實(shí)時(shí)系統(tǒng)與編程語(yǔ)言（原書(shū)第3版）

出版者的話(huà)
專(zhuān)家指導(dǎo)委員會(huì)
譯者序
前言
第1章 實(shí)時(shí)系統(tǒng)引論
1.1 實(shí)時(shí)系統(tǒng)的定義
1.2 實(shí)時(shí)系統(tǒng)的例子
1.2.1 過(guò)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)
1.3 實(shí)時(shí)系統(tǒng)的特征
1.3.1 大且復(fù)雜
1.3.2 實(shí)數(shù)處理
1.3.3 極其可靠和安全
1.3.4 獨(dú)立系統(tǒng)部件的并發(fā)控制
1.3.5 實(shí)時(shí)設(shè)施
1.3.6 同硬件接口的交互
1.3.7 高效的實(shí)現(xiàn)和執(zhí)行環(huán)境
小結(jié)
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第2章 設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)系統(tǒng)
2.1 記號(hào)系統(tǒng)的級(jí)別
2.2 需求規(guī)格說(shuō)明
2.3 設(shè)計(jì)活動(dòng)
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(jì)方法
2.4.1 JSD
2.4.2 Mascot3
2.4.3 HRT-HOOD
2.4.4 統(tǒng)一建模語(yǔ)言（UML）
2.5 實(shí)現(xiàn)
2.5.1 匯編語(yǔ)言
2.5.2 順序系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言
2.5.3 高級(jí)并發(fā)編程語(yǔ)言
2.5.4 通用語(yǔ)言設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
2.6 測(cè)試
2.7 原型建造
2.8 人機(jī)交互
2.9 設(shè)計(jì)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(lèi)型
3.4.1 離散類(lèi)型
3.4.2 實(shí)數(shù)
3.4.3 結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)類(lèi)型
3.4.4 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)類(lèi)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(jī)制
3.6.2 過(guò)程
3.6.3 函數(shù)
3.6.4 子程序指針
3.6.5 插入式展開(kāi)
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(lèi)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(duì)象類(lèi)
4.5 可重用性
4.5.1 Ada類(lèi)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(cuò)
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(cuò)
5.3.1 故障預(yù)防
5.3.2 容錯(cuò)
5.3.3 冗余
5.4 N版本程序設(shè)計(jì)
5.4.1 表決比較
5.4.2 N版本程序設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題
5.5 軟件動(dòng)態(tài)冗余
5.5.1 出錯(cuò)檢測(cè)
5.5.2 損害隔離和評(píng)估
5.5.3 出錯(cuò)恢復(fù)
5.5.4 故障處理和繼續(xù)服務(wù)
5.6 軟件容錯(cuò)的恢復(fù)塊方法
5.7 N版本程序設(shè)計(jì)和恢復(fù)塊的比較
5.8 動(dòng)態(tài)冗余和異常
5.9 軟件可靠性的測(cè)量和預(yù)測(cè)
5.10 安全性、可靠性和可依賴(lài)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(shí)時(shí)語(yǔ)言中的異常處理
6.1.1 反常返回值
6.1.2 強(qiáng)迫性分支
6.1.3 非局部go to
6.1.4 過(guò)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(duì)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(yǔ)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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練習(xí)
第7章 并發(fā)編程
7.1 進(jìn)程概念
7.2 并發(fā)執(zhí)行
7.3 進(jìn)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(jìn)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(gè)簡(jiǎn)單的嵌入式系統(tǒng)
小結(jié)
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練習(xí)
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(hào)量
8.4.1 掛起進(jìn)程
8.4.2 實(shí)現(xiàn)
8.4.3 活性
8.4.4 二元信號(hào)量和定量信號(hào)量
8.4.5 Ada信號(hào)量編程舉例
8.4.6 使用C和POSIX的信號(hào)量編程
8.4.7 對(duì)信號(hào)量的批評(píng)
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(duì)管程的批評(píng)
8.7 保護(hù)對(duì)象
8.7.1 入口調(diào)用和屏障
8.7.2 保護(hù)對(duì)象和標(biāo)記類(lèi)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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練習(xí)
第9章 基于消息的同步與通信
9.1 進(jìn)程同步
9.2 進(jìn)程指名和消息結(jié)構(gòu)
9.3 Ada和occam2的消息傳遞語(yǔ)義
9.3.1 occam2模型
9.3.2 Ada模型
9.3.3 異常處理和會(huì)合
9.4 選擇性等待
9.4.1 occam2的ALT
9.4.2 Ada的Select語(yǔ)句
9.4.3 不確定性、選擇性等待和同步原語(yǔ)
9.5 POSIX消息
9.6 CHILL語(yǔ)言
9.7 遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用
小結(jié)
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練習(xí)
第10章 原子動(dòng)作、并發(fā)進(jìn)程和可靠性
10.1 原子動(dòng)作
10.1.1 兩階段原子動(dòng)作
10.1.2 原子事務(wù)
10.1.3 對(duì)原子動(dòng)作的需求
10.2 并發(fā)語(yǔ)言中的原子動(dòng)作
10.2.1 信號(hào)量
10.2.2 管程
10.2.3 用Ada實(shí)現(xiàn)原子動(dòng)作
10.2.4 用Java實(shí)現(xiàn)原子動(dòng)作
10.2.5 用occam2實(shí)現(xiàn)原子動(dòng)作
10.2.6 原子動(dòng)作的語(yǔ)言框架
10.3 原子動(dòng)作和向后出錯(cuò)恢復(fù)
10.3.1 會(huì)話(huà)
10.3.2 對(duì)話(huà)和會(huì)談
10.4 原子動(dòng)作和向前出錯(cuò)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(dòng)作
10.5 異步通知
10.6 POSIX信號(hào)
10.6.1 阻塞信號(hào)
10.6.2 處理信號(hào)
10.6.3 忽略信號(hào)
10.6.4 生成信號(hào)
10.6.5 一個(gè)POSIX信號(hào)的簡(jiǎn)單例子
10.6.6 信號(hào)和線程
10.6.7 POSIX和原子動(dòng)作
10.7 實(shí)時(shí)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(dòng)作
10.9 實(shí)時(shí)Java中的異步控制轉(zhuǎn)移
小結(jié)
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練習(xí)
第11章 資源控制
11.1 資源控制和原子動(dòng)作
11.2 資源管理
11.3 表達(dá)能力和易用性
11.3.1 請(qǐng)求類(lèi)型
11.3.2 請(qǐng)求順序
11.3.3 服務(wù)器狀態(tài)
11.3.4 請(qǐng)求參數(shù)
11.3.5 請(qǐng)求者優(yōu)先級(jí)
11.3.6 小結(jié)
11.4 重排隊(duì)設(shè)施
11.4.1 重排隊(duì)的語(yǔ)義
11.4.2 重排隊(duì)到其他入口
11.5 不對(duì)稱(chēng)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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練習(xí)
第12章 實(shí)時(shí)設(shè)施
12.1 時(shí)間的概念
12.2 時(shí)鐘訪問(wèn)
12.2.1 occam2中的TIMER
12.2.2 Ada的時(shí)鐘包
12.2.3 實(shí)時(shí)Java中的時(shí)鐘
12.2.4 C和POSIX中的時(shí)鐘
12.3 進(jìn)程延遲
12.3.1 相對(duì)延遲
12.3.2 絕對(duì)延遲
12.4 超時(shí)的編程
12.4.1 共享變量通信和超時(shí)
12.4.2 消息傳遞和超時(shí)
12.4.3 動(dòng)作上的超時(shí)
12.5 規(guī)定時(shí)間性需求
12.6 時(shí)序作用域
12.7 時(shí)序作用域的語(yǔ)言支持
12.7.1 Ada、occam2和C/POSIX
12.7.2 實(shí)時(shí)EuclidPearl
12.7.3 實(shí)時(shí)Java
12.7.4 DPS
12.7.5 Esterel
12.8 容錯(cuò)
12.8.1 時(shí)間性錯(cuò)誤檢測(cè)和向前出錯(cuò)恢復(fù)
12.8.2 時(shí)間性錯(cuò)誤檢測(cè)和向后出錯(cuò)恢復(fù)
12.8.3 模式改變和基于事件的重配置
小結(jié)
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練習(xí)
第13章 調(diào)度
13.1 簡(jiǎn)單進(jìn)程模型
13.2 循環(huán)執(zhí)行方法
13.3 基于進(jìn)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(jí)分配
13.4 基于利用率的可調(diào)度性測(cè)試
13.5 FPS的響應(yīng)時(shí)間分析
13.6 EDF的響應(yīng)時(shí)間分析
13.7 最壞情況執(zhí)行時(shí)間
13.8 偶發(fā)和非周期進(jìn)程
13.8.1 硬進(jìn)程和軟進(jìn)程
13.8.2 非周期進(jìn)程和固定優(yōu)先級(jí)服務(wù)器
13.8.3 非周期進(jìn)程和EDF服務(wù)器
13.9 D<T的進(jìn)程系統(tǒng)
13.10 進(jìn)程交互和阻塞
13.11 高限優(yōu)先級(jí)協(xié)議
13.11.1 立即高限優(yōu)先級(jí)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(gè)可擴(kuò)充的進(jìn)程模型
13.12.1 合作調(diào)度
13.12.2 啟動(dòng)抖動(dòng)
13.12.3 任意的時(shí)限
13.12.4 容錯(cuò)
13.12.5 引入偏移量
13.12.6 優(yōu)先級(jí)分配
13.13 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)和聯(lián)機(jī)分析
13.14 基于優(yōu)先級(jí)系統(tǒng)的編程
13.14.1 Ada
13.14.2 POSIX
13.14.3 實(shí)時(shí)Java
13.14.4 實(shí)時(shí)Java的其他設(shè)施
小結(jié)
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練習(xí)
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(yǔ)言支持
14.3.1 遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用
14.3.2 分布式對(duì)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(kāi)放系統(tǒng)互連
14.5.2 TCP/IP層
14.5.3 輕量級(jí)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(shí)間的實(shí)現(xiàn)
14.6.3 實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定存儲(chǔ)
14.6.4 故障性進(jìn)程出現(xiàn)時(shí)達(dá)成一致
14.7 分布式環(huán)境中的時(shí)限調(diào)度
14.7.1 分配
14.7.2 調(diào)度對(duì)通信鏈路的訪問(wèn)
14.7.3 整體調(diào)度
小結(jié)
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練習(xí)
第15章 低級(jí)編程
15.1 硬件輸入/輸出機(jī)制
15.1.1 狀態(tài)驅(qū)動(dòng)
15.1.2 中斷驅(qū)動(dòng)
15.1.3 中斷驅(qū)動(dòng)設(shè)備所需的要素
15.1.4 一個(gè)簡(jiǎn)單的I/O系統(tǒng)的例子
15.2 語(yǔ)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(gè)終端驅(qū)動(dòng)程序的例子
15.3.4 Modula-1設(shè)備驅(qū)動(dòng)方法的問(wèn)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(gè)簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)程序的例子
15.4.4 通過(guò)特別指令訪問(wèn)I/O設(shè)備
15.5 實(shí)時(shí)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(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的例子
15.6.2 occam2設(shè)備驅(qū)動(dòng)的困難
15.7 C和老式實(shí)時(shí)語(yǔ)言
15.8 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的調(diào)度
15.9 存儲(chǔ)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(shí)間的建模
16.3.2 偶發(fā)進(jìn)程的建模
16.3.3 實(shí)時(shí)時(shí)鐘處理程序的建模
16.3.4 高速緩存對(duì)最壞情況執(zhí)行時(shí)間分析的影響
16.4 硬件支持
16.4.1 傳輸機(jī)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(jì)方法
17.3 邏輯體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
17.3.1 第一級(jí)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(jì)
17.5 翻譯到Ada
17.5.1 水泵控制器對(duì)象
17.5.2 環(huán)境監(jiān)控
17.5.3 氣流傳感器處理對(duì)象
17.5.4 CO傳感器處理對(duì)象
17.5.5 數(shù)據(jù)記錄器
17.5.6 操作員控制臺(tái)
17.6 容錯(cuò)和分布
17.6.1 設(shè)計(jì)錯(cuò)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(shí)時(shí)Java規(guī)格說(shuō)明
參考文獻(xiàn)
索引