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2019-01-01
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主编推荐语
全面剖析分布式实时嵌入式系统的原理、技术和实现方法。
内容简介
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
- 版权信息
- 出版者的话
- 译者序
- 中文版序
- 前言
- 第1章 实时环境
- 1.1 实时计算机系统
- 1.2 功能需求
- 1.2.1 数据采集
- 1.2.2 直接数字控制
- 1.2.3 人机交互
- 1.3 时域需求
- 1.3.1 时域需求的出处
- 1.3.2 最小延迟抖动
- 1.3.3 最小错误检测延迟
- 1.4 可信需求
- 1.4.1 可靠性
- 1.4.2 安全性
- 1.4.3 可维护性
- 1.4.4 可用性
- 1.4.5 信息安全
- 1.5 实时系统分类
- 1.5.1 硬实时系统与软实时系统
- 1.5.2 失效安全系统与失效可运作系统
- 1.5.3 响应有保证系统与尽力而为系统
- 1.5.4 资源充分系统与资源受限系统
- 1.5.5 事件触发系统与时间触发系统
- 1.6 实时系统产品的市场分析
- 1.6.1 嵌入式实时系统
- 1.6.2 工厂自动化系统
- 1.6.3 多媒体系统
- 1.7 实时系统典型案例
- 1.7.1 管道流量控制系统
- 1.7.2 发动机控制器
- 1.7.3 自动轧钢系统
- 要点回顾
- 文献注解
- 复习题
- 第2章 简约设计
- 2.1 认知
- 2.1.1 问题求解
- 2.1.2 概念定义
- 2.1.3 认知复杂性
- 2.1.4 简化策略
- 2.2 概念图谱
- 2.2.1 概念形成
- 2.2.2 科学概念
- 2.2.3 消息
- 2.2.4 变量的语义内容
- 2.3 建模的本质
- 2.3.1 目标与视角
- 2.3.2 设计的主要挑战
- 2.4 涌现行为
- 2.4.1 不可约性
- 2.4.2 基础特性和推导特性
- 2.4.3 复杂系统
- 2.5 如何开展简约设计
- 要点回顾
- 文献注解
- 复习题
- 第3章 全局时间
- 3.1 时间和序
- 3.1.1 不同（性质）的序
- 3.1.2 时钟
- 3.1.3 精度和准确度
- 3.1.4 时间标准
- 3.2 时间测量
- 3.2.1 全局时间
- 3.2.2 区间测量
- 3.2.3 π/Δ优先序
- 3.2.4 时间测量的根本局限
- 3.3 稠密时间与稀疏时间
- 3.3.1 稠密时基
- 3.3.2 稀疏时基
- 3.3.3 时空划分
- 3.3.4 时间的周期性表示
- 3.4 内时钟同步
- 3.4.1 同步条件
- 3.4.2 集中式主控同步
- 3.4.3 容错同步算法
- 3.4.4 状态校正与速率校正
- 3.5 外时钟同步
- 3.5.1 外部时间源
- 3.5.2 时间网关
- 3.5.3 时间格式
- 要点回顾
- 文献注解
- 复习题
- 第4章 实时模型
- 4.1 模型概述
- 4.1.1 组件和消息
- 4.1.2 组件集群
- 4.1.3 时域控制与逻辑控制
- 4.1.4 事件触发控制与时间触发控制
- 4.2 组件状态
- 4.2.1 状态的定义
- 4.2.2 袖珍计算器案例
- 4.2.3 基状态
- 4.2.4 数据库组件
- 4.3 消息
- 4.3.1 消息结构
- 4.3.2 事件信息与状态信息
- 4.3.3 事件触发消息
- 4.3.4 时间触发消息
- 4.4 组件接口
- 4.4.1 接口特性
- 4.4.2 链接接口
- 4.4.3 技术独立控制接口
- 4.4.4 技术相关调试接口
- 4.4.5 本地接口
- 4.5 网关组件
- 4.5.1 特性失配
- 4.5.2 网关组件的LIF与本地接口
- 4.5.3 标准化的消息接口
- 4.6 链接接口规格
- 4.6.1 传输规格
- 4.6.2 操作规格
- 4.6.3 元级规格
- 4.7 组件集成
- 4.7.1 可组合性原则
- 4.7.2 集成视角
- 4.7.3 成体系系统
- 要点回顾
- 文献注解
- 复习题
- 第5章 时域关系
- 5.1 实时实体
- 5.1.1 控制范围
- 5.1.2 离散实时实体和连续实时实体
- 5.2 观测
- 5.2.1 不带时间戳的观测
- 5.2.2 间接观测
- 5.2.3 状态观测
- 5.2.4 事件观测
- 5.3 实时镜像与实时对象
- 5.3.1 实时镜像
- 5.3.2 实时对象
- 5.4 时域精确性
- 5.4.1 定义
- 5.4.2 实时镜像的分类
- 5.4.3 状态估计
- 5.4.4 可组合性考虑
- 5.5 持久性和幂等性
- 5.5.1 持久性
- 5.5.2 动作延迟时长
- 5.5.3 精确性时间间隔与动作延迟
- 5.5.4 幂等性
- 5.6 确定性
- 5.6.1 确定性的定义
- 5.6.2 一致的初始状态
- 5.6.3 不确定性设计成分
- 5.6.4 重获确定性
- 要点回顾
- 文献注解
- 复习题
- 第6章 可信性
- 6.1 基本概念
- 6.1.1 故障
- 6.1.2 错误
- 6.1.3 失效
- 6.2 信息安全
- 6.2.1 安全信息流
- 6.2.2 安全威胁
- 6.2.3 加密方法
- 6.2.4 网络身份认证
- 6.2.5 实时控制数据的保护
- 6.3 异常检测
- 6.3.1 什么是异常
- 6.3.2 失效检测
- 6.3.3 错误检测
- 6.4 容错
- 6.4.1 故障假设
- 6.4.2 容错单元
- 6.4.3 成员关系服务
- 6.5 健壮性
- 6.5.1 基本概念
- 6.5.2 健壮系统的结构
- 6.6 组件重集成
- 6.6.1 重集成时间点
- 6.6.2 最小化基状态规模
- 6.6.3 组件重启
- 要点回顾
- 文献注解
- 复习题
- 第7章 实时通信
- 7.1 需求
- 7.1.1 实时性需求
- 7.1.2 可信性需求
- 7.1.3 灵活性需求
- 7.1.4 物理结构需求
- 7.2 设计问题
- 7.2.1 腰际线通信模型
- 7.2.2 物理性能限制
- 7.2.3 流量控制
- 7.2.4 颠簸
- 7.3 事件触发通信
- 7.3.1 以太网
- 7.3.2 控制器局域网络
- 7.3.3 用户数据报协议
- 7.4 速率受限通信
- 7.4.1 令牌协议
- 7.4.2 最小时间槽对齐协议ARINC 629
- 7.4.3 航电全双工交换以太网
- 7.4.4 音视频总线
- 7.5 时间触发通信
- 7.5.1 时间触发协议
- 7.5.2 时间触发以太网
- 7.5.3 FlexRay
- 要点回顾
- 文献注解
- 复习题
- 第8章 功耗和能耗感知
- 8.1 功率与能量
- 8.1.1 基本概念
- 8.1.2 能耗估算
- 8.1.3 热效应与可靠性
- 8.2 硬件节能技术
- 8.2.1 器件工艺尺寸缩减
- 8.2.2 低功耗硬件设计
- 8.2.3 降低电压和频率
- 8.2.4 亚门限逻辑
- 8.3 系统体系结构
- 8.3.1 技术无关设计
- 8.3.2 Pollack定律
- 8.3.3 电源门控
- 8.3.4 实时时间与执行时间
- 8.4 软件技术
- 8.4.1 系统软件
- 8.4.2 应用软件
- 8.4.3 软件工具
- 8.5 能源
- 8.5.1 电池
- 8.5.2 能量回收
- 要点回顾
- 文献注解
- 复习题
- 第9章 实时操作系统
- 9.1 组件间通信
- 9.1.1 技术独立接口
- 9.1.2 链接接口
- 9.1.3 技术相关调试接口
- 9.1.4 通用中间件
- 9.2 任务管理
- 9.2.1 简单任务
- 9.2.2 触发器任务
- 9.2.3 复杂任务
- 9.3 时间的双重作用
- 9.3.1 时间作为数据
- 9.3.2 时间用于控制
- 9.4 任务间交互
- 9.4.1 协调的静态调度表
- 9.4.2 非阻塞写入协议
- 9.4.3 信号量操作
- 9.5 进程输入与输出
- 9.5.1 模拟量输入与输出
- 9.5.2 数字量输入与输出
- 9.5.3 中断
- 9.5.4 容错的作动器
- 9.5.5 智能仪表
- 9.5.6 物理安装
- 9.6 协商协议
- 9.6.1 原始数据、测量数据与议定数据
- 9.6.2 语法层次协商
- 9.6.3 语义层次协商
- 9.7 错误检测
- 9.7.1 任务执行时间监视
- 9.7.2 中断监视
- 9.7.3 两次执行任务
- 9.7.4 看门狗
- 要点回顾
- 文献注解
- 复习题
- 第10章 实时调度
- 10.1 调度问题
- 10.1.1 调度算法的分类
- 10.1.2 可调度性测试
- 10.1.3 对手论证
- 10.2 最坏执行时间
- 10.2.1 简单任务的WCET
- 10.2.2 复杂任务的WCET
- 10.2.3 全时算法
- 10.2.4 应用现状分析
- 10.3 静态调度
- 10.3.1 基于搜索的静态调度
- 10.3.2 增加静态调度的灵活性
- 10.4 动态调度
- 10.4.1 独立任务调度
- 10.4.2 非独立任务调度
- 10.5 其他调度策略
- 10.5.1 分布式系统中的调度
- 10.5.2 反馈调度
- 要点回顾
- 文献注解
- 复习题
- 第11章 系统设计
- 11.1 系统设计概述
- 11.1.1 设计过程
- 11.1.2 约束条件的作用
- 11.1.3 系统设计与软件设计
- 11.2 设计阶段
- 11.2.1 目标分析阶段
- 11.2.2 需求捕获阶段
- 11.2.3 体系结构设计阶段
- 11.2.4 组件设计阶段
- 11.3 设计风格
- 11.3.1 基于模型的设计
- 11.3.2 基于组件的设计
- 11.3.3 体系结构设计语言
- 11.3.4 对体系结构分解的检查
- 11.4 安全关键系统的设计
- 11.4.1 什么是安全性
- 11.4.2 安全性分析
- 11.4.3 安全案例
- 11.4.4 安全标准
- 11.5 多样性设计
- 11.5.1 多版本软件
- 11.5.2 失效安全系统案例
- 11.5.3 多级系统
- 11.6 可维护性设计
- 11.6.1 维护成本
- 11.6.2 维护策略
- 11.6.3 软件维护
- 要点回顾
- 文献注解
- 复习题
- 第12章 系统确认
- 12.1 确认与验证
- 12.2 测试面临的挑战
- 12.2.1 可测试性设计
- 12.2.2 测试数据的选择
- 12.2.3 测试预言
- 12.2.4 系统演化
- 12.3 基于组件系统的测试
- 12.3.1 组件提供者
- 12.3.2 组件使用者
- 12.3.3 组件通信
- 12.4 形式化方法
- 12.4.1 形式化方法的实际使用
- 12.4.2 形式化方法的分类
- 12.4.3 形式化方法的益处
- 12.4.4 模型检测
- 12.5 故障注入
- 12.5.1 软件实现的故障注入
- 12.5.2 物理故障注入
- 12.5.3 传感器和作动器失效
- 要点回顾
- 文献注解
- 复习题
- 第13章 物联网
- 13.1 物联网的愿景
- 13.2 物联网的发展动力
- 13.2.1 统一的访问
- 13.2.2 物流
- 13.2.3 节能
- 13.2.4 物理空间信息安全与功能安全
- 13.2.5 工业
- 13.2.6 医学
- 13.2.7 生活方式
- 13.3 物联网的技术问题
- 13.3.1 集成到互联网
- 13.3.2 命名和标识
- 13.3.3 近场通信
- 13.3.4 物联网设备能力与云计算
- 13.3.5 自治组件
- 13.4 RFID技术
- 13.4.1 概述
- 13.4.2 电子产品代码
- 13.4.3 RFID标签
- 13.4.4 RFID阅读器
- 13.4.5 RFID的信息安全性
- 13.5 无线传感器网络
- 要点回顾
- 文献注解
- 复习题
- 第14章 时间触发体系结构
- 14.1 TTA的历史
- 14.1.1 MARS项目
- 14.1.2 工业TTA原型
- 14.1.3 GENESYS项目
- 14.2 体系结构风格
- 14.2.1 复杂性管理
- 14.2.2 面向组件
- 14.2.3 一致的通信机制
- 14.2.4 可信性
- 14.2.5 时间感知体系结构
- 14.3 TTA服务
- 14.3.1 基于组件的服务
- 14.3.2 核心系统服务
- 14.3.3 可选的系统服务
- 14.4 时间触发MPSoC
- 要点回顾
- 文献注解
- 复习题
- 缩略词
- 术语定义
- 参考文献
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时间触发技术恰恰就是为了这个目标所提出的，在对时间进行精确度量和控制的基础上，逐步构造组件行为和组件间的交互行为，并以可组合的方式实现整个系统行为的确定性控制目标。时间触发技术涉及全局时间、时间推进的任务控制、实时调度、冗余和容错、通信控制、设计原则和体系结构风格等多方面的方法和技术。
出版方
机械工业出版社有限公司
机械工业出版社是全国优秀出版社，自1952年成立以来，坚持为科技、为教育服务，以向行业、向学校提供优质、权威的精神产品为宗旨，以“服务社会和人民群众需求，传播社会主义先进文化”为己任，产业结构不断完善，已由传统的图书出版向着图书、期刊、电子出版物、音像制品、电子商务一体化延伸，现已发展为多领域、多学科的大型综合性出版社，涉及机械、电工电子、汽车、计算机、经济管理、建筑、ELT、科普以及教材、教辅等领域。
