嵌入式实时系统 调度、分析和验证PDF电子书下载

第1章 简 介 1

1.1 什么是时间 2

1.2 仿真 3

1.3 测试 4

1.4 验证 5

1.5 运行时期监测 5

1.6 相关资源 6

第2章 非实时系统的分析与验证 8

2.1 符号逻辑 8

2.1.1 命题逻辑 8

2.1.2 谓词逻辑 15

2.2 自动机和语言 22

2.2.1 语言和表示 22

2.2.2 有限自动机 23

2.2.3 非定时系统的规范指定和验证 25

2.3 历史回顾和相关研究 29

2.4 总结 30

习 题 31

第3章 实时调度和调度性分析 33

3.1 确定计算时间 34

3.2 单处理器调度 35

3.2.1 独立可抢占任务的调度 35

3.2.2 不可抢占任务的调度 47

3.2.3 带前后次序约束的不可抢占任务 48

3.2.4 周期任务间的通信：确定的会合模型 50

3.2.5 带临界区域的周期任务：核心化监测模型 51

3.3 多处理器调度 53

3.3.1 调度表示 53

3.3.2 单实例任务调度 54

3.3.3 周期任务调度 56

3.4 可用的调度工具 57

3.4.1 PERTS/RAPID RMA 58

3.4.2 PerfoRMAx 59

3.4.3 TimeWiz 59

3.5 可用的实时操作系统 60

3.6 历史回顾和相关研究 61

3.7 总结 62

习题 67

第4章 有限状态系统的模型检测 70

4.1 系统规范 70

4.2 CLARKE-EMERSON-SISTLA模型检测器 72

4.3 CTL的扩展 76

4.4 应用 76

4.5 用C实现的完整的CTL模型检测器程序 79

4.6 符号化模型检测 101

4.6.1 二元决策图BDDs 101

4.6.2 符号模型检测器 104

4.7 实时CTL 105

4.7.1 最小和最大延迟 105

4.7.2 条件发生的最小和最大数量 107

4.7.3 非单位转移时间 108

4.8 可用的工具 109

4.9 历史回顾和相关研究 110

4.10 总结 112

习题 114

第5章 可视形式化、状态图和STATEMATE 116

5.1 状态图 117

5.1.1 状态图的基本功能 117

5.1.2 语义 120

5.2 活动图 121

5.3 模块图 121

5.4 STATEMATE 122

5.4.1 形式语言 122

5.4.2 信息检索和文档 122

5.4.3 代码的执行和分析 122

5.5 可用的工具 123

5.6 历史回顾和相关研究 124

5.7 总结 125

习 题 126

第6章 实时逻辑、图论分析与模式图 127

6.1 规范和安全声明 127

6.2 事件-动作模型 128

6.3 实时逻辑 128

6.4 限制性RTL公式 130

6.5 不可满足性的检测 133

6.6 高效的不可满足性检测 134

6.7 工业例子：美国航空航天局X-38机组返回舱 137

6.7.1 X-38航空电子体系结构 137

6.7.2 时序特性 138

6.7.3 使用RTL进行时序和安全分析 138

6.7.4 RTL规范 138

6.7.5 将RTL表示转化成Presburger算术 142

6.7.6 约束图的分析 145

6.8 模式图规范语言 145

6.8.1 模式 146

6.8.2 转 移 147

6.9 验证模式图规范的时间属性 148

6.9.1 系统运算 148

6.9.2 运算图 149

6.9.3 时间属性 149

6.9.4 节点之间的最小和最大距离 150

6.9.5 终点和间隔的排除与纳入 151

6.10 可用的工具 152

6.11 历史回顾和相关研究 152

6.12 总结 152

习题 155

第7章 利用时间自动机进行验证 158

7.1 Lynch-Vaandrager自动机理论方法 158

7.1.1 定时执行 159

7.1.2 定时轨迹 159

7.1.3 时间自动机的组合 160

7.1.4 MMT自动机 160

7.1.5 验证技术 161

7.1.6 通过仿真证明时间界限 163

7.2 Alur-Dill自动机理论方法 163

7.2.1 非定时轨迹 164

7.2.2 定时轨迹 164

7.2.3 Alur-Dill时间自动机 167

7.3 Alur-Dill域自动机和验证 169

7.3.1 时钟域 170

7.3.2 域自动机 171

7.3.3 验证算法 172

7.4 可用的工具 173

7.5 历史回顾和相关研究 174

7.6 总结 175

习 题 178

第8章 时间相关的Petri网 179

8.1 非定时Petri网 179

8.2 带有时间扩展的Petri网 181

8.2.1 定时Petri网 181

8.2.2 时间Petri网 181

8.2.3 高阶定时Petri网 184

8.3 时间ER网 185

8.4 高阶Petri网的属性 189

8.5 TPN网的Berthomieu-Diaz分析算法 190

8.5.1 从状态类出发的变迁的可发生性确定 191

8.5.2 导出可达类 192

8.6 Milano研究团队的HLTPN分析方法 193

8.7 可用的工具 195

8.8 历史回顾和相关研究 195

8.9 总结 196

习 题 199

第9章 进程代数 200

9.1 非定时进程代数 200

9.2 Milner的通信系统演算 201

9.2.1 行为程序的直接等价 202

9.2.2 行为程序的全等 203

9.2.3 等价关系：互模拟 203

9.3 定时进程代数 204

9.4 通信共享资源的进程代数 204

9.4.1 ACSR的语法 205

9.4.2 ACSR的语义：操作规则 206

9.4.3 机场雷达系统的例子 210

9.5 分析和验证 211

9.5.1 分析的例子 213

9.5.2 VERSA的使用 214

9.5.3 实用性 215

9.6 与其他方法的关系 215

9.7 可用的工具 216

9.8 历史回顾和相关研究 216

9.9 总结 217

习 题 218

第10章 基于命题逻辑规则系统的设计与分析 219

10.1 实时决策系统 219

10.2 实时专家系统 221

10.3 基于命题逻辑规则的程序——EQL语言 222

10.3.1 声明部分 223

10.3.2 初始化部分——初始化INIT和输入INPUT 223

10.3.3 规则部分——RULES 224

10.3.4 输出部分 226

10.4 状态空间表示 228

10.5 计算机辅助设计工具 230

10.6 分析问题 237

10.6.1 有限域 238

10.6.2 特殊形式：对于常量的相容性赋值，L和T不相交 239

10.6.3 通用分析策略 241

10.7 工业例子：航天飞机压力控制系统的低温氢压力故障处理过程分析 242

10.8 综合问题 252

10.8.1 调度基于等式规则程序的时间复杂性 254

10.8.2 拉格朗日乘子法求解时间预算问题 255

10.9 在ESTELLA中规定终止条件 257

10.9.1 分析方法概述 258

10.9.2 规定行为约束断言的工具 260

10.9.3 用于Estella的与语境无关的语法 267

10.10 两个工业例子 272

10.10.1 为分析ISA专家系统而规定循环和退出条件 272

10.10.2 为分析FCE专家系统而规定断言 274

10.11 Estella——通用分析工具 278

10.11.1 通用分析算法 279

10.11.2 独立规则集的选择 279

10.11.3 相容条件的检查 283

10.11.4 循环退出条件的检查 284

10.12 定量时序分析算法 286

10.12.1 概述 286

10.12.2 等式逻辑语言 287

10.12.3 互斥和相容 288

10.12.4 高阶依赖图 289

10.12.5 程序执行和响应时间 291

10.12.6 状态空间图 292

10.12.7 响应时间分析问题和特殊形式 293

10.12.8 特殊形式A和Algorithm_A 293

10.12.9 特殊形式A 293

10.12.10 特殊形式D和Algorithm_D 295

10.12.11 通用分析算法 302

10.12.12 一些证明 304

10.13 历史回顾和相关研究 308

10.14 总结 310

习 题 312

第11章 基于谓词逻辑规则系统的时序分析 314

11.1 OPS5语言 315

11.1.1 概述 316

11.1.2 Rete网络 318

11.2 CHENG-TSAI时序分析方法 319

11.2.1 OPS5控制路径的静态分析 319

11.2.2 终止分析 321

11.2.3 时序分析 335

11.2.4 静态分析 336

11.2.5 WM生成 338

11.2.6 实现和实验 342

11.3 CHENG-CHEN时序分析方法 345

11.3.1 介 绍 345

11.3.2 OPS5程序的分类 346

11.3.3 OPS5系统响应时间 351

11.3.4 符号列表 364

11.3.5 实验结果 365

11.3.6 程序员辅助移除循环 366

11.4 历史回顾和相关研究 372

11.5 总结 373

习 题 376

第12章 基于规则系统的优化 377

12.1 简介 377

12.2 背景 379

12.3 基本定义 380

12.3.1 EQL程序 380

12.3.2 基于EQL程序范例的实时决策系统执行模型 381

12.3.3 状态空间表示法 382

12.3.4 固定点的导出 384

12.4 优化算法 385

12.4.1 EQL（B）程序的分解 385

12.4.2 最优状态空间图的导出 386

12.4.3 优化EQL（B）程序的综合 393

12.5 实验评估 394

12.5.1 无循环的EQL（B）程序 395

12.5.2 带循环的EQL（B）程序 396

12.5.3 工业应用举例：综合状态评估专家系统的优化 396

12.6 优化方法的评价 398

12.6.1 优化方法的定性比较 398

12.6.2 优化算法所需的EQL语言约束 398

12.6.3 其他基于规则实时系统的优化 399

12.7 历史回顾和相关研究 400

12.8 总结 401

习 题 402

参考文献 404