實時繫統的行為確定性是個艱深的主題，需要對繫統全局特性有深入的理解。準確和完整理解這個特性的主要困難在於繫統的時域行為，需要在各個抽像層次上開展分析和設計，而這一直是經典的實時繫統著作有所欠缺的地方。本書從體繫結構層面介紹了分布式實時繫統的設計，主要內容包括實時繫統環境、簡潔性、全局時間、實時模型、時間關繫、依賴性、實時通信、能量、實時操作繫統、實時調度、繫統設計、驗證性、物聯網以及實時觸發體繫結構方面的內容。

出版者的話
譯者序
中文版序
前言
第1章　實時環境 1
1.1　實時計算機繫統 1
1.2　功能需求 2
1.2.1　數據采集 2
1.2.2　直接數字控制 4
1.2.3　人機交互 4
1.3　時域需求 5
1.3.1　時域需求的出處 5
1.3.2　*小延遲抖動 7
1.3.3　*小錯誤檢測延遲 7
1.4　可信需求 7
1.4.1　可靠性 7
1.4.2　安全性 8
1.4.3　可維護性 8
1.4.4　可用性 9
1.4.5　信息安全 9
1.5　實時繫統分類 9
1.5.1　硬實時繫統與軟實時繫統 10
1.5.2　失效安全繫統與失效可運作繫統 11
1.5.3　響應有保證繫統與盡力而為繫統 11
1.5.4　資源充分繫統與資源受限繫統 12
1.5.5　事件觸發繫統與時間觸發繫統 12
1.6　實時繫統產品的市場分析 12
1.6.1　嵌入式實時繫統 13
1.6.2　工廠自動化繫統 14
1.6.3　多媒體繫統 15
1.7　實時繫統典型案例 15
1.7.1　管道流量控制繫統 15
1.7.2　發動機控制器 16
1.7.3　自動軋鋼繫統 17
要點回顧 18
文獻注解 19
復習題 19
第2章　簡約設計 21
2.1　認知 21
2.1.1　問題求解 21
2.1.2　概念定義 23
2.1.3　認知復雜性 23
2.1.4　簡化策略 25
2.2　概念圖譜 25
2.2.1　概念形成 25
2.2.2　科學概念 27
2.2.3　消息 27
2.2.4　變量的語義內容 28
2.3　建模的本質 29
2.3.1　目標與視角 29
2.3.2　設計的主要挑戰 30
2.4　湧現行為 31
2.4.1　不可約性 31
2.4.2　基礎特性和推導特性 31
2.4.3　復雜繫統 32
2.5　如何開展簡約設計 33
要點回顧 34
文獻注解 35
復習題 36
第3章　全局時間 37
3.1　時間和序 37
3.1.1　不同（性質）的序 37
3.1.2　時鐘 38
3.1.3　精度和準確度 40
3.1.4　時間標準 41
3.2　時間測量 42
3.2.1　全局時間 42
3.2.2　區間測量 43
3.2.3　π/Δ優先序 44
3.2.4　時間測量的根本局限 45
3.3　稠密時間與稀疏時間 45
3.3.1　稠密時基 46
3.3.2　稀疏時基 46
3.3.3　時空劃分 47
3.3.4　時間的周期性表示 48
3.4　內時鐘同步 48
3.4.1　同步條件 49
3.4.2　集中式主控同步 50
3.4.3　容錯同步算法 51
3.4.4　狀態校正與速率校正 53
3.5　外時鐘同步 54
3.5.1　外部時間源 54
3.5.2　時間網關 55
3.5.3　時間格式 56
要點回顧 56
文獻注解 57
復習題 57
第4章　實時模型 59
4.1　模型概述 59
4.1.1　組件和消息 59
4.1.2　組件集群 60
4.1.3　時域控制與邏輯控制 61
4.1.4　事件觸發控制與時間觸發控制 62
4.2　組件狀態 63
4.2.1　狀態的定義 63
4.2.2　袖珍計算器案例 63
4.2.3　基狀態 64
4.2.4　數據庫組件 66
4.3　消息 66
4.3.1　消息結構 66
4.3.2　事件信息與狀態信息 66
4.3.3　事件觸發消息 67
4.3.4　時間觸發消息 68
4.4　組件接口 68
4.4.1　接口特性 69
4.4.2　鏈接接口 70
4.4.3　技術獨立控制接口 70
4.4.4　技術相關調試接口 70
4.4.5　本地接口 71
4.5　網關組件 71
4.5.1　特性失配 72
4.5.2　網關組件的LIF與本地接口 72
4.5.3　標準化的消息接口 73
4.6　鏈接接口規格 74
4.6.1　傳輸規格 74
4.6.2　操作規格 74
4.6.3　元級規格 75
4.7　組件集成 76
4.7.1　可組合性原則 76
4.7.2　集成視角 77
4.7.3　成體繫繫統 77
要點回顧 79
文獻注解 80
復習題 80
第5章　時域關繫 82
5.1　實時實體 82
5.1.1　控制範圍 82
5.1.2　離散實時實體和連續實時實體 83
5.2　觀測 83
5.2.1　不帶時間戳的觀測 83
5.2.2　間接觀測 84
5.2.3　狀態觀測 84
5.2.4　事件觀測 84
5.3　實時鏡像與實時對像 85
5.3.1　實時鏡像 85
5.3.2　實時對像 85
5.4　時域**性 86
5.4.1　定義 86
5.4.2　實時鏡像的分類 88
5.4.3　狀態估計 89
5.4.4　可組合性考慮 90
5.5　持久性和冪等性 90
5.5.1　持久性 90
5.5.2　動作延遲時長 91
5.5.3　**性時間間隔與動作延遲 92
5.5.4　冪等性 92
5.6　確定性 92
5.6.1　確定性的定義 93
5.6.2　一致的初始狀態 95
5.6.3　不確定性設計成分 95
5.6.4　重獲確定性 96
要點回顧 97
文獻注解 98
復習題 98
第6章　可信性 99
6.1　基本概念 99
6.1.1　故障 100
6.1.2　錯誤 101
6.1.3　失效 102
6.2　信息安全 104
6.2.1　安全信息流 104
6.2.2　安全威脅 105
6.2.3　加密方法 106
6.2.4　網絡身份認證 108
6.2.5　實時控制數據的保護 109
6.3　異常檢測 109
6.3.1　什麼是異常 109
6.3.2　失效檢測 111
6.3.3　錯誤檢測 111
6.4　容錯 112
6.4.1　故障假設 113
6.4.2　容錯單元 114
6.4.3　成員關繫服務 116
6.5　健壯性 117
6.5.1　基本概念 117
6.5.2　健壯繫統的結構 118
6.6　組件重集成 118
6.6.1　重集成時間點 119
6.6.2　*小化基狀態規模 119
6.6.3　組件重啟 120
要點回顧 120
文獻注解 122
復習題 122
第7章　實時通信 123
7.1　需求 123
7.1.1　實時性需求 123
7.1.2　可信性需求 124
7.1.3　靈活性需求 126
7.1.4　物理結構需求 126
7.2　設計問題 127
7.2.1　腰際線通信模型 127
7.2.2　物理性能限制 128
7.2.3　流量控制 129
7.2.4　顛簸 130
7.3　事件觸發通信 132
7.3.1　以太網 132
7.3.2　控制器局域網絡 133
7.3.3　用戶數據報協議 133
7.4　速率受限通信 134
7.4.1　令牌協議 134
7.4.2　*小時間槽對齊協議ARINC 629 134
7.4.3　航電全雙工交換以太網 135
7.4.4　音視頻總線 135
7.5　時間觸發通信 136
7.5.1　時間觸發協議 137
7.5.2　時間觸發以太網 138
7.5.3　FlexRay 139
要點回顧 139
文獻注解 140
復習題 140
第8章　功耗和能耗感知 141
8.1　功率與能量 141
8.1.1　基本概念 141
8.1.2　能耗估算 142
8.1.3　熱效應與可靠性 145
8.2　硬件節能技術 147
8.2.1　器件工藝尺寸縮減 147
8.2.2　低功耗硬件設計 148
8.2.3　降低電壓和頻率 148
8.2.4　亞門限邏輯 149
8.3　繫統體繫結構 149
8.3.1　技術無關設計 149
8.3.2　Pollack定律 150
8.3.3　電源門控 151
8.3.4　實時時間與執行時間 152
8.4　軟件技術 152
8.4.1　繫統軟件 153
8.4.2　應用軟件 153
8.4.3　軟件工具 154
8.5　能源 154
8.5.1　電池 154
8.5.2　能量回收 155
要點回顧 155
文獻注解 156
復習題 156
第9章　實時操作繫統 157
9.1　組件間通信 157
9.1.1　技術獨立接口 157
9.1.2　鏈接接口 158
9.1.3　技術相關調試接口 158
9.1.4　通用中間件 158
9.2　任務管理 158
9.2.1　簡單任務 159
9.2.2　觸發器任務 160
9.2.3　復雜任務 161
9.3　時間的雙重作用 161
9.3.1　時間作為數據 162
9.3.2　時間用於控制 163
9.4　任務間交互 163
9.4.1　協調的靜態調度表 164
9.4.2　非阻塞寫入協議 164
9.4.3　信號量操作 165
9.5　進程輸入與輸出 165
9.5.1　模擬量輸入與輸出 166
9.5.2　數字量輸入與輸出 166
9.5.3　中斷 167
9.5.4　容錯的作動器 168
9.5.5　智能儀表 169
9.5.6　物理安裝 170
9.6　協商協議 170
9.6.1　原始數據、測量數據與議定數據 170
9.6.2　語法層次協商 170
9.6.3　語義層次協商 171
9.7　錯誤檢測 171
9.7.1　任務執行時間監視 171
9.7.2　中斷監視 171
9.7.3　兩次執行任務 172
9.7.4　看門狗 172
要點回顧 172
文獻注解 173
復習題 173
**0章　實時調度 174
10.1　調度問題 174
10.1.1　調度算法的分類 174
10.1.2　可調度性測試 175
10.1.3　對手論證 176
10.2　*壞執行時間 177
10.2.1　簡單任務的WCET 177
10.2.2　復雜任務的WCET 179
10.2.3　全時算法 179
10.2.4　應用現狀分析 180
10.3　靜態調度 180
10.3.1　基於搜索的靜態調度 181
10.3.2　增加靜態調度的靈活性 182
10.4　動態調度 183
10.4.1　獨立任務調度 183
10.4.2　非獨立任務調度 184
10.5　其他調度策略 186
10.5.1　分布式繫統中的調度 186
10.5.2　反饋調度 186
要點回顧 187
文獻注解 188
復習題 188
**1章　繫統設計 189
11.1　繫統設計概述 189
11.1.1　設計過程 189
11.1.2　約束條件的作用 190
11.1.3　繫統設計與軟件設計 191
11.2　設計階段 192
11.2.1　目標分析階段 192
11.2.2　需求捕獲階段 193
11.2.3　體繫結構設計階段 193
11.2.4　組件設計階段 193
11.3　設計風格 194
11.3.1　基於模型的設計 194
11.3.2　基於組件的設計 195
11.3.3　體繫結構設計語言 195
11.3.4　對體繫結構分解的檢查 196
11.4　安全關鍵繫統的設計 198
11.4.1　什麼是安全性 198
11.4.2　安全性分析 200
11.4.3　安全案例 202
11.4.4　安全標準 204
11.5　多樣性設計 205
11.5.1　多版本軟件 206
11.5.2　失效安全繫統案例 206
11.5.3　多級繫統 207
11.6　可維護性設計 208
11.6.1　維護成本 208
11.6.2　維護策略 208
11.6.3　軟件維護 209
要點回顧 210
文獻注解 211
復習題 211
**2章　繫統確認 212
12.1　確認與驗證 212
12.2　測試面臨的挑戰 213
12.2.1　可測試性設計 214
12.2.2　測試數據的選擇 214
12.2.3　測試預言 215
12.2.4　繫統演化 216
12.3　基於組件繫統的測試 216
12.3.1　組件提供者 217
12.3.2　組件使用者 217
12.3.3　組件通信 217
12.4　形式化方法 218
12.4.1　形式化方法的實際使用 218
12.4.2　形式化方法的分類 218
12.4.3　形式化方法的益處 219
12.4.4　模型檢測 219
12.5　故障注入 220
12.5.1　軟件實現的故障注入 220
12.5.2　物理故障注入 220
12.5.3　傳感器和作動器失效 221
要點回顧 222
文獻注解 222
復習題 222
**3章　物聯網 224
13.1　物聯網的願景 224
13.2　物聯網的發展動力 225
13.2.1　統一的訪問 225
13.2.2　物流 225
13.2.3　節能 225
13.2.4　物理空間信息安全與功能安全 226
13.2.5　工業 226
13.2.6　醫學 226
13.2.7　生活方式 227
13.3　物聯網的技術問題 227
13.3.1　集成到互聯網 227
13.3.2　命名和標識 227
13.3.3　近場通信 228
13.3.4　物聯網設備能力與雲計算 229
13.3.5　自治組件 229
13.4　RFID 技術 230
13.4.1　概述 230
13.4.2　電子產品代碼 230
13.4.3　RFID標簽 231
13.4.4　RFID閱讀器 231
13.4.5　RFID的信息安全性 231
13.5　無線傳感器網絡 233
要點回顧 234
文獻注解 235
復習題 235
**4章　時間觸發體繫結構 236
14.1　TTA的歷史 236
14.1.1　MARS項目 236
14.1.2　工業TTA原型 237
14.1.3　GENESYS項目 237
14.2　體繫結構風格 238
14.2.1　復雜性管理 238
14.2.2　面向組件 238
14.2.3　一致的通信機制 239
14.2.4　可信性 240
14.2.5　時間感知體繫結構 240
14.3　TTA服務 241
14.3.1　基於組件的服務 241
14.3.2　核心繫統服務 241
14.3.3　可選的繫統服務 242
14.4　時間觸發MPSoC 243
要點回顧 244
文獻注解 245
復習題 245
縮略詞 246
術語定義 248
參考文獻 257