分布式实时系统

前言

第1章概述

1.1实时系统的定义

1.1.1实时

1.1.2实时系统

1.1.3实时计算机系统

1.2实时系统的功能要求

1.2.1数据收集

1.2.2数字控制

1.2.3人机互动

1.3实时系统的时间要求

1.3.1控制回路的时间要求

1.3.2延迟抖动最小化

1.3.3错误检测延迟最小化

1.4可依赖性要求

1.4.1可靠性

1.4.2可维护性

1.4.3有效性

1.4.4安全性

1.4.5防护性

1.5实时系统的分类方法

1.5.1根据应用特性分类

1.5.2根据计算机应用的设计和实现分类

1.6实时系统的应用前景

1.6.1工厂自动化系统

1.6.2嵌入式实时系统

1.6.3多媒体系统

习题

第2章实时系统模型化

2.1合理的抽象

2.1.1抽象的定义

2.1.2模型化的目的

2.1.3假设覆盖率

2.1.4相关属性

2.1.5无关细节

2.1.6系统架构

2.2任务

2.2.1任务的分类

2.2.2任务的逻辑控制与时间控制

2.2.3任务的事件触发与时间触发

2.2.4任务的最坏情况执行时间

2.3状态

2.3.1状态的定义

2.3.2基态

2.3.3数据库组件

2.4报文

2.4.1报文的概念

2.4.2报文结构

2.4.3事件信息与状态信息

2.4.4事件触发报文

2.4.5时间触发报文

2.5节点

2.5.1接口特征

2.5.2链接接口

2.5.3本地接口

2.5.4技术独立接口

2.5.5技术依赖接口

2.5.6运行接口

2.5.7网关

2.6链接接口规范

2.6.1报文传输规范

2.6.2报文操作规范

2.6.3报文元级规范

2.7节点集成

2.7.1可组性原则

2.7.2分级集成

2.7.3系统的系统

习题

第3章全局时钟同步

3.1时间与顺序

3.1.1顺序及其分类

3.1.2时钟

3.1.3时钟精密度与时钟准确度

3.1.4时间标准

3.2时间测量

3.2.1全局时间

3.2.2时间间隔测量

3.2.3π∕A—领先

3.2.4时间测量的基本限制

3.3密集时基与稀疏时基

3.3.1密集时基

3.3.2稀疏时基

3.3.3时空点阵

3.3.4时间的循环表示形式

3.4内部时钟同步

3.4.1同步条件

3.4.2中央主节点同步算法

3.4.3分布式容错同步算法

3.4.4状态修正与速率修正

3.5外部时钟同步

3.5.1运行原理

3.5.2时间格式

3.5.3时间网关

3.6FlexRay系统的分布式时钟同步

3.6.1时间表示形式

3.6.2同步进程

3.6.3时间偏差测量

3.6.4修正值计算

3.6.5时钟修正

习题

第4章实时实体与映像

4.1实时实体

4.1.1实时实体的控制范围

4.1.2离散与连续实时实体

4.1.3实时实体的观测

4.2实时映像与实时对象

4.2.1实时映像

4.2.2实时对象

4.2.3时间准确性

4.2.4实时映像的分类

4.2.5状态估计

4.3持久性和幂等性

4.3.1持久性

4.3.2幂等性

4.4确定性

4.4.1确定性的定义

4.4.2初始状态一致

4.4.3非确定性设计结构

4.4.4确定性恢复

4.5信号的时间和约定

4.5.1时间的双重作用

4.5.2数据及其语法约定和语义约定

4.6过程I／O

4.6.1模拟I／O

4.6.2数字I／O

4.6.3探询采样机制

4.6.4中断采样机制

4.6.5容错执行器

4.6.6智能仪表

4.6.7紧凑组件

习题

……

第5章容错

第6章实时通信

第7章实时操作系统

第8章实时调度

第9章系统设计

第10章系统评估

附录A缩写词

附录B故障树结构单元与符号

参考文献

《分布式实时系统》可作为高等院校自动化、测控技术、信息工程、微电子、计算机、电气工程和机电一体化等专业高年级本科生、研究生的教材，也可作为从事嵌入式实时系统设计和应用的工程技术人员的参考书。本书分析了这类系统的负载、故障和模型，以及必须满足的时间规范，从集成的角度，讲述了分布式实时应用所包含的实时、分布、容错、调度和架构等方面的理论和技术基础，描述了系统设计、实现和验证的一般方法，致力于解释其解决方案与最新科学见解之间的关系。全书共分9章，第1~3章作为入门，主要介绍实时环境、实时实体、实时映像、任务、节点、簇、容错单元、全局时间同步和架构等基本概念；第4~5两章给出了分布式实时系统一个概念性模型及其时间行为，介绍了学术界在时间准确性、安定度、幂等性、复制确定性等方面的重要见解；第6~8章利用失效、错误、故障、和复制等概念，研究安全关键性系统的容错单元构造方法，从最小抖动、可组性和复制确定性角度，探讨时间触发协议、任务调度算法、实时操作系统和实时通信。