實時系統(tǒng)與編程語言（原書第3版）

出版者的話
專家指導(dǎo)委員會
譯者序
前言
第1章 實時系統(tǒng)引論
1.1 實時系統(tǒng)的定義
1.2 實時系統(tǒng)的例子
1.2.1 過程控制
1.2.2 制造業(yè)
1.2.3 通信、指揮與控制
1.2.4 廣義嵌入式計算機系統(tǒng)
1.3 實時系統(tǒng)的特征
1.3.1 大且復(fù)雜
1.3.2 實數(shù)處理
1.3.3 極其可靠和安全
1.3.4 獨立系統(tǒng)部件的并發(fā)控制
1.3.5 實時設(shè)施
1.3.6 同硬件接口的交互
1.3.7 高效的實現(xiàn)和執(zhí)行環(huán)境
小結(jié)
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第2章 設(shè)計實時系統(tǒng)
2.1 記號系統(tǒng)的級別
2.2 需求規(guī)格說明
2.3 設(shè)計活動
2.3.1 封裝
2.3.2 內(nèi)聚和耦合
2.3.3 形式化方法
2.4 設(shè)計方法
2.4.1 JSD
2.4.2 Mascot3
2.4.3 HRT-HOOD
2.4.4 統(tǒng)一建模語言（UML）
2.5 實現(xiàn)
2.5.1 匯編語言
2.5.2 順序系統(tǒng)實現(xiàn)語言
2.5.3 高級并發(fā)編程語言
2.5.4 通用語言設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)
2.6 測試
2.7 原型建造
2.8 人機交互
2.9 設(shè)計的管理
小結(jié)
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練習(xí)
第3章 小型編程
3.1 Ada、Java、C和occam2概述
3.2 詞法約定
3.3 整體風(fēng)格
3.4 數(shù)據(jù)類型
3.4.1 離散類型
3.4.2 實數(shù)
3.4.3 結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)類型
3.4.4 動態(tài)數(shù)據(jù)類型和指針
3.4.5 文件
3.5 控制結(jié)構(gòu)
3.5.1 順序結(jié)構(gòu)
3.5.2 判斷結(jié)構(gòu)
3.5.3 循環(huán)結(jié)構(gòu)
3.6 子程序
3.6.1 參數(shù)傳遞模式和機制
3.6.2 過程
3.6.3 函數(shù)
3.6.4 子程序指針
3.6.5 插入式展開
小結(jié)
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練習(xí)
第4章 大型編程
4.1 信息隱藏
4.2 分別編譯
4.3 抽象數(shù)據(jù)類型
4.4 面向?qū)ο缶幊?br />4.4.1 OOP和Ada
4.4.2 OOP和Java
4.4.3 繼承和Java
4.4.4 對象類
4.5 可重用性
4.5.1 Ada類屬編程
4.5.2 Java中的接口
小結(jié)
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練習(xí)
第5章 可靠性和容錯
5.1 可靠性、失效和故障
5.2 失效模式
5.3 故障預(yù)防與容錯
5.3.1 故障預(yù)防
5.3.2 容錯
5.3.3 冗余
5.4 N版本程序設(shè)計
5.4.1 表決比較
5.4.2 N版本程序設(shè)計的主要問題
5.5 軟件動態(tài)冗余
5.5.1 出錯檢測
5.5.2 損害隔離和評估
5.5.3 出錯恢復(fù)
5.5.4 故障處理和繼續(xù)服務(wù)
5.6 軟件容錯的恢復(fù)塊方法
5.7 N版本程序設(shè)計和恢復(fù)塊的比較
5.8 動態(tài)冗余和異常
5.9 軟件可靠性的測量和預(yù)測
5.10 安全性、可靠性和可依賴性
小結(jié)
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練習(xí)
第6章 異常和異常處理
6.1 老式實時語言中的異常處理
6.1.1 反常返回值
6.1.2 強迫性分支
6.1.3 非局部go to
6.1.4 過程變量
6.2 現(xiàn)代異常處理
6.2.1 異常及其表示
6.2.2 異常處理程序的定義域
6.2.3 異常傳播
6.2.4 恢復(fù)模型與終止模型的對比
6.3 Ada、Java和C中的異常處理
6.3.1 Ada
6.3.2 Java
6.3.3 C
6.4 其他語言中的異常處理
6.4.1 CHILL
6.4.2 CLU
6.4.3 Mesa
6.4.4 C++
6.5 恢復(fù)塊和異常
小結(jié)
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第7章 并發(fā)編程
7.1 進程概念
7.2 并發(fā)執(zhí)行
7.3 進程表示
7.3.1 合作例程
7.3.2 分叉與匯合
7.3.3 cobegin
7.3.4 顯式進程聲明
7.3.5 occam2的并發(fā)執(zhí)行
7.3.6 Ada的并發(fā)執(zhí)行
7.3.7 Java的并發(fā)執(zhí)行
7.3.8 Ada、Java和occam2的比較
7.3.9 POSIX的并發(fā)執(zhí)行
7.4 一個簡單的嵌入式系統(tǒng)
小結(jié)
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第8章 基于共享變量的同步和通信
8.1 互斥和條件同步
8.2 忙等待
8.3 掛起和恢復(fù)
8.4 信號量
8.4.1 掛起進程
8.4.2 實現(xiàn)
8.4.3 活性
8.4.4 二元信號量和定量信號量
8.4.5 Ada信號量編程舉例
8.4.6 使用C和POSIX的信號量編程
8.4.7 對信號量的批評
8.5 條件臨界區(qū)
8.6 管程
8.6.1 Modula-1
8.6.2 Mesa
8.6.3 POSIX互斥鎖和條件變量
8.6.4 嵌套管程調(diào)用
8.6.5 對管程的批評
8.7 保護對象
8.7.1 入口調(diào)用和屏障
8.7.2 保護對象和標(biāo)記類型
8.8 同步方法
8.8.1 等待和通知
8.8.2 繼承和同步
小結(jié)
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第9章 基于消息的同步與通信
9.1 進程同步
9.2 進程指名和消息結(jié)構(gòu)
9.3 Ada和occam2的消息傳遞語義
9.3.1 occam2模型
9.3.2 Ada模型
9.3.3 異常處理和會合
9.4 選擇性等待
9.4.1 occam2的ALT
9.4.2 Ada的Select語句
9.4.3 不確定性、選擇性等待和同步原語
9.5 POSIX消息
9.6 CHILL語言
9.7 遠(yuǎn)程過程調(diào)用
小結(jié)
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第10章 原子動作、并發(fā)進程和可靠性
10.1 原子動作
10.1.1 兩階段原子動作
10.1.2 原子事務(wù)
10.1.3 對原子動作的需求
10.2 并發(fā)語言中的原子動作
10.2.1 信號量
10.2.2 管程
10.2.3 用Ada實現(xiàn)原子動作
10.2.4 用Java實現(xiàn)原子動作
10.2.5 用occam2實現(xiàn)原子動作
10.2.6 原子動作的語言框架
10.3 原子動作和向后出錯恢復(fù)
10.3.1 會話
10.3.2 對話和會談
10.4 原子動作和向前出錯恢復(fù)
10.4.1 并發(fā)引發(fā)的異常的分辨
10.4.2 異常和內(nèi)部原子動作
10.5 異步通知
10.6 POSIX信號
10.6.1 阻塞信號
10.6.2 處理信號
10.6.3 忽略信號
10.6.4 生成信號
10.6.5 一個POSIX信號的簡單例子
10.6.6 信號和線程
10.6.7 POSIX和原子動作
10.7 實時Java中的異步事件處理
10.8 Ada中的異步控制轉(zhuǎn)移
10.8.1 異常和ATC
10.8.2 Ada和原子動作
10.9 實時Java中的異步控制轉(zhuǎn)移
小結(jié)
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第11章 資源控制
11.1 資源控制和原子動作
11.2 資源管理
11.3 表達(dá)能力和易用性
11.3.1 請求類型
11.3.2 請求順序
11.3.3 服務(wù)器狀態(tài)
11.3.4 請求參數(shù)
11.3.5 請求者優(yōu)先級
11.3.6 小結(jié)
11.4 重排隊設(shè)施
11.4.1 重排隊的語義
11.4.2 重排隊到其他入口
11.5 不對稱指名和安全性
11.6 資源的使用
11.7 死鎖
11.7.1 死鎖發(fā)生的必要條件
11.7.2 處理死鎖的方法
小結(jié)
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第12章 實時設(shè)施
12.1 時間的概念
12.2 時鐘訪問
12.2.1 occam2中的TIMER
12.2.2 Ada的時鐘包
12.2.3 實時Java中的時鐘
12.2.4 C和POSIX中的時鐘
12.3 進程延遲
12.3.1 相對延遲
12.3.2 絕對延遲
12.4 超時的編程
12.4.1 共享變量通信和超時
12.4.2 消息傳遞和超時
12.4.3 動作上的超時
12.5 規(guī)定時間性需求
12.6 時序作用域
12.7 時序作用域的語言支持
12.7.1 Ada、occam2和C/POSIX
12.7.2 實時EuclidPearl
12.7.3 實時Java
12.7.4 DPS
12.7.5 Esterel
12.8 容錯
12.8.1 時間性錯誤檢測和向前出錯恢復(fù)
12.8.2 時間性錯誤檢測和向后出錯恢復(fù)
12.8.3 模式改變和基于事件的重配置
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第13章 調(diào)度
13.1 簡單進程模型
13.2 循環(huán)執(zhí)行方法
13.3 基于進程的調(diào)度
13.3.1 調(diào)度方法
13.3.2 搶占和非搶占
13.3.3 FPS和速率單調(diào)優(yōu)先級分配
13.4 基于利用率的可調(diào)度性測試
13.5 FPS的響應(yīng)時間分析
13.6 EDF的響應(yīng)時間分析
13.7 最壞情況執(zhí)行時間
13.8 偶發(fā)和非周期進程
13.8.1 硬進程和軟進程
13.8.2 非周期進程和固定優(yōu)先級服務(wù)器
13.8.3 非周期進程和EDF服務(wù)器
13.9 D<T的進程系統(tǒng)
13.10 進程交互和阻塞
13.11 高限優(yōu)先級協(xié)議
13.11.1 立即高限優(yōu)先級協(xié)議
13.11.2 高限協(xié)議、互斥和死鎖
13.11.3 阻塞和EDF
13.12 一個可擴充的進程模型
13.12.1 合作調(diào)度
13.12.2 啟動抖動
13.12.3 任意的時限
13.12.4 容錯
13.12.5 引入偏移量
13.12.6 優(yōu)先級分配
13.13 動態(tài)系統(tǒng)和聯(lián)機分析
13.14 基于優(yōu)先級系統(tǒng)的編程
13.14.1 Ada
13.14.2 POSIX
13.14.3 實時Java
13.14.4 實時Java的其他設(shè)施
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第14章 分布式系統(tǒng)
14.1 分布式系統(tǒng)的定義
14.2 論題一覽
14.3 語言支持
14.3.1 遠(yuǎn)程過程調(diào)用
14.3.2 分布式對象模型
14.4 分布式編程系統(tǒng)和環(huán)境
14.4.1 occam2
14.4.2 Ada
14.4.3 Java
14.4.4 CORBA
14.5 可靠性
14.5.1 開放系統(tǒng)互連
14.5.2 TCP/IP層
14.5.3 輕量級協(xié)議和局域網(wǎng)
14.5.4 組通信協(xié)議
14.5.5 處理器失效
14.6 分布式算法
14.6.1 分布式環(huán)境中的事件排序
14.6.2 全局時間的實現(xiàn)
14.6.3 實現(xiàn)穩(wěn)定存儲
14.6.4 故障性進程出現(xiàn)時達(dá)成一致
14.7 分布式環(huán)境中的時限調(diào)度
14.7.1 分配
14.7.2 調(diào)度對通信鏈路的訪問
14.7.3 整體調(diào)度
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第15章 低級編程
15.1 硬件輸入/輸出機制
15.1.1 狀態(tài)驅(qū)動
15.1.2 中斷驅(qū)動
15.1.3 中斷驅(qū)動設(shè)備所需的要素
15.1.4 一個簡單的I/O系統(tǒng)的例子
15.2 語言要求
15.2.1 模塊性和封裝設(shè)施
15.2.2 設(shè)備處理的抽象模型
15.3 Modula-1
15.3.1 設(shè)備寄存器的尋址和操縱
15.3.2 中斷處理
15.3.3 一個終端驅(qū)動程序的例子
15.3.4 Modula-1設(shè)備驅(qū)動方法的問題
15.4 Ada
15.4.1 設(shè)備寄存器的尋址和操作
15.4.2 中斷處理
15.4.3 一個簡單的驅(qū)動程序的例子
15.4.4 通過特別指令訪問I/O設(shè)備
15.5 實時Java
15.5.1 設(shè)備寄存器的尋址和操縱
15.5.2 中斷處理
15.6 occam2
15.6.1 一個設(shè)備驅(qū)動程序的例子
15.6.2 occam2設(shè)備驅(qū)動的困難
15.7 C和老式實時語言
15.8 設(shè)備驅(qū)動程序的調(diào)度
15.9 存儲管理
15.9.1 堆管理
15.9.2 棧管理
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第16章 執(zhí)行環(huán)境
16.1 執(zhí)行環(huán)境的作用
16.2 剪裁執(zhí)行環(huán)境
16.2.1 Ada中的受限任務(wù)
16.2.2 POSIX
16.3 調(diào)度模型
16.3.1 非微小的上下文切換時間的建模
16.3.2 偶發(fā)進程的建模
16.3.3 實時時鐘處理程序的建模
16.3.4 高速緩存對最壞情況執(zhí)行時間分析的影響
16.4 硬件支持
16.4.1 傳輸機和occam2
16.4.2 ATAC和Ada
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第17章 Ada案例研究
17.1 礦井排水
17.1.1 功能需求
17.1.2 非功能需求
17.2 HRT-HOOD設(shè)計方法
17.3 邏輯體系結(jié)構(gòu)設(shè)計
17.3.1 第一級分解
17.3.2 水泵控制器
17.3.3 環(huán)境監(jiān)控器
17.3.4 數(shù)據(jù)記錄器和操作員控制員
17.4 物理體系結(jié)構(gòu)設(shè)計
17.5 翻譯到Ada
17.5.1 水泵控制器對象
17.5.2 環(huán)境監(jiān)控
17.5.3 氣流傳感器處理對象
17.5.4 CO傳感器處理對象
17.5.5 數(shù)據(jù)記錄器
17.5.6 操作員控制臺
17.6 容錯和分布
17.6.1 設(shè)計錯誤
17.6.2 處理器和通信失效
17.6.3 其他硬件失效
小結(jié)
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第18章 結(jié)論
附錄 實時Java規(guī)格說明
參考文獻(xiàn)
索引