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目录 1

出版者的话 1

专家指导委员会 1

译者序 1

前言 1

第1章　实时系统引论 1

1.1　实时系统的定义 1

1.2　实时系统的例子 2

1.2.1　过程控制 2

1.2.2　制造业 3

1.2.3　通信、指挥与控制 4

1.3.1　大且复杂 5

1.3　实时系统的特征 5

1.2.4　广义嵌入式计算机系统 5

1.3.2　实数处理 6

1.3.3　极其可靠和安全 7

1.3.4　独立系统部件的并发控制 7

1.3.5　实时设施 8

1.3.6　同硬件接口的交互 8

1.3.7　高效的实现和执行环境 9

小结 9

相关阅读材料 9

第2章　设计实时系统 11

2.1　记号系统的级别 12

2.2　需求规格说明 12

2.3.1　封装 13

2.3　设计活动 13

2.3.2　内聚和耦合 14

2.3.3　形式化方法 14

2.4　设计方法 15

2.4.1　JSD 16

2.4.2　Mascot3 17

2.4.3　HRT-HOOD 18

2.4.4　统一建模语言（UML） 19

2.5　实现 19

2.5.1　汇编语言 20

2.5.2　顺序系统实现语言 20

2.5.3　高级并发编程语言 20

2.5.4　通用语言设计标准 21

2.6　测试 22

2.7　原型建造 23

2.8　人机交互 24

2.9　设计的管理 25

小结 26

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练习 27

第3章　小型编程 29

3.1　Ada、Java、C和occam2概述 29

3.2　词法约定 29

3.3　整体风格 30

3.4　数据类型 31

3.4.1　离散类型 32

3.4.2　实数 33

3.4.3　结构化数据类型 35

3.4.4　动态数据类型和指针 37

3.4.5　文件 39

3.5　控制结构 39

3.5.1　顺序结构 39

3.5.2　判断结构 40

3.5.3　循环结构 43

3.6　子程序 46

3.6.1　参数传递模式和机制 46

3.6.2　过程 47

3.6.3　函数 49

3.6.4　子程序指针 50

3.6.5　插入式展开 51

小结 51

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练习 52

第4章　大型编程 55

4.1　信息隐藏 55

4.2　分别编译 59

4.3　抽象数据类型 60

4.4　面向对象编程 61

4.4.1　OOP和Ada 62

4.4.2　OOP和Java 65

4.4.3　继承和Java 66

4.4.4　对象类 69

4.5.1　Ada类属编程 70

4.5　可重用性 70

4.5.2　Java中的接口 73

小结 75

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练习 76

第5章　可靠性和容错 77

5.1　可靠性、失效和故障 78

5.2　失效模式 79

5.3　故障预防与容错 80

5.3.1　故障预防 80

5.3.2　容错 81

5.4　N版本程序设计 82

5.3.3　冗余 82

5.4.1　表决比较 84

5.4.2　N版本程序设计的主要问题 85

5.5　软件动态冗余 86

5.5.1　出错检测 86

5.5.2　损害隔离和评估 87

5.5.3　出错恢复 88

5.5.4　故障处理和继续服务 90

5.6　软件容错的恢复块方法 90

5.7　N版本程序设计和恢复块的比较 92

5.8　动态冗余和异常 93

5.9　软件可靠性的测量和预测 95

5.10　安全性、可靠性和可依赖性 95

小结 97

练习 98

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第6章　异常和异常处理 101

6.1　老式实时语言中的异常处理 101

6.1.1　反常返回值 101

6.1.2　强迫性分支 102

6.1.3　非局部go to 102

6.1.4　过程变量 103

6.2　现代异常处理 104

6.2.1　异常及其表示 104

6.2.2　异常处理程序的定义域 105

6.2.4　恢复模型与终止模型的对比 107

6.2.3　异常传播 107

6.3　Ada、Java和C中的异常处理 110

6.3.1　Ada 110

6.3.2　Java 117

6.3.3　C 123

6.4　其他语言中的异常处理 124

6.4.1　CHILL 124

6.4.2　CLU 125

6.4.3　Mesa 126

6.4.4　C++ 126

6.5　恢复块和异常 127

小结 129

练习 130

相关阅读材料 130

第7章　并发编程 135

7.1　进程概念 135

7.2　并发执行 138

7.3　进程表示 140

7.3.1　合作例程 140

7.3.2　分叉与汇合 140

7.3.3　cobegin 142

7.3.4　显式进程声明 142

7.3.5　occam2的并发执行 143

7.3.6　Ada的并发执行 144

7.3.7　Java的并发执行 148

7.3.8　Ada、Java和occam2的比较 154

7.3.9　POSIX的并发执行 155

7.4　一个简单的嵌入式系统 159

小结 164

相关阅读材料 165

练习 165

第8章　基于共享变量的同步和通信 169

8.1　互斥和条件同步 169

8.2　忙等待 170

8.3　挂起和恢复 175

8.4　信号量 177

8.4.1　挂起进程 179

8.4.2　实现 180

8.4.3　活性 181

8.4.5　Ada信号量编程举例 182

8.4.4　二元信号量和定量信号量 182

8.4.6　使用C和POSIX的信号量编程 184

8.4.7　对信号量的批评 186

8.5　条件临界区 186

8.6　管程 187

8.6.1　Modula-l 189

8.6.2　Mesa 190

8.6.3　POSIX互斥锁和条件变量 192

8.6.4　嵌套管程调用 194

8.6.5　对管程的批评 194

8.7　保护对象 195

8.7.1　入口调用和屏障 197

8.7.2　保护对象和标记类型 199

8.8　同步方法 200

8.8.1　等待和通知 201

8.8.2　继承和同步 206

小结 208

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练习 210

第9章　基于消息的同步与通信 219

9.1　进程同步 219

9.2　进程指名和消息结构 220

9.3　Ada和occam2的消息传递语义 221

9.3.1　occam2模型 221

9.3.2　Ada模型 222

9.3.3　异常处理和会合 225

9.4.1　occam2的ALT 226

9.4　选择性等待 226

9.4.2　Ada的Select语句 230

9.4.3　不确定性、选择性等待和同步原语 232

9.5　POSIX消息 233

9.6　CHILL语言 236

9.7　远程过程调用 238

小结 239

相关阅读材料 240

练习 240

第10章　原子动作、并发进程和可靠性 247

10.1　原子动作 247

10.1.1　两阶段原子动作 248

10.1.3　对原子动作的需求 249

10.1.2　原子事务 249

10.2　并发语言中的原子动作 250

10.2.1　信号量 251

10.2.2　管程 252

10.2.3　用Ada实现原子动作 253

10.2.4　用Java实现原子动作 254

10.2.5　用occam2实现原子动作 258

10.2.6　原子动作的语言框架 259

10.3　原子动作和向后出错恢复 260

10.3.1　会话 260

10.3.2　对话和会谈 261

10.4　原子动作和向前出错恢复 262

10.4.2　异常和内部原子动作 263

10.4.1　并发引发的异常的分辨 263

10.5　异步通知 264

10.6　POSIX信号 265

10.6.1　阻塞信号 267

10.6.2　处理信号 267

10.6.3　忽略信号 268

10.6.4　生成信号 268

10.6.5　一个POSIX信号的简单例子 268

10.6.6　信号和线程 269

10.6.7　POSIX和原子动作 270

10.7　实时Java中的异步事件处理 271

10.8　Ada中的异步控制转移 272

10.8.1　异常和ATC 274

10.8.2　Ada和原子动作 274

10.9　实时Java 中的异步控制转移 281

小结 291

相关阅读材料 292

练习 292

第11章　资源控制 297

11.1　资源控制和原子动作 297

11.2　资源管理 298

11.3　表达能力和易用性 298

11.3.1　请求类型 299

11.3.3　服务器状态 301

11.3.4　请求参数 301

11.3.2　请求顺序 301

11.3.5　请求者优先级 305

11.3.6　小结 306

11.4　重排队设施 306

11.4.1　重排队的语义 309

11.4.2　重排队到其他入口 310

11.5　不对称指名和安全性 312

11.6　资源的使用 313

11.7　死锁 313

11.7.1　死锁发生的必要条件 313

11.7.2　处理死锁的方法 314

小结 316

练习 317

相关阅读材料 317

第12章　实时设施 321

12.1　时间的概念 321

12.2　时钟访问 323

12.2.1　occam2 中的TIMER 323

12.2.2　Ada的时钟包 324

12.2.3　实时Java中的时钟 326

12.2.4　C和POSIX中的时钟 329

12.3　进程延迟 330

12.3.1　相对延迟 330

12.3.2　绝对延迟 330

12.4　超时的编程 332

12.4.1　共享变量通信和超时 332

12.4.2　消息传递和超时 333

12.4.3　动作上的超时 337

12.5　规定时间性需求 339

12.6　时序作用域 340

12.7　时序作用域的语言支持 342

12.7.1　Ada、occam2和C/POSIX 343

12.7.2　实时Euclid和Pearl 344

12.7.3　实时Java 346

12.7.4　DPS 349

12.7.5　Esterel 350

12.8　容错 351

12.8.1　时间性错误检测和向前出错恢复 352

12.8.2　时间性错误检测和向后出错恢复 358

12.8.3　模式改变和基于事件的重配置 359

小结 361

相关阅读材料 362

练习 363

第13章　调度 365

13.1　简单进程模型 365

13.2　循环执行方法 366

13.3　基于进程的调度 368

13.3.1　调度方法 368

13.3.2　抢占和非抢占 368

13.3.3　FPS和速率单调优先级分配 368

13.4　基于利用率的可调度性测试 369

13.5　FPS的响应时间分析 372

13.6　EDF的响应时间分析 375

13.7　最坏情况执行时间 376

13.8.1　硬进程和软进程 377

13.8　偶发和非周期进程 377

13.8.3　非周期进程和EDF服务器 378

13.8.2　非周期进程和固定优先级服务器 378

13.9　D＜T的进程系统 379

13.10　进程交互和阻塞 380

13.11　高限优先级协议 383

13.11.1　立即高限优先级协议 385

13.11.2　高限协议、互斥和死锁 385

13.11.3　阻塞和EDF 386

13.12　一个可扩充的进程模型 386

13.12.1　合作调度 386

13.12.2　启动抖动 387

13.12.3　任意的时限 389

13.12.5　引入偏移量 390

13.12.4　容错 390

13.12.6　优先级分配 392

13.13　动态系统和联机分析 392

13.14　基于优先级系统的编程 393

13.14.1　Ada 394

13.14.2　POSIX 397

13.14.3　实时Java 399

13.14.4　实时Java的其他设施 402

小结 402

相关阅读材料 403

练习 404

14.1　分布式系统的定义 409

第14章　分布式系统 409

14.2　论题一览 411

14.3　语言支持 412

14.3.1　远程过程调用 412

14.3.2　分布式对象模型 413

14.4　分布式编程系统和环境 413

14.4.1　occam2 414

14.4.2　Ada 416

14.4.3　Java 419

14.4.4　CORBA 421

14.5　可靠性 423

14.5.1　开放系统互连 424

14.5.3　轻量级协议和局域网 426

14.5.2　TCP/IP层 426

14.5.4　组通信协议 427

14.5.5　处理器失效 428

14.6　分布式算法 432

14.6.1　分布式环境中的事件排序 432

14.6.2　全局时间的实现 433

14.6.3　实现稳定存储 434

14.6.4　故障性进程出现时达成一致 435

14.7　分布式环境中的时限调度 437

14.7.1　分配 437

14.7.2　调度对通信链路的访问 439

14.7.3　整体调度 441

小结 442

练习 444

相关阅读材料 444

第15章　低级编程 447

15.1　硬件输入/输出机制 447

15.1.1　状态驱动 448

15.1.2　中断驱动 448

15.1.3　中断驱动设备所需的要素 449

15.1.4　一个简单的I/O系统的例子 451

15.2　语言要求 452

15.2.1　模块性和封装设施 452

15.2.2　设备处理的抽象模型 453

15.3　Modula-1 454

15.3.1　设备寄存器的寻址和操纵 454

15.3.2　中断处理 455

15.3.3　一个终端驱动程序的例子 456

15.3.4　Modula-1设备驱动方法的问题 459

15.4　Ada 460

15.4.1　设备寄存器的寻址和操作 460

15.4.2　中断处理 462

15.4.3　一个简单的驱动程序的例子 464

15.4.4　通过特别指令访问I/O设备 467

15.5　实时Java 468

15.5.1　设备寄存器的寻址和操纵 468

15.5.2　中断处理 470

15.6　occam2 470

15.6.1　一个设备驱动程序的例子 472

15.7　C和老式实时语言 476

15.6.2　occam2设备驱动的困难 476

15.8　设备驱动程序的调度 477

15.9　存储管理 479

15.9.1　堆管理 479

15.9.2　栈管理 484

小结 484

相关阅读材料 485

练习 485

第16章　执行环境 491

16.1　执行环境的作用 491

16.2　剪裁执行环境 493

16.2.1　Ada中的受限任务 493

16.3　调度模型 495

16.2.2　POSIX 495

16.3.1　非微小的上下文切换时间的建模 496

16.3.2　偶发进程的建模 497

16.3.3　实时时钟处理程序的建模 497

16.3.4　高速缓存对最坏情况执行时间分析的影响 499

16.4　硬件支持 499

16.4.1　传输机和occam2 500

16.4.2　ATAC和Ada 500

小结 501

相关阅读材料 501

练习 502

17.1　矿井排水 503

17.1.1　功能需求 503

第17章　Ada案例研究 503

17.1.2　非功能需求 504

17.2　HRT-HOOD设计方法 506

17.3　逻辑体系结构设计 506

17.3.1　第一级分解 507

17.3.2　水泵控制器 507

17.3.3　环境监控器 509

17.3.4　数据记录器和操作员控制台 509

17.4　物理体系结构设计 509

17.5　翻译到Ada 511

17.5.1　水泵控制器对象 512

17.5.2　环境监控 520

17.5.3　气流传感器处理对象 523

17.5.4　CO传感器处理对象 524

17.5.5　数据记录器 525

17.5.6　操作员控制台 526

17.6　容错和分布 526

17.6.1　设计错误 526

17.6.2　处理器和通信失效 527

17.6.3　其他硬件失效 527

小结 528

相关阅读材料 528

练习 528

第18章　结论 529

附录　实时Java规格说明 533

参考文献 553

索引 565