| 作者 |
| [土]K. 埃尔吉耶斯(K. Erciyes) 等 |
| 丛书名 |
| 计算机科学丛书 |
| 出版社 |
| 机械工业出版社 |
| ISBN |
| 9782112151413 |
| 简要 |
| 简介 |
| 内容简介书籍计算机书籍 ---------------------------8084895 - 分布式实时系统：理论与实践--------------------------- 这本经过课堂检验的教材讲述分布式实时系统软件的设计和实现，使用了自底向上的方法。本书讨论了涉及实时系统的软件项目中面临的常见挑战，并提出了一种简单而有效地执行所有软件工程步骤的新方法。每一章都以对核心概念的讨论开始，并回顾了相关的方法和可用的软件。接下来是对示例内核中概念实现的描述，以及可执行代码。 ---------------------------8054555 - 分布式实时系统原理与设计方法（原书第2版）--------------------------- 实时系统的行为确定性是个艰深的主题，需要对系统全局特性有深入的理解。准确和完整理解这个特性的主要困难在于系统的时域行为，需要在各个抽象层次上开展分析和设计，而这一直是经典的实时系统著作有所欠缺的地方。本书从体系结构层面介绍了分布式实时系统的设计，主要内容包括实时系统环境、简洁性、全局时间、实时模型、时间关系、依赖性、实时通信、能量、实时操作系统、实时调度、系统设计、验证性、物联网以及实时触发体系结构方面的内容。 |
| 目录 |
| [套装书具体书目] 8054555 - 分布式实时系统原理与设计方法（原书第2版） - 9787111613770 - 机械工业出版社 - 定价 89 8084895 - 分布式实时系统：理论与实践 - 9787111695660 - 机械工业出版社 - 定价 119 ---------------------------8084895 - 分布式实时系统：理论与实践--------------------------- 译者序 前言 第一部分 入门知识 第1章 实时系统入门2 1.1 引言2 1.2 什么是实时系统2 1.3 基本体系结构3 1.4 实时系统的特点3 1.5 实时系统的分类4 1.6 示例系统：牛奶灌装厂5 1.7 本书大纲6 1.8 复习题6 1.9 本章提要6 参考文献7 第2章 硬件8 2.1 引言8 2.2 处理器体系结构8 2.2.1 单周期数据通路9 2.2.2 多周期数据通路13 2.2.3 流水线13 2.2.4 微控制器18 2.3 存储器19 2.3.1 与处理器的接口19 2.3.2 缓存19 2.4 输入/输出访问21 2.4.1 输入设备接口22 2.4.2 输出设备接口22 2.4.3 内存映射I/O和隔离I/O23 2.4.4 软件与I/O的接口23 2.5 多核处理器26 2.6 多处理器27 2.7 复习题27 2.8 本章提要28 2.9 练习题28 参考文献29 第3章 分布式实时系统30 3.1 引言30 3.2 模型30 3.2.1 时间触发和事件触发分布式系统30 3.2.2 有限状态机31 3.3 分布式实时操作系统和中间件33 3.3.1 中间件33 3.3.2 分布式调度34 3.3.3 动态负载均衡35 3.4 实时通信35 3.4.1 实时流量35 3.4.2 开放系统互连模型36 3.4.3 拓扑结构37 3.4.4 实时数据链路层38 3.4.5 控制器局域网协议38 3.4.6 时间触发协议39 3.4.7 实时以太网40 3.4.8 实时IEEE 802.1140 3.5 分布式实时嵌入式系统面临的挑战41 3.6 分布式实时系统示例41 3.6.1 现代化轿车41 3.6.2 移动无线传感器网络42 3.7 复习题43 3.8 本章提要43 3.9 练习题43 参考文献44 第二部分 系统软件 第4章 实时操作系统46 4.1 引言46 4.2 普通操作系统与实时操作系统46 4.3 任务管理47 4.3.1 UNIX中的任务管理48 4.3.2 任务间同步49 4.3.3 任务间通信51 4.3.4 UNIX进程间通信53 4.4 线程53 4.4.1 线程管理53 4.4.2 POSIX 线程54 4.5 内存管理57 4.5.1 静态内存分配57 4.5.2 动态内存分配57 4.5.3 虚拟内存57 4.5.4 实时内存管理58 4.6 输入/输出管理59 4.6.1 中断驱动I/O59 4.6.2 设备驱动程序59 4.7 实时操作系统综述60 4.7.1 FreeRTOS60 4.7.2 VxWorks60 4.7.3 实时Linux60 4.8 复习题61 4.9 本章提要61 4.10 编程练习题61 参考文献62 第5章 实验性的分布式实时系统内核的设计63 5.1 引言63 5.2 设计策略63 5.3 低层内核功能64 5.3.1 数据结构和队列操作64 5.3.2 多队列调度程序67 5.3.3 中断处理和时间管理69 5.3.4 任务状态管理70 5.3.5 输入/输出管理72 5.4 高层内核功能74 5.4.1 任务同步74 5.4.2 任务通信76 5.4.3 使用缓冲池的高级内存管理79 5.4.4 任务管理80 5.5 初始化81 5.6 测试DRTK83 5.7 复习题84 5.8 本章提要84 5.9 编程练习题85 参考文献85 第6章 分布式实时操作系统和中间件86 6.1 引言86 6.2 分布式实时操作系统86 6.2.1 传输层接口87 6.2.2 数据链路层接口87 6.3 实时中间件88 6.3.1 实时任务组89 6.3.2 时钟同步90 6.3.3 选举算法94 6.4 DRTK的实现96 6.4.1 初始化网络96 6.4.2 传输层接口97 6.4.3 数据链路层接口任务100 6.4.4 组管理102 6.4.5 时钟同步算法103 6.4.6 环形结构的领导者选举104 6.5 复习题105 6.6 本章提要105 6.7 编程练习题106 参考文献106 第三部分 调度和资源共享 第7章 单处理器独立任务调度108 7.1 引言108 7.2 背景知识108 7.2.1 可调度性测试109 7.2.2 利用率109 7.3 调度策略109 7.3.1 抢占式调度与非抢占式调度110 7.3.2 静态调度与动态调度111 7.3.3 独立任务与非独立任务111 7.4 实时调度算法分类112 7.5 时钟驱动调度113 7.5.1 表驱动调度113 7.5.2 循环执行调度114 7.6 基于优先级的调度116 7.6.1 单调速率调度116 7.6.2 最早截止期限优先调度118 7.6.3 最低松弛度优先调度120 7.6.4 响应时间分析120 7.7 非周期性任务调度122 7.7.1 基本方法122 7.7.2 周期性服务器123 7.8 偶发任务调度125 7.9 DRTK的实现125 7.9.1 单调速率调度程序126 7.9.2 最早截止期限优先调度程序127 7.9.3 最低松弛度优先调度程序128 7.9.4 轮询服务器129 7.10 复习题129 7.11 本章提要130 7.12 练习题131 参考文献131 第8章 单处理器非独立任务调度132 8.1 引言132 8.2 非独立任务调度132 8.2.1 最迟截止期限优先算法132 8.2.2 改进的最早截止期限优先算法134 8.3 共享资源任务的调度135 8.3.1 火星探路者案例136 8.3.2 基本优先级继承协议137 8.3.3 优先级置顶协议140 8.4 DRTK的实现141 8.4.1 LDF非独立任务调度141 8.4.2 优先级继承协议142 8.5 复习题144 8.6 本章提要144 8.7 练习题145 参考文献146 第9章 多处理器与分布式实时调度147 9.1 引言147 9.2 多处理器调度147 9.2.1 分区调度148 9.2.2 全局调度152 9.3 分布式调度154 9.3.1 负载均衡154 9.3.2 聚焦寻址与投标方案156 9.3.3 伙伴算法157 9.3.4 消息调度157 9.4 DRTK的实现158 9.4.1 中心负载均衡任务158 9.4.2 分布式负载均衡任务160 9.5 复习题161 9.6 本章提要162 9.7 练习题162 参考文献162 第四部分 应用程序设计 第10章 实时系统的软件工程166 10.1 引言166 10.2 软件开发生命周期166 10.2.1 增量瀑布模型167 10.2.2 V模型167 10.2.3 螺旋模型167 10.3 实时系统的软件设计168 10.4 需求分析与规格说明168 10.5 时序分析169 10.6 带数据流图的结构化设计169 10.7 面向对象设计170 10.8 实时的实现方法171 10.8.1 再次讨论有限状态机171 10.8.2 时间自动机173 10.8.3 Petri网173 10.9 实时UML176 10.9.1 UML图解176 10.9.2 实时特性177 10.10 实用的设计和实现方法178 10.11 复习题178 10.12 本章提要179 10.13 编程练习题179 参考文献180 第11章 实时编程语言181 11.1 引言181 11.2 需求181 11.3 一个实时应用程序182 11.4 C/Real-time POSIX182 11.4.1 数据封装和模块管理182 11.4.2 POSIX线程管理184 11.4.3 异常处理和底层编程187 11.4.4 C/Real-time POSIX过程控制的实现187 11.5 Ada189 11.5.1 并发190 11.5.2 异常处理192 11.5.3 Ada过程控制的实现193 11.6 Java194 11.6.1 Java线程194 11.6.2 线程同步195 11.6.3 异常处理196 11.7 复习题196 11.8 本章提要197 11.9 编程练习题197 参考文献197 第12章 容错198 12.1 引言198 12.2 概念和术语198 12.3 故障分类199 12.4 冗余199 12.4.1 硬件冗余200 12.4.2 信息冗余200 12.4.3 时间冗余202 12.4.4 软件冗余202 12.5 容错实时系统204 12.5.1 静态调度204 12.5.2 动态调度204 12.6 分布式实时系统中的容错205 12.6.1 失效分类205 12.6.2 再次讨论任务组206 12.7 DRTK的实现208 12.8 复习题210 12.9 本章提要211 12.10 练习题211 参考文献212 第13章 案例研究：无线传感器网络实现的环境监控213 13.1 引言213 13.2 基本思想213 13.3 需求规格说明213 13.4 时序分析和功能规格说明214 13.5 生成树和簇214 13.6 设计思路217 13.7 叶子节点218 13.7.1 高层设计218 13.7.2 详细设计和实现219 13.8 中间节点224 13.8.1 高层设计224 13.8.2 详细设计和实现226 13.9 簇头节点228 13.9.1 高层设计228 13.9.2 详细设计和实现229 13.10 汇聚节点230 13.11 测试231 13.12 使用POSIX线程的替代实现233 13.13 本章提要233 13.14 编程练习题233 参考文献233 附录A 使用伪代码的一些约定234 附录B 低层内核函数238 ---------------------------8054555 - 分布式实时系统原理与设计方法（原书第2版）--------------------------- 出版者的话 译者序 中文版序 前言 第1章 实时环境 1 1.1 实时计算机系统 1 1.2 功能需求 2 1.2.1 数据采集 2 1.2.2 直接数字控制 4 1.2.3 人机交互 4 1.3 时域需求 5 1.3.1 时域需求的出处 5 1.3.2 最小延迟抖动 7 1.3.3 最小错误检测延迟 7 1.4 可信需求 7 1.4.1 可靠性 7 1.4.2 安全性 8 1.4.3 可维护性 8 1.4.4 可用性 9 1.4.5 信息安全 9 1.5 实时系统分类 9 1.5.1 硬实时系统与软实时系统 10 1.5.2 失效安全系统与失效可运作系统 11 1.5.3 响应有保证系统与尽力而为系统 11 1.5.4 资源充分系统与资源受限系统 12 1.5.5 事件触发系统与时间触发系统 12 1.6 实时系统产品的市场分析 12 1.6.1 嵌入式实时系统 13 1.6.2 工厂自动化系统 14 1.6.3 多媒体系统 15 1.7 实时系统典型案例 15 1.7.1 管道流量控制系统 15 1.7.2 发动机控制器 16 1.7.3 自动轧钢系统 17 要点回顾 18 文献注解 19 复习题 19 第2章 简约设计 21 2.1 认知 21 2.1.1 问题求解 21 2.1.2 概念定义 23 2.1.3 认知复杂性 23 2.1.4 简化策略 25 2.2 概念图谱 25 2.2.1 概念形成 25 2.2.2 科学概念 27 2.2.3 消息 27 2.2.4 变量的语义内容 28 2.3 建模的本质 29 2.3.1 目标与视角 29 2.3.2 设计的主要挑战 30 2.4 涌现行为 31 2.4.1 不可约性 31 2.4.2 基础特性和推导特性 31 2.4.3 复杂系统 32 2.5 如何开展简约设计 33 要点回顾 34 文献注解 35 复习题 36 第3章 全局时间 37 3.1 时间和序 37 3.1.1 不同（性质）的序 37 3.1.2 时钟 38 3.1.3 精度和准确度 40 3.1.4 时间标准 41 3.2 时间测量 42 3.2.1 全局时间 42 3.2.2 区间测量 43 3.2.3 π/Δ优先序 44 3.2.4 时间测量的根本局限 45 3.3 稠密时间与稀疏时间 45 3.3.1 稠密时基 46 3.3.2 稀疏时基 46 3.3.3 时空划分 47 3.3.4 时间的周期性表示 48 3.4 内时钟同步 48 3.4.1 同步条件 49 3.4.2 集中式主控同步 50 3.4.3 容错同步算法 51 3.4.4 状态校正与速率校正 53 3.5 外时钟同步 54 3.5.1 外部时间源 54 3.5.2 时间网关 55 3.5.3 时间格式 56 要点回顾 56 文献注解 57 复习题 57 第4章 实时模型 59 4.1 模型概述 59 4.1.1 组件和消息 59 4.1.2 组件集群 60 4.1.3 时域控制与逻辑控制 61 4.1.4 事件触发控制与时间触发控制 62 4.2 组件状态 63 4.2.1 状态的定义 63 4.2.2 袖珍计算器案例 63 4.2.3 基状态 64 4.2.4 数据库组件 66 4.3 消息 66 4.3.1 消息结构 66 4.3.2 事件信息与状态信息 66 4.3.3 事件触发消息 67 4.3.4 时间触发消息 68 4.4 组件接口 68 4.4.1 接口特性 69 4.4.2 链接接口 70 4.4.3 技术独立控制接口 70 4.4.4 技术相关调试接口 70 4.4.5 本地接口 71 4.5 网关组件 71 4.5.1 特性失配 72 4.5.2 网关组件的LIF与本地接口 72 4.5.3 标准化的消息接口 73 4.6 链接接口规格 74 4.6.1 传输规格 74 4.6.2 操作规格 74 4.6.3 元级规格 75 4.7 组件集成 76 4.7.1 可组合性原则 76 4.7.2 集成视角 77 4.7.3 成体系系统 77 要点回顾 79 文献注解 80 复习题 80 第5章 时域关系 82 5.1 实时实体 82 5.1.1 控制范围 82 5.1.2 离散实时实体和连续实时实体 83 5.2 观测 83 5.2.1 不带时间戳的观测 83 5.2.2 间接观测 84 5.2.3 状态观测 84 5.2.4 事件观测 84 5.3 实时镜像与实时对象 85 5.3.1 实时镜像 85 5.3.2 实时对象 85 5.4 时域精确性 86 5.4.1 定义 86 5.4.2 实时镜像的分类 88 5.4.3 状态估计 89 5.4.4 可组合性考虑 90 5.5 持久性和幂等性 90 5.5.1 持久性 90 5.5.2 动作延迟时长 91 5.5.3 精确性时间间隔与动作延迟 92 5.5.4 幂等性 92 5.6 确定性 92 5.6.1 确定性的定义 93 5.6.2 一致的初始状态 95 5.6.3 不确定性设计成分 95 5.6.4 重获确定性 96 要点回顾 97 文献注解 98 复习题 98 第6章 可信性 99 6.1 基本概念 99 6.1.1 故障 100 6.1.2 错误 101 6.1.3 失效 102 6.2 信息安全 104 6.2.1 安全信息流 104 6.2.2 安全威胁 105 6.2.3 加密方法 106 6.2.4 网络身份认证 108 6.2.5 实时控制数据的保护 109 6.3 异常检测 109 6.3.1 什么是异常 109 6.3.2 失效检测 111 6.3.3 错误检测 111 6.4 容错 112 6.4.1 故障假设 113 6.4.2 容错单元 114 6.4.3 成员关系服务 116 6.5 健壮性 117 6.5.1 基本概念 117 6.5.2 健壮系统的结构 118 6.6 组件重集成 118 6.6.1 重集成时间点 119 6.6.2 最小化基状态规模 119 6.6.3 组件重启 120 要点回顾 120 文献注解 122 复习题 122 第7章 实时通信 123 7.1 需求 123 7.1.1 实时性需求 123 7.1.2 可信性需求 124 7.1.3 灵活性需求 126 7.1.4 物理结构需求 126 7.2 设计问题 127 7.2.1 腰际线通信模型 127 7.2.2 物理性能限制 128 7.2.3 流量控制 129 7.2.4 颠簸 130 7.3 事件触发通信 132 7.3.1 以太网 132 7.3.2 控制器局域网络 133 7.3.3 用户数据报协议 133 7.4 速率受限通信 134 7.4.1 令牌协议 134 7.4.2 最小时间槽对齐协议ARINC 629 134 7.4.3 航电全双工交换以太网 135 7.4.4 音视频总线 135 7.5 时间触发通信 136 7.5.1 时间触发协议 137 7.5.2 时间触发以太网 138 7.5.3 FlexRay 139 要点回顾 139 文献注解 140 复习题 140 第8章 功耗和能耗感知 141 8.1 功率与能量 141 8.1.1 基本概念 141 8.1.2 能耗估算 142 8.1.3 热效应与可靠性 145 8.2 硬件节能技术 147 8.2.1 器件工艺尺寸缩减 147 8.2.2 低功耗硬件设计 148 8.2.3 降低电压和频率 148 8.2.4 亚门限逻辑 149 8.3 系统体系结构 149 8.3.1 技术无关设计 149 8.3.2 Pollack定律 150 8.3.3 电源门控 151 8.3.4 实时时间与执行时间 152 8.4 软件技术 152 8.4.1 系统软件 153 8.4.2 应用软件 153 8.4.3 软件工具 154 8.5 能源 154 8.5.1 电池 154 8.5.2 能量回收 155 要点回顾 155 文献注解 156 复习题 156 第9章 实时操作系统 157 9.1 组件间通信 157 9.1.1 技术独立接口 157 9.1.2 链接接口 158 9.1.3 技术相关调试接口 158 9.1.4 通用中间件 158 9.2 任务管理 158 9.2.1 简单任务 159 9.2.2 触发器任务 160 9.2.3 复杂任务 161 9.3 时间的双重作用 161 9.3.1 时间作为数据 162 9.3.2 时间用于控制 163 9.4 任务间交互 163 9.4.1 协调的静态调度表 164 9.4.2 非阻塞写入协议 164 9.4.3 信号量操作 165 9.5 进程输入与输出 165 9.5.1 模拟量输入与输出 166 9.5.2 数字量输入与输出 166 9.5.3 中断 167 9.5.4 容错的作动器 168 9.5.5 智能仪表 169 9.5.6 物理安装 170 9.6 协商协议 170 9.6.1 原始数据、测量数据与议定数据 170 9.6.2 语法层次协商 170 9.6.3 语义层次协商 171 9.7 错误检测 171 9.7.1 任务执行时间监视 171 9.7.2 中断监视 171 9.7.3 两次执行任务 172 9.7.4 看门狗 172 要点回顾 172 文献注解 173 复习题 173 第10章 实时调度 174 10.1 调度问题 174 10.1.1 调度算法的分类 174 10.1.2 可调度性测试 175 10.1.3 对手论证 176 10.2 最坏执行时间 177 10.2.1 简单任务的WCET 177 10.2.2 复杂任务的WCET 179 10.2.3 全时算法 179 10.2.4 应用现状分析 180 10.3 静态调度 180 10.3.1 基于搜索的静态调度 181 10.3.2 增加静态调度的灵活性 182 10.4 动态调度 183 10.4.1 独立任务调度 183 10.4.2 非独立任务调度 184 10.5 其他调度策略 186 10.5.1 分布式系统中的调度 186 10.5.2 反馈调度 186 要点回顾 187 文献注解 188 复习题 188 第11章 系统设计 189 11.1 系统设计概述 189 11.1.1 设计过程 189 11.1.2 约束条件的作用 190 11.1.3 系统设计与软件设计 191 11.2 设计阶段 192 11.2.1 目标分析阶段 192 11.2.2 需求捕获阶段 193 11.2.3 体系结构设计阶段 193 11.2.4 组件设计阶段 193 11.3 设计风格 194 11.3.1 基于模型的设计 194 11.3.2 基于组件的设计 195 11.3.3 体系结构设计语言 195 11.3.4 对体系结构分解的检查 196 11.4 安全关键系统的设计 198 11.4.1 什么是安全性 198 11.4.2 安全性分析 200 11.4.3 安全案例 202 11.4.4 安全标准 204 11.5 多样性设计 205 11.5.1 多版本软件 206 11.5.2 失效安全系统案例 206 11.5.3 多级系统 207 11.6 可维护性设计 208 11.6.1 维护成本 208 11.6.2 维护策略 208 11.6.3 软件维护 209 要点回顾 210 文献注解 211 复习题 211 第12章 系统确认 212 12.1 确认与验证 212 12.2 测试面临的挑战 213 12.2.1 可测试性设计 214 12.2.2 测试数据的选择 214 12.2.3 测试预言 215 12.2.4 系统演化 216 12.3 基于组件系统的测试 216 12.3.1 组件提供者 217 12.3.2 组件使用者 217 12.3.3 组件通信 217 12.4 形式化方法 218 12.4.1 形式化方法的实际使用 218 12.4.2 形式化方法的分类 218 12.4.3 形式化方法的益处 219 12.4.4 模型检测 219 12.5 故障注入 220 12.5.1 软件实现的故障注入 220 12.5.2 物理故障注入 220 12.5.3 传感器和作动器失效 221 要点回顾 222 文献注解 222 复习题 222 第13章 物联网 224 13.1 物联网的愿景 224 13.2 物联网的发展动力 225 13.2.1 统一的访问 225 13.2.2 物流 225 13.2.3 节能 225 13.2.4 物理空间信息安全与功能安全 226 13.2.5 工业 226 13.2.6 医学 226 13.2.7 生活方式 227 13.3 物联网的技术问题 227 13.3.1 集成到互联网 227 13.3.2 命名和标识 227 13.3.3 近场通信 228 13.3.4 物联网设备能力与云计算 229 13.3.5 自治组件 229 13.4 RFID 技术 230 13.4.1 概述 230 13.4.2 电子产品代码 230 13.4.3 RFID标签 231 13.4.4 RFID阅读器 231 13.4.5 RFID的信息安全性 231 13.5 无线传感器网络 233 要点回顾 234 文献注解 235 复习题 235 第14章 时间触发体系结构 236 14.1 TTA的历史 236 14.1.1 MARS项目 236 14.1.2 工业TTA原型 237 14.1.3 GENESYS项目 237 14.2 体系结构风格 238 14.2.1 复杂性管理 238 14.2.2 面向组件 238 14.2.3 一致的通信机制 239 14.2.4 可信性 240 14.2.5 时间感知体系结构 240 14.3 TTA服务 241 14.3.1 基于组件的服务 241 14.3.2 核心系统服务 241 14.3.3 可选的系统服务 242 14.4 时间触发MPSoC 243 要点回顾 244 文献注解 245 复习题 245 缩略词 246 术语定义 248 参考文献 257 |