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分布式实时系统


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分布式实时系统
  • 书号:9787030393135
    作者:张凤登
  • 外文书名:
  • 装帧:平装
    开本:B5
  • 页数:327
    字数:438000
    语种:zh-Hans
  • 出版社:科学出版社
    出版时间:2014-03-01
  • 所属分类:TP3 计算技术、计算机技术
  • 定价: ¥128.00元
    售价: ¥101.12元
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实时系统是在嵌入式系统、工业自动化系统和多媒体系统高度发展的基础上形成的一个新概念。本书采用认知领域的一些最新见解,以连贯、简洁、可理解的方式,系统地介绍了实时系统的产生背景、理论与技术基础,描述了分布式实时系统在架构层面的设计原理,并重点探讨了在预期负载和故障情况下强实时系统的设计、实现和评估方法。全书共分为10章,每章配有习题。
  本书在编写过程中广泛吸取了实时系统设计方面的最新成果,全书内容自成体系,结构紧凑,前后呼应,具有一定的先进性、系统性和实用性。
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    前言
    第1章 概述 1
    1.1 实时系统的定义 1
    1.1.1 实时 1
    1.1.2 实时系统 2
    1.1.3 实时计算机系统 3
    1.2 实时系统的功能要求 4
    1.2.1 数据收集 4
    1.2.2 数字控制 6
    1.2.3 人机互动 6
    1.3 实时系统的时间要求 6
    1.3.1 控制回路的时间要求 7
    1.3.2 延迟抖动最小化 10
    1.3.3 错误检测延迟最小化 10
    1.4 可依赖性要求 10
    1.4.1 可靠性 11
    1.4.2 可维护性 11
    1.4.3 有效性 11
    1.4.4 安全性 12
    1.4.5 防护性 13
    1.5 实时系统的分类方法 13
    1.5.1 根据应用特性分类 13
    1.5.2 根据计算机应用的设计和实现分类 16
    1.6 实时系统的应用前景 17
    1.6.1 工厂自动化系统 17
    1.6.2 嵌入式实时系统 18
    1.6.3 多媒体系统 21
    习题 22
    第2章 实时系统模型化 24
    2.1 合理的抽象 24
    2.1.1 抽象的定义 24
    2.1.2 模型化的目的 25
    2.1.3 假设覆盖率 25
    2.1.4 相关属性 26
    2.1.5 无关细节 28
    2.1.6 系统架构 29
    2.2 任务 29
    2.2.1 任务的分类 30
    2.2.2 任务的逻辑控制与时间控制 30
    2.2.3 任务的事件触发与时间触发 33
    2.2.4 任务的最坏情况执行时间 34
    2.3 状态 38
    2.3.1 状态的定义 38
    2.3 2 基态 40
    2.3.3 数据库组件 41
    2.4 报文 41
    2.4.1 报文的概念 41
    2 4 2 报文结构 42
    2.4.3 事件信息与状态信息 43
    2.4 4 事件触发报文 44
    2.4.5 时间触发报文 44
    2.5 节点 45
    2.5.1 接口特征 45
    2.5.2 链接接口 47
    2 5 3 本地接口 47
    2 5.4 技术独立接口 48
    2.5.5 技术依赖接口 48
    2.5.6 运行接口 48
    2.5.7 网关 50
    2.6 链接接口规范 51
    2.6.1 报文传输规范 51
    2.6.2 报文操作规范 52
    2.6.3 报文元级规范 53
    2.7 节点集成 54
    2.7.1 可组性原则 54
    2.7.2 分级集成 55
    2.7.3 系统的系统 56
    习题 58
    第3章 全局时钟同步 61
    3.1 时间与顺序 61
    3.1.1 顺序及其分类 61
    3.1.2 时钟 63
    3.1.3 时钟精密度与时钟准确度 65
    3.1.4 时间标准 66
    3.2 时间测量 67
    3.2.1 全局时间 68
    3.2.2 时间间隔测量 69
    3.2.3 π/Δ-领先 70
    3.2.4 时间测量的基本限制 71
    3.3 密集时基与稀疏时基 71
    3.3.1 密集时基 72
    3.3.2 稀疏时基 72
    3.3.3 时空点阵 73
    3.3.4 时间的循环表示形式 74
    3.4 内部时钟同步 74
    3.4.1 同步条件 75
    3.4.2 中央主节点同步算法76
    3.4.3 分布式容错同步算法77
    3.4 4 状态修正与速率修正 81
    3.5 外部时钟同步 82
    3.5.1 运行原理 82
    3.5.2 时间格式 83
    3.5.3 时间网关 84
    3.6 FleRay系统的分布式时钟同步 84
    3.6.1 时间表示形式 84
    3.6.2 同步进程 85
    3.6.3 时间偏差测量 87
    3.6.4 修正值计算 87
    3.6.5 时钟修正 89
    习题 90
    第4章 实时实体与映像 92
    4.1 实时实体92
    4.1.1 实时实体的控制范围 92
    4.1.2 离散与连续实时实体 93
    4.1.3 实时实体的观测 94
    4.2 实时映像与实时对象 95
    4.2.1 实时映像 96
    4.2.2 实时对象 96
    4.2.3 时间准确性 96
    4.2.4 实时映像的分类 99
    4.2.5 状态估计 101
    4.3 持久性和幂等性 102
    4.3.1 持久性 102
    4.3 2 幂等性 104
    4 4 确定性 105
    4.4.1 确定性的定义105
    4.4 2 初始状态一致 107
    4.4.3 非确定性设计结构 107
    4.4.4 确定性恢复 108
    4 5 信号的时间和约定 109
    4.5.1 时间的双重作用 110
    4.5.2 数据及其语法约定和语义约定 111
    4.6 过程I/O 113
    4.6.1 模拟I/O 113
    4.6.2 数字I/O 114
    4.6.3 探询采样机制 114
    4.6.4 中断来样机制 116
    4.6.5 容错执行器 118
    4.6.6 智能仪表 120
    4.6.7 紧凑组件 120
    习题 121
    第5章 容错 123
    5.1 故障、错误、失效和异常 123
    5.1.1 故障 123
    5.1.2 错误 125
    5.1.3 失效 126
    5.1.4 异常 128
    5.1.5 系统容错与具体应用容错 128
    5.2 错误、失效与异常检测 129
    5.2.1 错误检测 129
    5.2.2 失效检测 131
    5.2.3 异常检测 131
    5 3 失效单元 132
    5.3.1 故障假设 133
    5.3.2 节点作为失效单元 135
    5 4 容错单元 137
    5.4.1 故障静默FCU 137
    5.4.2 三模冗余 138
    5.4.3 拜占庭弹性容错单元 140
    5.4.4 成员资格服务 141
    5.4.5 鲁棒系统结构 142
    5.5 设计多样性 143
    5.5.1 软件版本多样化 143
    5.5.2 系统层次化 145
    5.6 修复节点的恢复 146
    5.6.1 恢复点146
    5.6.2 基态最小化 147
    5.6.3 节点重启 147
    习题148
    第6章 实时通信 150
    6.1 实时通信的要求 150
    6.1.1 时效性 150
    6.1.2 通信可依赖性 151
    6.1.3 灵活性 153
    6.1.4 实时通信系统的物理结构 153
    6.2 实时通信设计问题 154
    6.2.1 细腰通信模型 155
    6.2.2 物理性能限制 156
    6.2.3 流量控制 158
    6.2.4 猛烈摆动 160
    6.3 事件触发通信 161
    6.3.1 以太网 162
    6.3 2 控制棒局域网 167
    6.3.3 用户数据报协议 169
    6 4 速率受限通信 171
    6.4.1 令牌总线协议 171
    6.4.2 微时隙协议ARlNC629 180
    6.4.3 航空电子全双工交换式以太网 181
    6.4.4 音频/视频总线 182
    6.5 时间触发通信 183
    6.5.1 FlexRay 184
    6.5.2 时间触发协议 190
    6.5.3 时间触发以太网192
    6.6 物理层 192
    6.6.1 异步/同步通信的特征 193
    6.6.2 数字数据的传输编码 193
    6.6.3 特征元形状 194
    6.6.4 网络拓扑 194
    习题 195
    第7章 实时操作系统 197
    7.1 循环调度程序与抢占式多任务操作系统的差异 198
    7.1.1 简单循环调度及其特点 198
    7.1.2 抢占式调度的概念及其特点 202
    7.1.3 使用实时操作系统的原因 203
    7.2 实时操作系统的基本概念 204
    7.2.1 实时操作系统的定义 204
    7.2.2 实时操作系统任务及其状态 205
    7.2.3 实时操作系统的任务控制块 207
    7.2.4 任务到任务的上下文切换 208
    7.2.5 可重入代码 209
    7.2.6 资源与任务同步 210
    7 3 任务管理 210
    7.3.1 时间触发系统的任务管理 210
    7 3 2 事件触发系统的任务管理 211
    7.4 同步、互斥与通信 212
    7.4.1 任务问同步与通信 213
    7.4.2 节点间通信 215
    7.5 中断与时间管理 217
    7.5.1 中断处理 217
    7.5.2 时间管理 219
    7.6 错误检测方法 220
    7.7 实时操作系统实例——OSEK 221
    7.7.1 OSEK OS 222
    7.7.2 OSEK实现语言 228
    7.7.3 AUTOSAR OS对OSEK OS的扩展 231
    7.7.4 OSEK COM 231
    7.7.5 OSEK NM 234
    习题 235
    第8章 实时调度 237
    8.1 实时调度问题 237
    8.1.1 实时调度算法的分类 237
    8.1.2 可调度性分析 240
    8.2 静态调度 246
    8.2.1 时间在静态调度中的作用 247
    8.2.2 搜索树在静态调度中的应用 247
    8.2.3 静态调度表灵活性的增强方法 248
    8.3 动态调度 250
    8.3.1 独立任务的调度 250
    8 3 2 非独立任务的调度 252
    8 4 其他调度策略 256
    8.4.1 分布式系统的调度问题 257
    8.4.2 反馈调度 257
    习题 258
    第9章 系统设计 260
    9.1 系统设计过程 260
    9.1.1 设计问题 261
    9.1.2 系统设计步骤 263
    9.2 系统设计形式 2655
    9.2.1 模型化设计 265
    9.2.2 节点化设计 266
    9.2.3 架构设计语言 267
    9.2.4分解测试 268
    9.2.5 典型开发流程 269
    9.3 安全关键性系统设计 271
    9.3.1 安全性的定义 271
    9.3.2 安全性分析 272
    9.3.3 安全案例 273
    9.3.4 安全标准 276
    9.4 系统安全性分析方法 278
    9.4.1 故障树分析法 278
    9.4.2 失效模式及影响分析 286
    9.4.3 可依赖性的模型化 287
    9.5 可维护性设计 287
    9.5.1 维护成本 288
    9.5.2 维护策略 288
    9.5.3 软件维护 289
    9.6 实时架构项目 290
    9.6.1 SPRING系统 290
    9.6.2 容错多机架构 291
    9.6.3 时间触发架构 292
    习题 297
    第10章系统评估 299
    10.1 测试 299
    10.2 节点化系统测试 304
    10.3 正式方法 306
    10.4 故障注入技术 308
    10.4.1 物理故障注入 308
    10.4.2 软件故障注入 311
    10.4.3 传感器和执行器失效 312
    习题 312
    附录A 缩写词 313
    附录B 故障树结构单元与符号 317
    参考文献 319
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