级、优化和完善。

本书既适合在校学习理论知识的初学者，又适合在职工作的软件工程师或有一定基础的业余爱好者。

ize: 30.0px;">一个64位操作系统的设计与实现

好的，这是一本关于现代嵌入式系统驱动开发与应用的图书简介，重点涵盖RISC-V架构、实时操作系统（RTOS）移植与优化、低功耗设计、以及基于Linux的物联网（IoT）平台构建。 --- 书籍名称：《极速嵌入式：RISC-V驱动开发、RTOS深度定制与低功耗IoT实践》 目标读者群定位 本书专为有一定C/C++编程基础，希望深入理解和掌握新一代嵌入式系统架构（特别是RISC-V）的工程师、高级电子专业学生、以及致力于开发高性能、高能效物联网终端产品的技术人员设计。读者应具备基础的数字电路和微控制器概念，但无需预先掌握RISC-V汇编知识。 内容概述与核心价值 在当前计算领域，摩尔定律放缓与物联网爆发的背景下，传统的通用架构面临能效和架构自主性的挑战。RISC-V作为开放指令集架构（ISA）的崛起，正成为嵌入式领域下一代计算的主流选择。本书避开了传统x86架构的复杂性，聚焦于如何高效地驾驭基于RISC-V的SoC（System-on-Chip），并结合实时性需求和严格的功耗预算，构建健壮的嵌入式系统。 全书内容分为四个核心部分，层层递进，确保读者从理论到实践，全面掌握现代嵌入式系统的设计精髓。 --- 第一部分：新一代核心——RISC-V架构深度剖析与工具链构建（约占全书30%） 本部分将彻底解构RISC-V指令集架构（ISA），不再停留在表面指令集介绍，而是深入到特权级（Privilege Levels）、内存管理单元（MMU/PMP）以及中断控制器（PLIC/CLINT）的实际工作原理。 1. RISC-V ISA基础与扩展： 详述RV32I/RV64I基础指令集，重点解析向量扩展（V/Vector）在特定并行计算场景下的应用潜力。对比CISC与RISC的设计哲学，理解RISC-V的精简与可扩展性如何转化为实际的系统性能提升。 2. 工具链的“从无到有”： 不依赖预编译的SDK包，指导读者使用Buildroot或Yocto等元构建系统，从源码编译交叉编译工具链（GCC/LLVM），针对特定的RISC-V内核配置编译选项，确保生成的二进制代码与目标硬件的特权模式完全匹配。 3. 硬件抽象层（HAL）的构建： 讲解如何根据厂商提供的寄存器手册（Register Map），手动编写启动代码（Startup Code）和链接脚本（Linker Script），实现对CPU核心、片上SRAM/Flash的初始化。这是实现系统底层可移植性的关键步骤。 第二部分：实时性保证——RTOS内核移植、裁剪与性能调优（约占全书35%） 嵌入式系统的核心挑战之一是满足确定的响应时间。本部分选择FreeRTOS或Zephyr等主流轻量级RTOS，以RISC-V平台为载体，进行深度定制。 1. 内核移植与上下文切换机制： 详细剖析RISC-V特有的Machine Mode (M-Mode) 与 Supervisor Mode (S-Mode) 之间的协作。重点展示RISC-V的CSRs（Control and Status Registers）如何被用于实现任务上下文的保存与恢复，以及如何编写高效的汇编级上下文切换函数。 2. 中断系统的高效处理： 深入讲解PLIC（Platform-Level Interrupt Controller）的工作模式，设计零拷贝（Zero-Copy）中断服务例程（ISR）的框架。通过测量和分析中断延迟（Latency）和抖动（Jitter），优化调度器对高优先级任务的响应速度。 3. 内存池与动态分配的优化： 在资源受限的嵌入式环境中，标准C库的`malloc`/`free`效率低下。本书提供多种内存管理策略，如固定大小内存池（Fixed-Size Memory Pool）和slab分配器的实现，确保实时任务的内存请求可以在确定时间内完成。 第三部分：能效极限——低功耗模式设计与功耗分析（约占全书25%） 在电池供电或能量采集的IoT场景中，功耗是决定产品生命周期的关键指标。本部分侧重于系统级的功耗管理。 1. 电源域管理与时钟门控： 介绍现代SoC中的功耗域（Power Domains）概念，学习如何利用RISC-V的低功耗模式（如Halt/Sleep）以及外设的时钟门控技术。通过代码实现动态调整CPU频率和电压（DVFS）策略，平衡性能与功耗。 2. 深度睡眠唤醒机制： 详细解析如何利用外部中断（External Interrupts）和看门狗定时器（WDT）作为唤醒源，将系统从最低功耗状态（Deep Sleep）中恢复到全速运行状态。关键在于最小化唤醒延迟和功耗泄露。 3. 功耗测量与建模： 介绍使用硬件功耗分析工具（如示波器、专用功耗计）对系统不同工作状态下的电流消耗进行精确测量的方法。建立简单的功耗模型，预测不同工作负载下的电池续航时间，并据此迭代优化软件设计。 第四部分：集成与应用——基于轻量级操作系统的物联网应用实践（约占全书10%） 将前三部分的成果整合，构建一个完整的、具备网络通信能力的嵌入式应用实例。 1. 轻量级网络栈集成： 针对资源受限设备，集成并配置如LwIP或mbedTLS的轻量级TCP/IP协议栈。重点关注如何在RTOS的事件驱动模型下，高效地处理网络I/O，避免阻塞调用。 2. OTA与安全引导（Secure Boot）： 探讨如何在嵌入式系统中实现空中升级（OTA）机制，并结合TrustZone（如SiFive的安全扩展）或PMP实现基本的代码完整性校验和安全引导流程，确保设备在固件更新过程中的安全性。 3. 传感器数据采集与流处理： 演示如何高效地驱动DMA（Direct Memory Access）从高频传感器（如MEMS或ADC）采集数据，并将数据流通过RTOS的消息队列机制安全地传递给网络模块进行发布。 总结 本书不满足于提供简单的“跑起来”的教程，而是深入到底层硬件抽象、实时调度机制以及能效优化的深水区。读者将掌握构建下一代自主、高效、可靠嵌入式系统的核心技术栈，完全掌握从裸机启动到复杂RTOS应用的全过程，为从事前沿的RISC-V相关开发打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

从一名资深Linux用户的角度来看，这本书确实在很多方面触及了我日常开发和管理中会遇到的问题，并且提供了一些颇具启发性的视角。书中关于Intel 64位处理器特性的讲解，虽然没有深入到微架构层面，但对于理解现代CPU如何支持64位计算，以及一些性能相关的指令集（如SIMD指令）的基本应用，还是很有帮助的。它解释了为何64位系统在处理大量数据时拥有天然的优势，以及一些常用的开发工具如何利用这些特性。在操作系统部分，书中对Linux的讲解，特别是关于系统调用、内存模型、进程与线程的区别，以及一些基础的网络协议栈的实现原理，都做得相当清晰。让我印象深刻的是，书中对文件系统的一些描述，比如ext4的日志机制，以及不同存储设备（SSD、HDD）在性能上的差异，都与我在实际工作中遇到的性能瓶颈有一定的关联。然而，如果我是一名想要深入学习操作系统底层机制，比如编写内核模块，或者研究调度算法、内存分配策略的开发者，那么这本书的内容深度可能还不够。它更像是一本“应用层开发者必知必会的系统知识手册”，帮助你在现有平台上更高效地开发和管理，而不是一本“操作系统架构师的参考指南”。但总的来说，它提供了一个很好的平台级知识的融合，让开发者能够站在更高的维度来理解软件和硬件的协同工作。

评分☆☆☆☆☆

这是一本从入门到实践的优秀读物，尤其适合那些初次接触操作系统开发，或者想要全面了解64位系统运作原理的读者。书中循序渐进的讲解方式，将复杂的概念分解得清晰易懂，从最基础的计算机组成原理，到操作系统内核的各个模块，都进行了详尽的阐述。例如，在介绍进程管理时，书中不仅解释了进程的概念、PCB（进程控制块）的组成，还详细讲解了进程的创建、终止、以及进程间通信（IPC）的多种方式，并且都配以了Linux下的实际代码示例。这些示例代码简洁明了，可以直接在Linux环境下编译运行，这对于动手能力强的读者来说，无疑是巨大的福音。此外，书中对于内存管理部分的讲解也相当到位，虚拟内存、分页、分段等概念的引入，以及页表是如何工作的，都描述得十分清晰。让人惊叹的是，书中还涉及了文件系统的基本原理，比如inode、目录结构，以及不同类型文件系统的特点。这些内容的深度和广度，足以构建起一个扎实的操作系统基础知识体系。对于Intel 64位处理器，书中将其作为平台背景，讲解了其在现代操作系统中的重要性，并提及了一些指令集和寄存器的作用，使得读者能够理解操作系统是如何在这一特定硬件平台上高效运行的。总的来说，这本书是一本非常实在的技术教程，它提供了理论知识、实践指导，以及平台背景，是一本值得推荐的操作系统入门书籍。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题确实很吸引人，尤其是“intel 64位处理器系统开发教程”这个副标题，让我对如何在高大上的硬件平台上进行系统级开发充满期待。我本以为会像打开一个潘多拉魔盒，里面尽是关于CPU架构、指令集、内存模型、中断向量表，以及如何在汇编层面操控硬件的精妙技艺。结果发现，书中对Intel 64位处理器的阐述，更多的是一种“概览式”的介绍，侧重于其基本的工作模式，如保护模式、长模式，以及一些核心寄存器的功能。对于如何利用这些特性进行底层的系统调用、驱动开发，或者进行性能优化，则稍显薄弱。书中虽然提到了“Linux内”，但这个“内”字似乎更多的是指“在Linux环境下”，而非“深入Linux内部”。也就是说，它更侧重于在Linux操作系统之上，利用Intel 64位处理器的一些特性来完成一些应用层或接近应用层的开发任务，比如使用GCC进行编译链接，或者理解一些系统库的调用。对于那些希望了解CPU如何与操作系统紧密配合，比如内核如何管理CPU资源，中断如何被内核捕获并处理，或者如何编写高效的汇编代码来加速关键路径的读者，可能会感到意犹未尽。这就像是对一座宏伟的建筑，我们看到了它的外观和一些主要的功能区域，但对于其建筑材料的选择、钢筋水泥的配比，以及内部水电管路的铺设细节，却了解不多。这本书更像是一本“导览手册”，指引你了解整个系统的大致轮廓，但如果你想成为一个“建筑工程师”，深入研究其构造原理，恐怕还需要更多的专业知识和实践。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书更像是一本“操作系统应用指南”而非“操作系统设计与实现手册”。标题中的“设计与实现”四个字，很容易让人联想到诸如 xv6、Minix 这样的小型操作系统内核的源码剖析，或者深入讲解如何从零开始构建一个简易内核的细节。然而，本书的内容更多地聚焦于如何在已有的成熟操作系统（以Linux为主）上，利用Intel 64位处理器的特性来进行开发。比如，书中详细介绍了Linux的shell命令、管道、重定向，文件权限管理，以及如何使用GCC、GDB等工具进行程序开发和调试。这些内容对于提升Linux系统下的开发效率非常有帮助。在讲解Intel 64位处理器时，书中侧重于其在现代计算中的地位，以及一些常用的指令和寻址模式，但并没有深入到指令集架构（ISA）的细节，或者如何编写底层的汇编代码来直接与硬件交互。这使得本书在“系统开发”这一部分，更偏向于高级语言的编程和应用。虽然书中提到了“操作系统”这个大概念，但其侧重点在于“如何在一个操作系统中使用某个处理器”，而不是“如何设计和实现一个操作系统”。对于想要深入了解内核开发、操作系统原理，或者CPU内部工作机制的读者，这本书可能需要与其他更具深度的书籍搭配阅读。

评分☆☆☆☆☆

这本书虽然是奔着“64位操作系统设计与实现”这个标题来的，满心期待能深入了解操作系统底层的运作机制，比如内存管理、进程调度、中断处理、文件系统等等，想一探究竟那些隐藏在用户界面之下的复杂逻辑。然而，读完之后，我感觉这本书在“设计与实现”这个核心部分，似乎给得有点浅尝辄止。更像是对现有成熟操作系统的功能性介绍，比如Linux的shell命令、文件管理、用户权限设置，以及一些基础的网络配置。虽然这些内容对于初学者构建一个宏观的认识是有益的，但对于那些真正想要学习如何“设计”和“实现”一个操作系统的读者来说，可能就略显不足了。比如，在介绍内存管理时，书中更多地是描述了虚拟内存的概念和分页机制的原理，但对于如何从零开始实现一个内存分配器，如何处理页面置换算法，以及这些算法在实际场景中的权衡取舍，就涉及得不多了。同样，在进程调度部分，虽然提到了几种常见的调度算法，但缺乏具体的代码实现细节，或者对不同算法在不同工作负载下的性能表现分析。这就像是看了一本关于烹饪的书，学到了各种食材的名称和烹饪方法，但却没有实际动手操作，不知道如何调味，如何控制火候，最终也无法做出真正的美味佳肴。对于Intel 64位处理器系统开发，书中也提到了汇编语言和一些寄存器的概念，但更多的是作为理解操作系统运行环境的背景知识，而不是深入讲解如何利用这些特性进行高效的系统开发。总而言之，如果你的目标是想获得一本能够指导你从零开始构建一个操作系统，或者深入理解其核心实现细节的书籍，那么这本书可能需要与其他更具深度的书籍结合阅读。