一個64位操作係統的設計與實現 田宇 intel64位處理器係統開發教程書籍 linux內 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

圖書標籤:

• 操作係統
• Intel64
• 係統設計
• 係統實現
• Linux
• 匯編
• 內核
• x86-64
• 處理器
• 田宇

店鋪： 雲聚算圖書專營店

齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115475251

商品編碼：27519922836

齣版信息

書 名一個64位操作係統的設計與實現

係列書名圖靈原創

執行編輯關於本書的內容有任何問題，請聯係 陳興璐

書 號978-7-115-47525-1

印刷方式單色

開 本16開

齣版狀態正在排版

本書特色

1.基於目前市麵上主流的intel 64位處理器平颱，講述一個操作係統的完整實現

2.在獨自開發的同時能夠適當地對Linux進行講解、引用和對比。

 

 

目錄

正在加工……

作者介紹

田宇 作者現任大連貝斯特電子有限公司的高級軟件工程師，曾在東軟集團（大連）、天津市卓朗科技有限公司做嵌入式開發，主要負責攻剋Linux底層（內核、驅動）、中間件以及一些音視頻算法相關技術問題，對部門員工進行技術性培訓，在

本書講述瞭一個64位多核操作係統的自製過程。此操作係統自製過程是先從虛擬平颱構築起一個基礎框架，隨後再將基礎框架移植到物理平颱中進行升級、完善與優化。為瞭凸顯64位多核操作係統的特點，物理平颱選用搭載著Intel Core-i7處理器的筆記本電腦。與此同時，本書還將Linux內核的源碼精髓、諸多官方白皮書以及多款常用協議濃縮於其中，可使讀者在讀完本書後能夠學以緻用，進而達到理論聯係實際的目的。

全書共分為16章。第1~2章講述瞭操作係統的基礎概念和開發操作係統需要掌握的知識；第3~5章在虛擬平颱下快速構建起一個操作係統模型；第6~16章將在物理平颱下對操作係統模型做進一步升級、優化和完善。

本書既適閤在校學習理論知識的初學者，又適閤在職工作的軟件工程師或有一定基礎的業餘愛好者。

ize: 30.0px;">一個64位操作係統的設計與實現

好的，這是一本關於現代嵌入式係統驅動開發與應用的圖書簡介，重點涵蓋RISC-V架構、實時操作係統（RTOS）移植與優化、低功耗設計、以及基於Linux的物聯網（IoT）平颱構建。 --- 書籍名稱：《極速嵌入式：RISC-V驅動開發、RTOS深度定製與低功耗IoT實踐》 目標讀者群定位 本書專為有一定C/C++編程基礎，希望深入理解和掌握新一代嵌入式係統架構（特彆是RISC-V）的工程師、高級電子專業學生、以及緻力於開發高性能、高能效物聯網終端産品的技術人員設計。讀者應具備基礎的數字電路和微控製器概念，但無需預先掌握RISC-V匯編知識。 內容概述與核心價值 在當前計算領域，摩爾定律放緩與物聯網爆發的背景下，傳統的通用架構麵臨能效和架構自主性的挑戰。RISC-V作為開放指令集架構（ISA）的崛起，正成為嵌入式領域下一代計算的主流選擇。本書避開瞭傳統x86架構的復雜性，聚焦於如何高效地駕馭基於RISC-V的SoC（System-on-Chip），並結閤實時性需求和嚴格的功耗預算，構建健壯的嵌入式係統。 全書內容分為四個核心部分，層層遞進，確保讀者從理論到實踐，全麵掌握現代嵌入式係統的設計精髓。 --- 第一部分：新一代核心——RISC-V架構深度剖析與工具鏈構建（約占全書30%） 本部分將徹底解構RISC-V指令集架構（ISA），不再停留在錶麵指令集介紹，而是深入到特權級（Privilege Levels）、內存管理單元（MMU/PMP）以及中斷控製器（PLIC/CLINT）的實際工作原理。 1. RISC-V ISA基礎與擴展： 詳述RV32I/RV64I基礎指令集，重點解析嚮量擴展（V/Vector）在特定並行計算場景下的應用潛力。對比CISC與RISC的設計哲學，理解RISC-V的精簡與可擴展性如何轉化為實際的係統性能提升。 2. 工具鏈的“從無到有”： 不依賴預編譯的SDK包，指導讀者使用Buildroot或Yocto等元構建係統，從源碼編譯交叉編譯工具鏈（GCC/LLVM），針對特定的RISC-V內核配置編譯選項，確保生成的二進製代碼與目標硬件的特權模式完全匹配。 3. 硬件抽象層（HAL）的構建： 講解如何根據廠商提供的寄存器手冊（Register Map），手動編寫啓動代碼（Startup Code）和鏈接腳本（Linker Script），實現對CPU核心、片上SRAM/Flash的初始化。這是實現係統底層可移植性的關鍵步驟。 第二部分：實時性保證——RTOS內核移植、裁剪與性能調優（約占全書35%） 嵌入式係統的核心挑戰之一是滿足確定的響應時間。本部分選擇FreeRTOS或Zephyr等主流輕量級RTOS，以RISC-V平颱為載體，進行深度定製。 1. 內核移植與上下文切換機製： 詳細剖析RISC-V特有的Machine Mode (M-Mode) 與 Supervisor Mode (S-Mode) 之間的協作。重點展示RISC-V的CSRs（Control and Status Registers）如何被用於實現任務上下文的保存與恢復，以及如何編寫高效的匯編級上下文切換函數。 2. 中斷係統的高效處理： 深入講解PLIC（Platform-Level Interrupt Controller）的工作模式，設計零拷貝（Zero-Copy）中斷服務例程（ISR）的框架。通過測量和分析中斷延遲（Latency）和抖動（Jitter），優化調度器對高優先級任務的響應速度。 3. 內存池與動態分配的優化： 在資源受限的嵌入式環境中，標準C庫的`malloc`/`free`效率低下。本書提供多種內存管理策略，如固定大小內存池（Fixed-Size Memory Pool）和slab分配器的實現，確保實時任務的內存請求可以在確定時間內完成。 第三部分：能效極限——低功耗模式設計與功耗分析（約占全書25%） 在電池供電或能量采集的IoT場景中，功耗是決定産品生命周期的關鍵指標。本部分側重於係統級的功耗管理。 1. 電源域管理與時鍾門控： 介紹現代SoC中的功耗域（Power Domains）概念，學習如何利用RISC-V的低功耗模式（如Halt/Sleep）以及外設的時鍾門控技術。通過代碼實現動態調整CPU頻率和電壓（DVFS）策略，平衡性能與功耗。 2. 深度睡眠喚醒機製： 詳細解析如何利用外部中斷（External Interrupts）和看門狗定時器（WDT）作為喚醒源，將係統從最低功耗狀態（Deep Sleep）中恢復到全速運行狀態。關鍵在於最小化喚醒延遲和功耗泄露。 3. 功耗測量與建模： 介紹使用硬件功耗分析工具（如示波器、專用功耗計）對係統不同工作狀態下的電流消耗進行精確測量的方法。建立簡單的功耗模型，預測不同工作負載下的電池續航時間，並據此迭代優化軟件設計。 第四部分：集成與應用——基於輕量級操作係統的物聯網應用實踐（約占全書10%） 將前三部分的成果整閤，構建一個完整的、具備網絡通信能力的嵌入式應用實例。 1. 輕量級網絡棧集成： 針對資源受限設備，集成並配置如LwIP或mbedTLS的輕量級TCP/IP協議棧。重點關注如何在RTOS的事件驅動模型下，高效地處理網絡I/O，避免阻塞調用。 2. OTA與安全引導（Secure Boot）： 探討如何在嵌入式係統中實現空中升級（OTA）機製，並結閤TrustZone（如SiFive的安全擴展）或PMP實現基本的代碼完整性校驗和安全引導流程，確保設備在固件更新過程中的安全性。 3. 傳感器數據采集與流處理： 演示如何高效地驅動DMA（Direct Memory Access）從高頻傳感器（如MEMS或ADC）采集數據，並將數據流通過RTOS的消息隊列機製安全地傳遞給網絡模塊進行發布。 總結 本書不滿足於提供簡單的“跑起來”的教程，而是深入到底層硬件抽象、實時調度機製以及能效優化的深水區。讀者將掌握構建下一代自主、高效、可靠嵌入式係統的核心技術棧，完全掌握從裸機啓動到復雜RTOS應用的全過程，為從事前沿的RISC-V相關開發打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

從一名資深Linux用戶的角度來看，這本書確實在很多方麵觸及瞭我日常開發和管理中會遇到的問題，並且提供瞭一些頗具啓發性的視角。書中關於Intel 64位處理器特性的講解，雖然沒有深入到微架構層麵，但對於理解現代CPU如何支持64位計算，以及一些性能相關的指令集（如SIMD指令）的基本應用，還是很有幫助的。它解釋瞭為何64位係統在處理大量數據時擁有天然的優勢，以及一些常用的開發工具如何利用這些特性。在操作係統部分，書中對Linux的講解，特彆是關於係統調用、內存模型、進程與綫程的區彆，以及一些基礎的網絡協議棧的實現原理，都做得相當清晰。讓我印象深刻的是，書中對文件係統的一些描述，比如ext4的日誌機製，以及不同存儲設備（SSD、HDD）在性能上的差異，都與我在實際工作中遇到的性能瓶頸有一定的關聯。然而，如果我是一名想要深入學習操作係統底層機製，比如編寫內核模塊，或者研究調度算法、內存分配策略的開發者，那麼這本書的內容深度可能還不夠。它更像是一本“應用層開發者必知必會的係統知識手冊”，幫助你在現有平颱上更高效地開發和管理，而不是一本“操作係統架構師的參考指南”。但總的來說，它提供瞭一個很好的平颱級知識的融閤，讓開發者能夠站在更高的維度來理解軟件和硬件的協同工作。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題確實很吸引人，尤其是“intel 64位處理器係統開發教程”這個副標題，讓我對如何在高大上的硬件平颱上進行係統級開發充滿期待。我本以為會像打開一個潘多拉魔盒，裏麵盡是關於CPU架構、指令集、內存模型、中斷嚮量錶，以及如何在匯編層麵操控硬件的精妙技藝。結果發現，書中對Intel 64位處理器的闡述，更多的是一種“概覽式”的介紹，側重於其基本的工作模式，如保護模式、長模式，以及一些核心寄存器的功能。對於如何利用這些特性進行底層的係統調用、驅動開發，或者進行性能優化，則稍顯薄弱。書中雖然提到瞭“Linux內”，但這個“內”字似乎更多的是指“在Linux環境下”，而非“深入Linux內部”。也就是說，它更側重於在Linux操作係統之上，利用Intel 64位處理器的一些特性來完成一些應用層或接近應用層的開發任務，比如使用GCC進行編譯鏈接，或者理解一些係統庫的調用。對於那些希望瞭解CPU如何與操作係統緊密配閤，比如內核如何管理CPU資源，中斷如何被內核捕獲並處理，或者如何編寫高效的匯編代碼來加速關鍵路徑的讀者，可能會感到意猶未盡。這就像是對一座宏偉的建築，我們看到瞭它的外觀和一些主要的功能區域，但對於其建築材料的選擇、鋼筋水泥的配比，以及內部水電管路的鋪設細節，卻瞭解不多。這本書更像是一本“導覽手冊”，指引你瞭解整個係統的大緻輪廓，但如果你想成為一個“建築工程師”，深入研究其構造原理，恐怕還需要更多的專業知識和實踐。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，這本書更像是一本“操作係統應用指南”而非“操作係統設計與實現手冊”。標題中的“設計與實現”四個字，很容易讓人聯想到諸如 xv6、Minix 這樣的小型操作係統內核的源碼剖析，或者深入講解如何從零開始構建一個簡易內核的細節。然而，本書的內容更多地聚焦於如何在已有的成熟操作係統（以Linux為主）上，利用Intel 64位處理器的特性來進行開發。比如，書中詳細介紹瞭Linux的shell命令、管道、重定嚮，文件權限管理，以及如何使用GCC、GDB等工具進行程序開發和調試。這些內容對於提升Linux係統下的開發效率非常有幫助。在講解Intel 64位處理器時，書中側重於其在現代計算中的地位，以及一些常用的指令和尋址模式，但並沒有深入到指令集架構（ISA）的細節，或者如何編寫底層的匯編代碼來直接與硬件交互。這使得本書在“係統開發”這一部分，更偏嚮於高級語言的編程和應用。雖然書中提到瞭“操作係統”這個大概念，但其側重點在於“如何在一個操作係統中使用某個處理器”，而不是“如何設計和實現一個操作係統”。對於想要深入瞭解內核開發、操作係統原理，或者CPU內部工作機製的讀者，這本書可能需要與其他更具深度的書籍搭配閱讀。

評分☆☆☆☆☆

這本書雖然是奔著“64位操作係統設計與實現”這個標題來的，滿心期待能深入瞭解操作係統底層的運作機製，比如內存管理、進程調度、中斷處理、文件係統等等，想一探究竟那些隱藏在用戶界麵之下的復雜邏輯。然而，讀完之後，我感覺這本書在“設計與實現”這個核心部分，似乎給得有點淺嘗輒止。更像是對現有成熟操作係統的功能性介紹，比如Linux的shell命令、文件管理、用戶權限設置，以及一些基礎的網絡配置。雖然這些內容對於初學者構建一個宏觀的認識是有益的，但對於那些真正想要學習如何“設計”和“實現”一個操作係統的讀者來說，可能就略顯不足瞭。比如，在介紹內存管理時，書中更多地是描述瞭虛擬內存的概念和分頁機製的原理，但對於如何從零開始實現一個內存分配器，如何處理頁麵置換算法，以及這些算法在實際場景中的權衡取捨，就涉及得不多瞭。同樣，在進程調度部分，雖然提到瞭幾種常見的調度算法，但缺乏具體的代碼實現細節，或者對不同算法在不同工作負載下的性能錶現分析。這就像是看瞭一本關於烹飪的書，學到瞭各種食材的名稱和烹飪方法，但卻沒有實際動手操作，不知道如何調味，如何控製火候，最終也無法做齣真正的美味佳肴。對於Intel 64位處理器係統開發，書中也提到瞭匯編語言和一些寄存器的概念，但更多的是作為理解操作係統運行環境的背景知識，而不是深入講解如何利用這些特性進行高效的係統開發。總而言之，如果你的目標是想獲得一本能夠指導你從零開始構建一個操作係統，或者深入理解其核心實現細節的書籍，那麼這本書可能需要與其他更具深度的書籍結閤閱讀。

評分☆☆☆☆☆

這是一本從入門到實踐的優秀讀物，尤其適閤那些初次接觸操作係統開發，或者想要全麵瞭解64位係統運作原理的讀者。書中循序漸進的講解方式，將復雜的概念分解得清晰易懂，從最基礎的計算機組成原理，到操作係統內核的各個模塊，都進行瞭詳盡的闡述。例如，在介紹進程管理時，書中不僅解釋瞭進程的概念、PCB（進程控製塊）的組成，還詳細講解瞭進程的創建、終止、以及進程間通信（IPC）的多種方式，並且都配以瞭Linux下的實際代碼示例。這些示例代碼簡潔明瞭，可以直接在Linux環境下編譯運行，這對於動手能力強的讀者來說，無疑是巨大的福音。此外，書中對於內存管理部分的講解也相當到位，虛擬內存、分頁、分段等概念的引入，以及頁錶是如何工作的，都描述得十分清晰。讓人驚嘆的是，書中還涉及瞭文件係統的基本原理，比如inode、目錄結構，以及不同類型文件係統的特點。這些內容的深度和廣度，足以構建起一個紮實的操作係統基礎知識體係。對於Intel 64位處理器，書中將其作為平颱背景，講解瞭其在現代操作係統中的重要性，並提及瞭一些指令集和寄存器的作用，使得讀者能夠理解操作係統是如何在這一特定硬件平颱上高效運行的。總的來說，這本書是一本非常實在的技術教程，它提供瞭理論知識、實踐指導，以及平颱背景，是一本值得推薦的操作係統入門書籍。