實時系統(tǒng)

第一章 典型實時應用
1.1 數(shù)字控制
1.1.1 采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)
1.1.2 更復雜的控制規(guī)律計算
1.2 高層控制
1.2.1 控制層次舉例
1.2.2 制導和控制
1.2.3 實時命令與控制
1.3 信號處理
1.3.1 處理帶寬要求
1.3.2 雷達系統(tǒng)
1.4 其他實時應用
1.4.1 實時數(shù)據(jù)庫
1.4.2 多媒體應用
1.5 小結
第二章 強實時系統(tǒng)與弱實時系統(tǒng)
2.1 作業(yè)與處理器
2.2 釋放時間、時限和定時約束
2.3 強定時約束與弱定時約束
2.3.1 常用定義
2.3.2 強定時約束與時間服務質量保證
2.4 強實時系統(tǒng)
2.4.1 要求確保定時的幾個理由
2.4.2 進一步討論強定時約束
2.5 弱實時系統(tǒng)
2.6 小結
第三章 實時系統(tǒng)參考模型
3.1 處理器和資源
3.2 實時系統(tǒng)工作負荷的時間參數(shù)
3.2.1 固定的、抖動的和偶發(fā)的釋放時間
3.2.2 執(zhí)行時間
3.3 周期性任務模型
3.3.1 周期、執(zhí)行時間和周期任務的階段
3.3.2 非周期的與偶發(fā)的任務
3.4 優(yōu)先約束和數(shù)據(jù)依賴
3.4.1 前趨圖和任務圖
3.4.2 數(shù)據(jù)依賴
*3.5 其他類型的依賴關系
3.5.1 時間依賴關系
3.5.2 AND/OR優(yōu)先約束
3.5.3 條件分支
3.5.4 流水線關系
3.6 功能參數(shù)
3.6.1 作業(yè)的搶占性
3.6.2 作業(yè)的關鍵程度
*3.6.3 可選執(zhí)行
*3.6.4 松弛類型和松弛函數(shù)
3.7 作業(yè)的資源參數(shù)以及資源的參數(shù)
3.7.1 資源的搶占性
3.7.2 資源圖
3.8 調(diào)度等級
3.8.1 調(diào)度程序和調(diào)度
3.8.2 可行性、優(yōu)化和性能度量
3.8.3 調(diào)度程序之間的交互
3.9 小結
3.9.1 應用系統(tǒng)的特征化
3.9.2 支撐系統(tǒng)的特征化
3.9.3 調(diào)度程序
習題
第四章 常用的實時調(diào)度方法
4.1 時鐘驅動調(diào)度方法
4.2 加權的輪轉調(diào)度方法
4.3 優(yōu)先級驅動方法
4.4 動態(tài)系統(tǒng)與靜態(tài)系統(tǒng)
4.5 有效釋放時間與時限
4.6 EDF和LST算法的最優(yōu)性
4.7 EDF和LST算法的非最優(yōu)性
4.8 優(yōu)先級驅動系統(tǒng)中驗證定時約束的困難
4.8.1 優(yōu)先級驅動系統(tǒng)的反常行為
4.8.2 執(zhí)行的可預知性
4.8.3 驗證算法及其性能
4.9 脫機調(diào)度和聯(lián)機調(diào)度
4.10 小節(jié)
習題
第五章 時鐘驅動調(diào)度
5.1 符號表示與假設
5.2 靜態(tài)定時器驅動調(diào)度程序
5.3 循環(huán)調(diào)度的通用結構
5.3.1 幀與主循環(huán)
5.3.2 幀長約束
5.3.3 作業(yè)片
5.4 循環(huán)執(zhí)行程序
5.5 改善非周期作業(yè)的平均響應時間
5.5.1 空閑挪用
5.5.2 平均響應時間
5.6 調(diào)度偶發(fā)作業(yè)
5.6.1 接受測試
5.6.2 已接受作業(yè)的EDF調(diào)度
5.6.3 接受測試的實現(xiàn)
5.6.4 循環(huán)EDF算法的最優(yōu)性
5.7 關于實際情況的考慮與一般化
5.7.1 處理幀超時運行
5.7.2 模式轉換
5.7.3 通用工作負荷與多處理器調(diào)度
*5.8 構建靜態(tài)調(diào)度的算法
5.8.1 調(diào)度可搶占的獨立任務
5.8.2 后處理
5.9 時鐘驅動調(diào)度的優(yōu)、缺點
5.10 小結
習題
第六章 周期任務的優(yōu)先級驅動調(diào)度
6.1 靜態(tài)假設
6.2 固定優(yōu)先級算法與動態(tài)優(yōu)先級算法
6.2.1 速率單調(diào)（Rate-Monotonic）和時限單調(diào)（Dealine-Monotonic）算法
6.2.2 常用的動態(tài)算法
6.2.3 相關特性
6.3 最大可調(diào)度利用率
6.3.1 EDF算法的可調(diào)度利用率
6.3.2 EDF算法的可調(diào)度性測試
6.4 RM和DM算法的最優(yōu)性
6.5 具有較短響應時間的固定優(yōu)先級任務的可調(diào)度性測試
6.5.1 臨界時刻
6.5.2 時間需求分析
6.5.3 時間需求分析的替代者
6.6 具有任意響應時間的固定優(yōu)先級任務的可調(diào)度性測試
6.6.1 繁忙區(qū)間
6.6.2 通用可調(diào)度性測試
*6.6.3 通用可調(diào)度性測試的正確性
6.7 RM和DM算法可調(diào)度性的充分條件
6.7.1 當Di=pi時任務RM算法的可調(diào)度利用率
*6.7.2 定理6.11的證明
*6.7.3 作為任務參數(shù)函數(shù)的RM算法的可調(diào)度利用率
6.7.4 具有任意相對時限的固定優(yōu)先級任務的可調(diào)度利用率
*6.7.5 多幀任務的RM算法的可調(diào)度利用率
6.8 實際因素
6.8.1 不可搶占性
6.8.2 自掛起
6.8.3 任務切換
6.8.4 受限的優(yōu)先級級別
6.8.5 Tick調(diào)度
6.8.6 固定優(yōu)先級系統(tǒng)中的優(yōu)先級變化
6.8.7 分層調(diào)度的周期任務的可調(diào)度性測試
6.9 小結
6.9.1 可調(diào)度性的充分條件
6.9.2 固定優(yōu)先級系統(tǒng)可調(diào)度性的充分必要測試
6.9.3 實際因素的影響
習題
第七章 優(yōu)先級驅動系統(tǒng)中調(diào)度非周期作業(yè)與偶發(fā)作業(yè)
7.1 假定與方法
7.1.1 目標、正確性和最優(yōu)性
7.1.2 可選擇的方法
7.2 可延期的服務器
7.2.1 可延期服務器的操作
7.2.2 包含可延期的服務器的固定優(yōu)先級系統(tǒng)的可調(diào)度性
7.2.3 具有可延期服務器的時限驅動系統(tǒng)的可調(diào)度性
7.3 偶發(fā)服務器
7.3.1 固定優(yōu)先級系統(tǒng)中的偶發(fā)服務器
7.3.2 固定優(yōu)先級偶發(fā)服務器的改進
7.3.3 時限驅動系統(tǒng)中的簡單偶發(fā)服務器
7.4 常量利用率、總帶寬以及加權公平排隊服務器
7.4.1 時限驅動系統(tǒng)中偶發(fā)作業(yè)的可調(diào)度性
7.4.2 常量利用率服務器算法
7.4.3 總帶寬服務器算法
7.4.4 公平性與饑餓
7.4.5 可搶占的加權公平排隊算法
*7.5 時限驅動系統(tǒng)中的空閑挪用
7.5.1 靜態(tài)空閑計算
7.5.2 實用考慮
7.5.3 動態(tài)空閑計算
*7.6 固定優(yōu)先級系統(tǒng)中的空閑挪用
7.6.1 優(yōu)化準則和設計的考慮
7.6.2 固定優(yōu)先級系統(tǒng)中的靜態(tài)空閑計算
7.6.3 調(diào)度非周期性作業(yè)
7.7 偶發(fā)作業(yè)的調(diào)度
7.7.1 時限驅動系統(tǒng)中的簡單接受測試
*7.7.2 時限驅動系統(tǒng)中基于空閑計算的接受測試
7.7.3 固定優(yōu)先級系統(tǒng)中的簡單接受測試
7.7.4 周期性、偶發(fā)和非周期性任務調(diào)度的集成
7.8 具有弱定時約束作業(yè)的實時性能
7.8.1 流量模型
7.8.2 帶寬保留服務器算法的性能
7.9 集成調(diào)度的兩級方案
7.9.1 概述和術語
7.9.2 可預知應用程序的調(diào)度
7.9.3 不可預知應用程序的調(diào)度
7.10 小結
7.10.1 非周期性作業(yè)的調(diào)度算法
7.10.2 偶發(fā)作業(yè)的調(diào)度算法
7.10.3 具有弱時限的偶發(fā)作業(yè)的調(diào)度
7.10.4 周期性任務、偶發(fā)任務和非周期性任務的集成調(diào)度
習題
第八章 資源與資源訪問控制
8.1 與資源及其使用相關的假設
8.1.1 互斥與臨界區(qū)的執(zhí)行
8.1.2 資源沖突與阻塞
8.2 資源競爭與資源訪問控制的作用
8.2.1 優(yōu)先級逆轉、定時異常與時限
8.2.2 附加術語、符號與假設
8.3 不可搶占的臨界區(qū)
8.4 基本的優(yōu)先級繼承協(xié)議
8.4.1 基本的優(yōu)先級繼承協(xié)議的定義
8.4.2 優(yōu)先級繼承協(xié)議的特性
8.5 基本的優(yōu)先級最高限度協(xié)議
8.5.1 基本的優(yōu)先級最高限度協(xié)議的定義
8.5.2 優(yōu)先級繼承協(xié)議與優(yōu)先級最高限度協(xié)議之間的差異
8.5.3 使用優(yōu)先級最高限度協(xié)議避免死鎖
8.5.4 阻塞的持續(xù)時間
8.5.5 固定優(yōu)先級調(diào)度與優(yōu)先級最高限度協(xié)議
8.6 基于棧的優(yōu)先級最高限度（最高限度優(yōu)先級）協(xié)議
8.6.1 共享棧優(yōu)先級最高限度協(xié)議的動機和定義
8.6.2 最高限度優(yōu)先級協(xié)議的定義
8.6.3 阻塞時間與關聯(lián)切換開銷
8.7 動態(tài)優(yōu)先級系統(tǒng)中優(yōu)先級最高限度協(xié)議的使用
8.7.1 動態(tài)優(yōu)先級系統(tǒng)中優(yōu)先級最高限度協(xié)議的實現(xiàn)
8.7.2 阻塞持續(xù)時間
*8.7.3 作業(yè)級動態(tài)優(yōu)先級系統(tǒng)中基本優(yōu)先級最高限度協(xié)議的適用性
8.8 搶占級最高限度協(xié)議
8.8.1 作業(yè)與周期性任務的搶占級別
8.8.2 協(xié)議定義與阻塞持續(xù)時間
8.9 對多部件資源的訪問控制
8.9.1 多部件資源的優(yōu)先級（搶占級）最高限度
8.9.2 改進規(guī)則
8.9.3 優(yōu)先級繼承規(guī)則
*8.10 數(shù)據(jù)對象的并發(fā)訪問控制
8.10.1 凸最高限度協(xié)議
8.10.2 其他實時并發(fā)控制方案
8.11 小結
8.11.1 資源訪問控制協(xié)議
8.11.2 與非周期性作業(yè)的資源競爭
8.11.3 模式轉換
習題
第九章 多處理器調(diào)度、資源訪問控制與同步
9.1 多處理器和分布式系統(tǒng)的模型
9.1.1 同類處理器與異類處理器
9.1.2 端到端的作業(yè)與任務
9.1.3 本地資源與遠程資源
9.1.4 處理器間的通信
9.1.5 用于端到端任務的分布式調(diào)度程序的結構
9.2 任務分配
9.2.1 基于執(zhí)行時間需求的任務分配
9.2.2 最小化總通信開銷的任務分配
9.2.3 任務與資源分配的集成
9.3 多處理器優(yōu)先級最高限度協(xié)議
9.3.1 資源競爭引起的阻塞時間
9.3.2 阻塞時間bi(rc)的構成要素上限
9.3.3 一個直觀示例
9.3.4 可調(diào)度性測試
9.3.5 不同處理器上資源嵌套請求的影響
9.4 端到端周期性任務的調(diào)度算法要素
9.4.1 處理器間的同步協(xié)議
9.4.2 各處理器上的子任務調(diào)度
9.5 固定優(yōu)先級端到端周期性任務的可調(diào)度性
9.5.1 不貪心同步任務的可調(diào)度性
*9.5.2 使用貪心同步算法的任務的可調(diào)度性
9.5.3 端到端方法和MPCP方法的相對性能
9.6 異類系統(tǒng)中的端到端任務
*9.7 動態(tài)多處理器系統(tǒng)的可預知性與驗證
9.8 小結
*第十章 調(diào)度柔性計算與有時間距離約束的任務
10.1 柔性應用
10.1.1 柔性應用的特性
10.1.2 調(diào)度柔性應用的算法
10.2 具有時間距離約束的任務
10.2.1 時間距離模型
10.2.2 距離約束單調(diào)（DCM）算法
10.2.3 調(diào)度具有任意距離約束的任務
10.3 小結
10.3.1 柔性計算
10.3.2 具有距離約束的任務
習題
第十一章 實時通信
11.1 實時通信模型
11.1.1 結構概述
11.1.2 信息包、網(wǎng)絡帶寬以及物理大小
11.1.3 實時通信模型
11.1.4 性能目標和約束
11.1.5 實時連接與服務規(guī)程
11.2 交換網(wǎng)絡的基于優(yōu)先級的服務規(guī)程
11.2.1 加權公平排隊規(guī)程
11.2.2 與速率成比例的服務器（RPS）模型和算法
11.2.3 基于幀的加權公平排隊算法
11.2.4 延遲-EDD與抖動-EDD服務規(guī)程
11.2.5 固定優(yōu)先級規(guī)程
11.3 加權輪轉服務規(guī)程
11.3.1 貪心的WRR規(guī)程
11.3.2 時間驅動的WRR規(guī)程
11.3.3 有預算的加權輪轉算法
11.4 廣播網(wǎng)絡的媒介訪問控制協(xié)議
11.4.1 在CAN以及IEEE 802.5令牌環(huán)網(wǎng)中的媒介訪問協(xié)議
*11.4.2 定時令牌媒介訪問控制協(xié)議
*11.4.3 DQDB網(wǎng)絡中的媒介訪問控制
11.5 網(wǎng)絡與資源預定協(xié)議
11.5.1 資源預定中的問題
11.5.2 RSVP（資源預定協(xié)議）
11.5.3 ST-II、因特網(wǎng)流協(xié)議
11.6 實時協(xié)議
11.6.1 數(shù)據(jù)傳輸
11.6.2 RTCP控制協(xié)議
*11.7 多機系統(tǒng)中的通信
11.7.1 蟲孔網(wǎng)絡
11.7.2 優(yōu)先級驅動的流控制
11.8 小結
11.8.1 針對交換網(wǎng)絡的服務規(guī)程
11.8.2 廣播網(wǎng)的媒介訪問協(xié)議
11.8.3 資源預定和實時傳輸協(xié)議
習題
第十二章 操作系統(tǒng)
12.1 概述
12.1.1 線程和任務
12.1.2 內(nèi)核
12.2 時間服務和調(diào)度機制
12.2.1 時間服務
12.2.2 調(diào)度機制
12.3 操作系統(tǒng)的其他基本功能
12.3.1 通信和同步
12.3.2 事件通知與軟中斷
12.3.3 內(nèi)存管理
12.3.4 I/O和網(wǎng)絡
*12.4 處理器預定及資源內(nèi)核
12.4.1 資源模式及預定類型
12.4.2 應用程序接口和SSP結構
*12.5 開放系統(tǒng)體系結構
12.5.1 目標及其他
12.5.2 兩級調(diào)度程序
12.5.3 服務器的維護
12.5.4 充分可調(diào)度性條件與接受測試
12.5.5 調(diào)度開銷與處理器利用率
12.5.6 服務提供程序的結構及實時API函數(shù)
12.6 商用實時操作系統(tǒng)的能力
12.6.1 LynxOS
12.6.2 pSOSystem
12.6.3 QNX/Neutrino
12.6.4 VRTX
12.6.5 VxWorks
12.7 通用操作系統(tǒng)的可預知性
12.7.1 Windows NT操作系統(tǒng)
12.7.2 Linux操作系統(tǒng)的實時擴展
12.8 小結
12.8.1 商用操作系統(tǒng)
12.8.2 值得擁有的操作系統(tǒng)原語
*12.8.3 資源預定與開放環(huán)境
習題
附錄 POSIX線程和實時擴展
參考文獻
英漢對照表
譯后記