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嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 理論基礎(chǔ)
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嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 理論基礎(chǔ) 版權(quán)信息
- ISBN：9787302634270
- 條形碼：9787302634270 ; 978-7-302-63427-0
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊(cè)數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 理論基礎(chǔ) 本書特色
實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）廣泛應(yīng)用于許多消費(fèi)電子、娛樂產(chǎn)品、家用電器、工業(yè)設(shè)備、醫(yī)療儀器、軍事武器和科研設(shè)備中，在航空航天控制系統(tǒng)、汽車工業(yè)、銀行金融、機(jī)器人系統(tǒng)、安全和電信以及交通控制等安全攸關(guān)領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。到底什么是RTOS？RTOS與通用操作系統(tǒng)到底有什么區(qū)別？本書很好地回答了這些問題。
深入剖析理論知識(shí) 介紹嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）的基本概念、RTOS運(yùn)行的微處理器架構(gòu)（單核和多核處理器）、集中和分布式計(jì)算系統(tǒng)，深入到實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核機(jī)制，詳細(xì)闡述RTOS的調(diào)度方法、通信機(jī)制、存儲(chǔ)管理和資源共享等核心基礎(chǔ)理論知識(shí)。
聯(lián)系實(shí)際系統(tǒng)工程 依托作者豐富的實(shí)時(shí)系統(tǒng)工程和研究經(jīng)驗(yàn)，對(duì)調(diào)度策略進(jìn)行分析，討論RTOS性能測試和相關(guān)分析工具的使用，對(duì)于實(shí)際問題給出解決方法。有助于RTOS相關(guān)開發(fā)人員解決實(shí)際開發(fā)中遇到的一些系統(tǒng)性能問題，特別是時(shí)間相關(guān)的問題。
關(guān)注安全關(guān)鍵系統(tǒng) 專門用一章來討論在安全關(guān)鍵系統(tǒng)中使用RTOS的一些問題。
嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 理論基礎(chǔ) 內(nèi)容簡介
《嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)——理論基礎(chǔ)》首先介紹了嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）的基本概念，包括什么是RTOS、RTOS的組成和結(jié)構(gòu)、為什么要在設(shè)計(jì)中使用RTOS、RTOS運(yùn)行的微處理器架構(gòu)（單核和多核處理器）以及集中和分布式計(jì)算系統(tǒng)； 接著進(jìn)一步深入到RTOS內(nèi)核機(jī)制，詳細(xì)闡述了RTOS的調(diào)度方法、通信機(jī)制、存儲(chǔ)管理和資源共享等RTOS核心基礎(chǔ)理論知識(shí)； 然后作者依托豐富的實(shí)時(shí)系統(tǒng)工程和研究經(jīng)驗(yàn)，對(duì)調(diào)度策略進(jìn)行分析，討論RTOS性能測試和相關(guān)分析工具的使用，對(duì)于實(shí)際問題給出解決方法； 安全關(guān)鍵系統(tǒng)是嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的重要應(yīng)用場景，本書*后專門用一章來討論在安全關(guān)鍵系統(tǒng)中使用RTOS的一些問題，非常具體和實(shí)用。
《嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)——理論基礎(chǔ)》的讀者可以是高等院校相關(guān)專業(yè)的學(xué)生，也可以是想要進(jìn)入軟件領(lǐng)域的工程師、即將進(jìn)入嵌入式領(lǐng)域的軟件工程師，還可以是對(duì)軟件的實(shí)時(shí)系統(tǒng)感興趣的愛好者。
嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 理論基礎(chǔ) 目錄
第1章實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)基礎(chǔ)
1.1背景
1.2開發(fā)高質(zhì)量的軟件
1.3軟件建模
1.4時(shí)間和時(shí)序的重要性
1.5處理多個(gè)任務(wù)
1.6多個(gè)任務(wù)的復(fù)雜情形
1.7中斷作為執(zhí)行引擎——簡單的準(zhǔn)并發(fā)
1.8實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的基本功能
1.9執(zhí)行系統(tǒng)、內(nèi)核和操作系統(tǒng)
1.10基于任務(wù)的軟件設(shè)計(jì)——回顧
1.11回顧
第2章調(diào)度——概念和實(shí)現(xiàn)
2.1簡介
2.2簡單循環(huán)、周期循環(huán)和合作調(diào)度
2.3時(shí)間分片調(diào)度
2.4任務(wù)優(yōu)先級(jí)
2.5使用隊(duì)列
2.6基于優(yōu)先級(jí)的搶占式調(diào)度
2.7任務(wù)隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)——任務(wù)控制塊
2.8進(jìn)程描述符
2.9滴答
2.10優(yōu)先級(jí)和系統(tǒng)響應(yīng)速度
2.11繞過調(diào)度器
2.12代碼共享和重入
2.13運(yùn)行時(shí)行為的不可預(yù)測性
2.14更多關(guān)于任務(wù)的細(xì)節(jié) 2.15回顧 第3章使用互斥機(jī)制控制資源共享 3.1共享資源使用中的問題 3.2使用單個(gè)標(biāo)志實(shí)現(xiàn)互斥 3.3信號(hào)量 3.3.1二值信號(hào)量 3.3.2通用或計(jì)數(shù)信號(hào)量 3.3.3信號(hào)量的限制和缺陷 3.4互斥量 3.5簡單監(jiān)視器 3.6互斥機(jī)制綜述 3.7回顧 第4章資源共享和爭用問題 4.1資源爭用產(chǎn)生的死鎖問題詳解 4.2設(shè)計(jì)無死鎖的系統(tǒng) 4.3防止死鎖 4.3.1允許資源共享 4.3.2允許請(qǐng)求搶占 4.3.3控制資源分配 4.4優(yōu)先級(jí)翻轉(zhuǎn)及任務(wù)阻塞 4.4.1優(yōu)先級(jí)翻轉(zhuǎn)問題 4.4.2基本優(yōu)先級(jí)繼承協(xié)議 4.4.3立即優(yōu)先級(jí)天花板協(xié)議 4.5死鎖預(yù)防和性能問題 4.6回顧 第5章任務(wù)間通信 5.1簡介 5.1.1任務(wù)間通信概述 5.1.2協(xié)同與同步 5.2無數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?wù)交互 5.2.1任務(wù)協(xié)同機(jī)制 5.2.2使用事件標(biāo)志單向同步任務(wù) 5.2.3使用信號(hào)雙向同步任務(wù)
5.3無任務(wù)同步或協(xié)同的數(shù)據(jù)傳輸 5.3.1概述 5.3.2內(nèi)存池 5.3.3隊(duì)列 5.4有數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?wù)同步 5.5回顧 第6章存儲(chǔ)的使用和管理 6.1在嵌入式系統(tǒng)中存儲(chǔ)數(shù)字信息 6.1.1簡介 6.1.2非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 6.1.3易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 6.1.4內(nèi)存設(shè)備——Flash和RAM的簡單比較 6.1.5內(nèi)存設(shè)備——SRAM和DRAM的簡單比較 6.1.6嵌入式系統(tǒng)——存儲(chǔ)設(shè)備結(jié)構(gòu) 6.2存儲(chǔ)的概念與實(shí)現(xiàn) 6.3消除任務(wù)間干擾 6.3.1一種控制內(nèi)存訪問的簡單方法 6.3.2使用內(nèi)存保護(hù)單元控制內(nèi)存訪問 6.3.3使用內(nèi)存管理單元控制內(nèi)存訪問 6.4動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配及其問題 6.4.1內(nèi)存分配與碎片化 6.4.2內(nèi)存分配和泄漏 6.4.3安全的內(nèi)存分配 6.5內(nèi)存管理和固態(tài)驅(qū)動(dòng)器 6.6回顧 第7章多處理器系統(tǒng) 7.1什么是嵌入式多處理器 7.1.1為什么要用多處理器 7.1.2處理器架構(gòu)概述 7.1.3多核處理器——同構(gòu)和異構(gòu)類型 7.1.4多機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 7.2軟件問題——作業(yè)的劃分和分配 7.2.1介紹 7.2.2將軟件構(gòu)建為一組功能 7.2.3將軟件構(gòu)建為一組數(shù)據(jù)處理的操作
7.3軟件控制和執(zhí)行的問題 7.3.1基本的操作系統(tǒng)問題 7.3.2AMP系統(tǒng)的調(diào)度和執(zhí)行 7.3.3SMP系統(tǒng)的調(diào)度和執(zhí)行 7.3.4BMP和混合系統(tǒng)的調(diào)度和執(zhí)行 7.3.5多處理器模式間的比較 7.4回顧 第8章分布式系統(tǒng) 8.1分布式系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) 8.2分布式系統(tǒng)的通信和時(shí)序問題 8.3將軟件映射到分布式系統(tǒng)的硬件上 8.4回顧 第9章調(diào)度策略的分析 9.1概述 9.2基于優(yōu)先級(jí)的非搶占式調(diào)度策略 9.3基于優(yōu)先級(jí)的靜態(tài)搶占調(diào)度策略——概述 9.4基于優(yōu)先級(jí)的靜態(tài)搶占調(diào)度策略——單調(diào)速率調(diào)度 9.5基于優(yōu)先級(jí)的靜態(tài)搶占調(diào)度策略——結(jié)合優(yōu)先級(jí)和重要性的啟發(fā)式方法 9.6基于優(yōu)先級(jí)的動(dòng)態(tài)搶占調(diào)度策略——概述 9.7基于優(yōu)先級(jí)的動(dòng)態(tài)搶占調(diào)度策略——*早截止時(shí)間調(diào)度 9.8基于優(yōu)先級(jí)的動(dòng)態(tài)搶占調(diào)度策略——計(jì)算時(shí)間調(diào)度 9.9基于優(yōu)先級(jí)的動(dòng)態(tài)搶占調(diào)度策略——空閑時(shí)間/松弛度調(diào)度 9.10改善處理器利用率——速率組 9.11調(diào)度策略——*后的解釋 9.12調(diào)度時(shí)序圖——符號(hào)一覽 9.13回顧 第10章操作系統(tǒng)： 基本結(jié)構(gòu)和功能 10.1背景 10.2通過中斷實(shí)現(xiàn)簡單的多任務(wù)處理 10.3超微內(nèi)核 10.4微內(nèi)核 10.5通用的嵌入式RTOS 10.6回顧 第11章RTOS的性能和基準(zhǔn)測試 11.1概述 11.2測量計(jì)算機(jī)性能——基準(zhǔn)測試 11.2.1概述 11.2.2計(jì)算性能基準(zhǔn)測試 11.2.3操作系統(tǒng)性能 11.3處理器系統(tǒng)的時(shí)間開銷 11.4操作系統(tǒng)性能和代表性基準(zhǔn)測試 11.5操作系統(tǒng)性能和綜合基準(zhǔn)測試 11.5.1概述 11.5.2基礎(chǔ)要求 11.5.3測試類別 11.5.4基線(參考)測試數(shù)據(jù) 11.5.5壓力測試方法 11.6回顧 第12章多任務(wù)軟件的測試和調(diào)試 12.1場景引入 12.2測試和開發(fā)多任務(wù)軟件——專業(yè)方法 12.3在目標(biāo)機(jī)內(nèi)測試——實(shí)用工具功能 12.3.1概述 12.3.2使用專用的控制和數(shù)據(jù)采集工具測試RTOS 12.3.3使用片上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方法測試RTOS 12.3.4使用主機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)施測試RTOS 12.4目標(biāo)系統(tǒng)測試——實(shí)用要點(diǎn) 12.4.1介紹 12.4.2測試單個(gè)任務(wù)的并發(fā)性 12.4.3實(shí)現(xiàn)和測試并發(fā)操作 12.5回顧 第13章在關(guān)鍵系統(tǒng)中使用RTOS 13.1關(guān)鍵系統(tǒng)和安全完整性等級(jí)簡介 13.2操作系統(tǒng)問題 13.3RAM使用中的問題及補(bǔ)救措施 13.3.1概述
13.3.2內(nèi)存丟失 13.3.3內(nèi)存耗盡 13.4堆棧使用 13.4.1堆棧使用靜態(tài)分配的RAM 13.4.2改善堆棧可靠性 13.5運(yùn)行時(shí)間問題 13.5.1概述 13.5.2截止時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間問題 13.5.3減少任務(wù)之間的干擾 13.5.4處理不可預(yù)測的功能行為 13.6監(jiān)控和檢測運(yùn)行時(shí)故障 13.6.1看門狗定時(shí)器介紹 13.6.2在單任務(wù)設(shè)計(jì)中使用WDT 13.6.3窗口看門狗定時(shí)器 13.6.4在多任務(wù)設(shè)計(jì)中使用WDT 13.7操作系統(tǒng)與關(guān)鍵分布式應(yīng)用 13.8通過時(shí)間分區(qū)運(yùn)行多個(gè)不同的應(yīng)用 13.9設(shè)計(jì)指南 13.10回顧 第14章結(jié)語 14.1任務(wù)、線程和進(jìn)程 14.1.1概述 14.1.2嵌入式環(huán)境的程序執(zhí)行——入門指導(dǎo) 14.1.3軟件的活動(dòng)、應(yīng)用和任務(wù) 14.1.4單處理器任務(wù)內(nèi)的并發(fā) 14.1.5運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用 14.1.6總結(jié) 14.2RTOS與GPOS的比較 附錄A重要的基礎(chǔ)設(shè)施 A.1處理器間通信 A.2嵌入式系統(tǒng)中的圖形用戶界面 A.3回顧 附錄B參考指南 附錄C縮略語表
2.14更多關(guān)于任務(wù)的細(xì)節(jié) 2.15回顧 第3章使用互斥機(jī)制控制資源共享 3.1共享資源使用中的問題 3.2使用單個(gè)標(biāo)志實(shí)現(xiàn)互斥 3.3信號(hào)量 3.3.1二值信號(hào)量 3.3.2通用或計(jì)數(shù)信號(hào)量 3.3.3信號(hào)量的限制和缺陷 3.4互斥量 3.5簡單監(jiān)視器 3.6互斥機(jī)制綜述 3.7回顧 第4章資源共享和爭用問題 4.1資源爭用產(chǎn)生的死鎖問題詳解 4.2設(shè)計(jì)無死鎖的系統(tǒng) 4.3防止死鎖 4.3.1允許資源共享 4.3.2允許請(qǐng)求搶占 4.3.3控制資源分配 4.4優(yōu)先級(jí)翻轉(zhuǎn)及任務(wù)阻塞 4.4.1優(yōu)先級(jí)翻轉(zhuǎn)問題 4.4.2基本優(yōu)先級(jí)繼承協(xié)議 4.4.3立即優(yōu)先級(jí)天花板協(xié)議 4.5死鎖預(yù)防和性能問題 4.6回顧 第5章任務(wù)間通信 5.1簡介 5.1.1任務(wù)間通信概述 5.1.2協(xié)同與同步 5.2無數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?wù)交互 5.2.1任務(wù)協(xié)同機(jī)制 5.2.2使用事件標(biāo)志單向同步任務(wù) 5.2.3使用信號(hào)雙向同步任務(wù)
5.3無任務(wù)同步或協(xié)同的數(shù)據(jù)傳輸 5.3.1概述 5.3.2內(nèi)存池 5.3.3隊(duì)列 5.4有數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?wù)同步 5.5回顧 第6章存儲(chǔ)的使用和管理 6.1在嵌入式系統(tǒng)中存儲(chǔ)數(shù)字信息 6.1.1簡介 6.1.2非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 6.1.3易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 6.1.4內(nèi)存設(shè)備——Flash和RAM的簡單比較 6.1.5內(nèi)存設(shè)備——SRAM和DRAM的簡單比較 6.1.6嵌入式系統(tǒng)——存儲(chǔ)設(shè)備結(jié)構(gòu) 6.2存儲(chǔ)的概念與實(shí)現(xiàn) 6.3消除任務(wù)間干擾 6.3.1一種控制內(nèi)存訪問的簡單方法 6.3.2使用內(nèi)存保護(hù)單元控制內(nèi)存訪問 6.3.3使用內(nèi)存管理單元控制內(nèi)存訪問 6.4動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配及其問題 6.4.1內(nèi)存分配與碎片化 6.4.2內(nèi)存分配和泄漏 6.4.3安全的內(nèi)存分配 6.5內(nèi)存管理和固態(tài)驅(qū)動(dòng)器 6.6回顧 第7章多處理器系統(tǒng) 7.1什么是嵌入式多處理器 7.1.1為什么要用多處理器 7.1.2處理器架構(gòu)概述 7.1.3多核處理器——同構(gòu)和異構(gòu)類型 7.1.4多機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 7.2軟件問題——作業(yè)的劃分和分配 7.2.1介紹 7.2.2將軟件構(gòu)建為一組功能 7.2.3將軟件構(gòu)建為一組數(shù)據(jù)處理的操作
7.3軟件控制和執(zhí)行的問題 7.3.1基本的操作系統(tǒng)問題 7.3.2AMP系統(tǒng)的調(diào)度和執(zhí)行 7.3.3SMP系統(tǒng)的調(diào)度和執(zhí)行 7.3.4BMP和混合系統(tǒng)的調(diào)度和執(zhí)行 7.3.5多處理器模式間的比較 7.4回顧 第8章分布式系統(tǒng) 8.1分布式系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) 8.2分布式系統(tǒng)的通信和時(shí)序問題 8.3將軟件映射到分布式系統(tǒng)的硬件上 8.4回顧 第9章調(diào)度策略的分析 9.1概述 9.2基于優(yōu)先級(jí)的非搶占式調(diào)度策略 9.3基于優(yōu)先級(jí)的靜態(tài)搶占調(diào)度策略——概述 9.4基于優(yōu)先級(jí)的靜態(tài)搶占調(diào)度策略——單調(diào)速率調(diào)度 9.5基于優(yōu)先級(jí)的靜態(tài)搶占調(diào)度策略——結(jié)合優(yōu)先級(jí)和重要性的啟發(fā)式方法 9.6基于優(yōu)先級(jí)的動(dòng)態(tài)搶占調(diào)度策略——概述 9.7基于優(yōu)先級(jí)的動(dòng)態(tài)搶占調(diào)度策略——*早截止時(shí)間調(diào)度 9.8基于優(yōu)先級(jí)的動(dòng)態(tài)搶占調(diào)度策略——計(jì)算時(shí)間調(diào)度 9.9基于優(yōu)先級(jí)的動(dòng)態(tài)搶占調(diào)度策略——空閑時(shí)間/松弛度調(diào)度 9.10改善處理器利用率——速率組 9.11調(diào)度策略——*后的解釋 9.12調(diào)度時(shí)序圖——符號(hào)一覽 9.13回顧 第10章操作系統(tǒng)： 基本結(jié)構(gòu)和功能 10.1背景 10.2通過中斷實(shí)現(xiàn)簡單的多任務(wù)處理 10.3超微內(nèi)核 10.4微內(nèi)核 10.5通用的嵌入式RTOS 10.6回顧 第11章RTOS的性能和基準(zhǔn)測試 11.1概述 11.2測量計(jì)算機(jī)性能——基準(zhǔn)測試 11.2.1概述 11.2.2計(jì)算性能基準(zhǔn)測試 11.2.3操作系統(tǒng)性能 11.3處理器系統(tǒng)的時(shí)間開銷 11.4操作系統(tǒng)性能和代表性基準(zhǔn)測試 11.5操作系統(tǒng)性能和綜合基準(zhǔn)測試 11.5.1概述 11.5.2基礎(chǔ)要求 11.5.3測試類別 11.5.4基線(參考)測試數(shù)據(jù) 11.5.5壓力測試方法 11.6回顧 第12章多任務(wù)軟件的測試和調(diào)試 12.1場景引入 12.2測試和開發(fā)多任務(wù)軟件——專業(yè)方法 12.3在目標(biāo)機(jī)內(nèi)測試——實(shí)用工具功能 12.3.1概述 12.3.2使用專用的控制和數(shù)據(jù)采集工具測試RTOS 12.3.3使用片上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方法測試RTOS 12.3.4使用主機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)施測試RTOS 12.4目標(biāo)系統(tǒng)測試——實(shí)用要點(diǎn) 12.4.1介紹 12.4.2測試單個(gè)任務(wù)的并發(fā)性 12.4.3實(shí)現(xiàn)和測試并發(fā)操作 12.5回顧 第13章在關(guān)鍵系統(tǒng)中使用RTOS 13.1關(guān)鍵系統(tǒng)和安全完整性等級(jí)簡介 13.2操作系統(tǒng)問題 13.3RAM使用中的問題及補(bǔ)救措施 13.3.1概述
13.3.2內(nèi)存丟失 13.3.3內(nèi)存耗盡 13.4堆棧使用 13.4.1堆棧使用靜態(tài)分配的RAM 13.4.2改善堆棧可靠性 13.5運(yùn)行時(shí)間問題 13.5.1概述 13.5.2截止時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間問題 13.5.3減少任務(wù)之間的干擾 13.5.4處理不可預(yù)測的功能行為 13.6監(jiān)控和檢測運(yùn)行時(shí)故障 13.6.1看門狗定時(shí)器介紹 13.6.2在單任務(wù)設(shè)計(jì)中使用WDT 13.6.3窗口看門狗定時(shí)器 13.6.4在多任務(wù)設(shè)計(jì)中使用WDT 13.7操作系統(tǒng)與關(guān)鍵分布式應(yīng)用 13.8通過時(shí)間分區(qū)運(yùn)行多個(gè)不同的應(yīng)用 13.9設(shè)計(jì)指南 13.10回顧 第14章結(jié)語 14.1任務(wù)、線程和進(jìn)程 14.1.1概述 14.1.2嵌入式環(huán)境的程序執(zhí)行——入門指導(dǎo) 14.1.3軟件的活動(dòng)、應(yīng)用和任務(wù) 14.1.4單處理器任務(wù)內(nèi)的并發(fā) 14.1.5運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用 14.1.6總結(jié) 14.2RTOS與GPOS的比較 附錄A重要的基礎(chǔ)設(shè)施 A.1處理器間通信 A.2嵌入式系統(tǒng)中的圖形用戶界面 A.3回顧 附錄B參考指南 附錄C縮略語表
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