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  • 實時嵌入式繫統 設計原則與工程實踐
    該商品所屬分類:計算機/網絡 -> 操作繫統/繫統開發
    【市場價】
    396-574
    【優惠價】
    248-359
    【作者】 美Xiaocong 
    【所屬類別】 圖書  計算機/網絡  操作繫統/繫統開發  繫統開發 
    【出版社】清華大學出版社 
    【ISBN】9787302455592
    【折扣說明】一次購物滿999元台幣免運費+贈品
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    內容介紹



    開本:16開
    紙張:膠版紙
    包裝:平裝-膠訂

    是否套裝:否
    國際標準書號ISBN:9787302455592
    叢書名:嵌入式繫統經典叢書

    作者:[美]Xiaocong
    出版社:清華大學出版社
    出版時間:2017年01月 


        
        
    "

    編輯推薦
    本書介紹開發實時嵌入式軟件至關重要的三個方面。首先,開發實時嵌入式繫統軟件涉及許多活動,包括需求規格說明、時序分析、體繫架構設計、多任務設計以及跨平臺的測試和調試。本書涵蓋嵌入式軟件開發的全過程,對一些主題進行全面充分的解釋,而對另外一些主題則一筆帶過(例如,調試和測試)。 
    內容簡介
    本書融入了實時繫統、嵌入式繫統和軟件工程的新概念和新主題,為開發實時嵌入式應用軟件描繪了一幅完整的圖像。在本書中,你不僅可以全面地理解與微處理器、中斷和繫統引導過程相關的概念,領略到實時建模和調度的重要性,而且也將學習建模文檔、建模分析、設計模式和標準的一致性等軟件工程實踐。
    本書分為四個部分,幫助你學習嵌入式繫統的關鍵概念;第Ⅰ部分介紹了開發過程,包括微處理器和中斷章節——這是軟件工程師的基本主題;第Ⅱ部分專門介紹了實時繫統的建模技術;第Ⅲ部分討論了軟件體繫架構的設計;第Ⅳ部分檢驗了軟件的實現,並重點關注POSIX兼容的操作繫統。
    主要特色
    ◆ 涵蓋了*的UML標準(UML 2.4)
    ◆ 超過20種具有代表性,可以在一個非常廣泛的實時嵌入式繫統繫列中重用的*的設計模式實踐
    ◆ 在QNX中通過測試的示例代碼,QNX是在行業中廣泛采用的實時操作繫統。
    主要內容
    ◆ 不同嵌入式繫統架構的利弊
    ◆ POSIX實時擴展以及如何開發POSIX兼容的實時應用程序
    ◆ 如何使用實時UML記錄具有時序約束的繫統設計
    ◆ 與跨平臺開發相關的概念以及所面臨的挑戰
    ◆ 多任務設計和任務間通信技術(共享內存對像、消息隊列、管道、信號)
    ◆ 如何使用內核對像(如信號量、互斥體、條件變量)來解決RTOS應用程序資源共享的問題
    ◆ 支持“資源管理器”這個概念的原理,以及如何使用資源管理器實現虛擬文件繫統
    ◆ 實時調度和幾個關鍵算法的基本原則
    作者簡介
          Xiaocong Fan是賓夕法尼亞州立大學計算機和軟件工程學院的副教授。他的研究領域包括軟件工程中的多智能體繫統和形式化方法,以及先進的決策支持繫統。他是一些智能代理繫統(如RCAST和SMMall)的主要設計師。Fan博士是IEEE的高級會員。
    目錄
    第Ⅰ部分 引 言
    第1章 嵌入式繫統和實時繫統導論1
    1.1 嵌入式繫統 3
    1.2 實時繫統 4
    1.2.1 軟實時繫統 4
    1.2.2 硬實時繫統 5
    1.2.3 實時繫統的範圍 6
    1.3 案例分析:雷達繫統 7
    1.4 習題 10
    第2章 跨平臺開發 11
    2.1跨平臺開發流程 11
    2.2 硬件架構 12
    2.3軟件開發 13
    2.3.1軟件設計 13

    第Ⅰ部分  引    言


    第1章  嵌入式繫統和實時繫統導論
    1


    1.1  嵌入式繫統 3


    1.2  實時繫統 4


    1.2.1 
    軟實時繫統 4


    1.2.2 
    硬實時繫統 5


    1.2.3 
    實時繫統的範圍 6


    1.3  案例分析:雷達繫統 7


    1.4  習題 10


    第2章  跨平臺開發 11


    2.1跨平臺開發流程 11


    2.2  硬件架構 12


    2.3軟件開發 13


    2.3.1軟件設計 13


    2.3.2繫統編程語言C/C 13


    2.3.3 
    測試硬件無關模塊 18


    2.4  生成目標映像 18


    2.4.1 
    交叉開發工具鏈 18


    2.4.2 
    可執行和鏈接格式 21


    2.4.3 
    內存映射 26


    2.4.4 
    案例研究:制作QNX映像 28


    2.5  轉移可執行文件對像到


    目標平臺 29


    2.6  在目標繫統上的集成測試
    30


    2.7  繫統生產 30


    2.8  習題 31


    第3章  微處理器入門 33


    3.1  微處理器簡介 33


    3.1.1 
    常用的微處理器 33


    3.1.2 
    微處理器特性 35


    3.2 
    PIC18F8720微型芯片 38


    3.2.1 
    存儲器組織 39


    3.2.2 
    字寫模式 41


    3.2.3 
    字節選擇模式 43


    3.2.4 
    字節寫模式 45


    3.3 
    Intel 8086 46


    3.3.1 
    存儲器組織 47


    3.3.2 
    獨立的I/O地址空間 48


    3.3.3 
    存儲器地址空間 50


    3.3.4 
    等待狀態 52


    3.4 
    Intel Pentium 53


    3.4.1 
    總線狀態轉換 56


    3.4.2 
    存儲器組織 60


    3.5 
    ARM926EJ-S 61


    3.6  習題 64


    第4章  中斷 67


    4.1  中斷導論 67


    4.2  外部中斷 67


    4.2.1 
    非向量中斷 68


    4.2.2 
    PIC和向量中斷 69


    4.3  軟件中斷 74


    4.4  內部中斷 75


    4.5 
    ISR的設計模式 75


    4.5.1 
    一般的ISR設計模式 75


    4.5.2 
    具有服務器任務的ISR 76


    4.5.3 
    ISR鏈 77


    4.5.4 
    ISR級聯 78


    4.5.5 
    與ISR進行數據共享 79


    4.6  中斷響應時間 81


    4.7  案例分析:x86 82


    4.7.1 
    硬件中斷 84


    4.7.2 
    綜合彙總 85


    4.8  案例研究:ARM處理器 86


    4.8.1 
    硬件中斷 87


    4.8.2 
    綜合彙總 90


    4.9  習題 91


    第5章  嵌入式繫統的引導過程 93


    5.1  繫統引導加載程序 93


    5.2  繫統的引導過程 94


    5.2.1 
    加載嵌入式軟件 94


    5.2.2 
    準備執行嵌入式軟件 95


    5.3  案例研究:AT91SAM9G45


    引導過程 96


    5.4  加載嵌入在操作繫統映像中的


    ELF目標文件 96


    5.5  案例研究:基於QNX嵌入式


    繫統的引導過程 97


    5.6 習題 99


    第Ⅱ部分  實時繫統建模


    第6章  UML結構建模基礎 103


    6.1  統一建模語言 103


    6.2  類圖和類建模 104


    6.2.1 
    類 106


    6.2.2 
    實例層次的關繫 109


    6.2.3 
    依賴關繫 121


    6.2.4 
    泛化關繫 125


    6.3  類建模原則 128


    6.3.1 
    模型演化 128


    6.3.2 
    子類化 130


    6.3.3 
    小信息冗餘 131


    6.3.4 
    重構 134


    6.4  對像圖 137


    6.5  包圖 138


    6.5.1 
    包引入 138


    6.5.2 
    包合並 139


    6.6  習題 141


    第7章  UML體繫架構建模 143


    7.1  體繫架構的抽像層次 143


    7.2 
    UML結構圖 144


    7.3  建模組件 148


    7.4  子繫統建模 150


    7.5  完整繫統建模 153


    7.6  部署圖 154


    7.7  習題 155


    第8章  UML行為建模的基礎 157


    8.1  用例圖和用例建模 157


    8.1.1 
    用例圖 157


    8.1.2 
    用例描述 160


    8.1.3 
    用例層次 161


    8.2  序列圖 162


    8.3  活動圖 167


    8.4  習題 171


    第9章  UML中有狀態行為的建模 173


    9.1  狀態機圖的基礎 173


    9.1.1 
    狀態 173


    9.1.2 
    轉移和事件 174


    9.1.3 
    偽狀態 175


    9.1.4 
    用狀態機對網絡協議建模 176


    9.2  復合狀態 178


    9.2.1 
    進入點、退出點與歷史 179


    9.2.2 
    並發 180


    9.3  狀態行為的繼承 181


    9.4  有狀態對像時序圖 183


    9.5  舉例:雷達繫統有狀態行為


    的建模 184


    9.5.1 
    收發機建模 185


    9.5.2 
    鏈路驅動器的建模 186


    9.5.3 
    指揮消息器的建模 188


    9.6  習題 189


    第10章  實時UML:通用資源


    建模 191


    10.1 
    實時UML配置文件 191


    10.2 
    資源建模 194


    10.2.1 
    UML核心資源模型 195


    10.2.2 
    動作和動作執行 196


    10.2.3 
    受保護資源的UML構


    造型 197


    10.2.4 
    資源使用 199


    10.2.5 
    資源-客戶圖 200


    10.3 
    時間建模 201


    10.3.1 
    時間觀念 201


    10.3.2 
    定時裝置 202


    10.3.3 
    時間建模構造型 204


    10.4 
    並發建模 206


    10.5 
    習題 209


    第11章  實時UML:模型分析 211


    11.1 
    時序約束的啟發 211


    11.2 
    RT-UML配置文件可調度性


    建模子配置文件 214


    11.2.1 
    RT-UML配置文件中的可


    調度性概念 214


    11.2.2 
    可調度性構造型 219


    11.2.3 
    使用可調度性子配置


    文件 221


    11.3 
    RT-UML配置文件性能建模


    子配置文件 223


    11.3.1 
    RT-UML配置文件中的性


    能概念 223


    11.3.2 
    性能構造型 225


    11.3.3 
    使用性能子配置文件 227


    11.4 
    習題 231


    第Ⅲ部分  實時繫統設計


    第12章  實時嵌入式繫統軟件


    架構 237


    12.1 
    實時任務 237


    12.1.1 
    壞情況下的任務執行


    時間 238


    12.1.2 
    任務規範 239


    12.1.3 
    任務時序圖 239


    12.1.4 
    壞情況下的響應時間 241


    12.1.5 
    任務實現 242


    12.2 
    輪詢架構 242


    12.2.1 
    案例研究:體溫計 242


    12.2.2 
    通用輪詢架構 250


    12.2.3 
    壞情況下的事件響應


    時間 253


    12.3 
    帶有中斷的輪詢 254


    12.3.1 
    案例研究:西蒙遊戲 254


    12.3.2 
    通用架構 257


    12.3.3 
    壞情況下的事件響應


    時間 259


    12.4 
    基於隊列的架構 260


    12.4.1 
    非搶占式FIFO隊列 261


    12.4.2 
    非搶占式優先隊列 262


    12.5 
    習題 264


    第13章  POSIX和RTOS 267


    13.1 
    POSIX簡介 267


    13.1.1 
    POSIX進程和線程 268


    13.1.2 
    POSIX實時擴展 269


    13.1.3 
    POSIX的兼容性和一


    致性 275


    13.2 
    任務的靜態結構和動態


    行為 276


    13.2.1 
    一般任務結構 276


    13.2.2 
    任務狀態轉移 278


    13.3 
    實時操作繫統 279


    13.4 
    POSIX實時調度策略 282


    13.4.1 
    FIFO調度策略 282


    13.4.2 
    輪詢調度策略 283


    13.4.3 
    偶發服務器調度策略 284


    13.5 
    其他實時調度策略 286


    13.5.1 
    小松弛度優先 286


    13.5.2 
    早截止期限優先 287


    13.5.3 
    截止期限單調分配的


    調度 288


    13.5.4 
    速率單調分配的調度 288


    13.6 
    習題 289


    第14章  多任務 291


    14.1 
    多任務簡介 291


    14.2 
    多任務設計 292


    14.2.1 
    任務標識 292


    14.2.2 
    任務轉換 295


    14.2.3 
    任務參數估計 299


    14.3 
    多任務資源共享 301


    14.3.1 
    資源死鎖 301


    14.3.2 
    優先級反轉 302


    14.4 
    解決資源死鎖 304


    14.4.1 
    死鎖預防 304


    14.4.2 
    死鎖檢測 304


    14.4.3 
    死鎖避免 305


    14.5 
    解決優先級反轉 307


    14.5.1 
    優先級繼承協議 307


    14.5.2 
    鎖協議 309


    14.5.3 
    優先級天花板協議 310


    14.6 
    習題 312


    第15章  實時調度:時鐘驅動


    方式 315


    15.1 
    周期性調度簡介 315


    15.1.1 
    若干假設 315


    15.1.2 
    可搶占的非周期作業 316


    15.2 
    點對點時鐘驅動調度 317


    15.2.1 
    點對點時鐘驅動調度


    程序 318


    15.2.2 
    執行開銷 319


    15.3 
    基於幀的調度 320


    15.3.1 
    幀尺寸的約束 320


    15.3.2 
    健壯的基於幀的調度 323


    15.3.3 
    基於幀的調度程序 324


    15.4 
    調度非周期作業 325


    15.5 
    拆分任務 328


    15.6 
    習題 330


    第16章  實時調度:速率單調


    方式 331


    16.1 
    優先級分配 331


    16.2 
    RMA原則 332


    16.3 
    速率單調分析 335


    16.4 
    完成時間測試 336


    16.5 
    周期變換 339


    16.6 
    通用的可調度性分析 342


    16.6.1 
    具有阻塞時間項的任務 342


    16.6.2 
    具有更早截止時間的


    任務 346


    16.6.3 
    示例 347


    16.6.4 
    優先級相同的任務 350


    16.7 
    習題 351


    第17章  實時調度:偶發服務器


    程序 355


    17.1 
    偶發任務
    355


    17.2 
    偶發服務器程序 356


    17.2.1 
    偶發服務器程序的相關


    任務設計 356


    17.2.2 
    驗收測試 358


    17.3 
    樸素偶發服務器程序 360


    17.3.1 
    任務設計 361


    17.3.2 
    驗收測試 361


    17.4 
    固定優先級的偶發服務器


    程序 362


    17.5 
    具有動態優先級的偶發


    服務器程序 368


    17.6 
    習題 371


    第IV部分  實現模式


    第18章  資源共享 375


    18.1 
    共享變量 375


    18.2 
    共享的內存 378


    18.2.1 
    映射文件對像 380


    18.2.2 
    共享的內存對像 382


    18.3 
    信號量 384


    18.3.1 
    任務同步 385


    18.3.2 
    流控制 387


    18.3.3 
    資源保護 387


    18.3.4 
    信號量相關的POSIX


    函數 389


    18.3.5 
    信號量示例 390


    18.4 
    互斥體 397


    18.4.1 
    互斥體使用模式 398


    18.4.2 
    互斥體相關的POSIX


    函數 400


    18.4.3 
    使用互斥體的例子 401


    18.5 
    條件變量 404


    18.5.1 
    柵欄同步 405


    18.5.2 
    生產者-消費者模式 410


    18.5.3 
    讀-寫鎖 414


    18.6 
    習題 418


    第19章  任務間通信:消息隊列
    421


    19.1 
    消息隊列簡介 421


    19.2 
    消息隊列靜態結構和動態


    轉移 421


    19.3 
    消息隊列使用模式 424


    19.3.1 
    單向通信 424


    19.3.2 
    確認-單向通信 425


    19.3.3 
    雙向通信 426


    19.3.4 
    客戶端-服務器之間的


    通信 427


    19.4 
    與消息隊列相關的POSIX


    函數 430


    19.5 
    使用消息隊列的例子 432


    19.6 
    習題 437


    第20章  任務間通信:管道 439


    20.1 
    管道簡介 439


    20.2 
    管道的靜態結構和動態


    狀態轉移 439


    20.3 
    管道使用模式 442


    20.4 
    與管道相關的POSIX函數 442


    20.4.1 
    多個作者和讀者 444


    20.4.2 
    在管道上POSIX的選擇


    操作 445


    20.5 
    使用管道的示例 446


    20.6 
    習題 451


    第21章  任務間通信:發送信號
    453


    21.1 
    POSIX信號簡介 453


    21.2 
    信號處理 455


    21.3 
    信號向量表和處理程序 455


    21.4 
    POSIX信號函數 456


    21.5 
    POSIX信號的QNX實現 457


    21.5.1 
    示例:在不同進程中處理


    信號 457


    21.5.2 
    示例:控制任務服務器 460


    21.6 
    來自ISR的自旋鎖和中斷


    事件 463


    21.6.1 
    POSIX自旋鎖 463


    21.6.2 
    QNX事件結構 464


    21.6.3 
    QNX應用程序的中斷


    處理 465


    21.6.4 
    示例:來自ISR的中斷


    事件 466


    21.7 
    QNX脈衝 473


    21.7.1 
    QNX同步消息傳遞 473


    21.7.2 
    QNX異步脈衝發生機制 476


    21.7.3 
    分層消息傳遞模式 478


    21.7.4 
    消息接收者的優先級


    繼承 478


    21.7.5 
    示例:簡單的計時管


    理器 479


    21.8 
    習題 488


    第22章  軟件計時器管理 489


    22.1 
    硬件計時器和軟件計時器 489


    22.2 
    軟件計時管理器 491


    22.2.1 
    鏈接到專用計時器ISR 492


    22.2.2 
    使用OS計時器 492


    22.3 
    計時輪 493


    22.3.1 
    精度誤差 495


    22.3.2 
    寬範圍計時器 497


    22.4 
    分層計時輪 497


    22.4.1 
    計時輪參考上下文和計時


    器管理 498


    22.4.2 
    實現 500


    22.5 
    習題 502


    第23章  QNX資源管理 505


    23.1 
    QNX資源管理簡介 505


    23.2 
    資源管理器體繫架構 506


    23.2.1 
    控制結構 507


    23.2.2 
    關鍵數據結構 508


    23.3 
    示例1:作為資源管理器的


    計算器 508


    23.3.1 
    上層結構 509


    23.3.2 
    處理來自客戶端的消息 510


    23.3.3 
    注冊到進程管理器 517


    23.3.4 
    使用資源管理器 518


    23.4 
    示例2:設備驅動程序 520


    23.4.1 
    操縱杆 520


    23.4.2 
    LED指示燈 521


    23.4.3 
    基於輪詢的輸入事件


    檢測 523


    23.5 
    習題 526


    參考文獻 527


    縮略語 531


     

    前言
    嵌入式繫統是在一個較大的繫統中設計以執行專用功能的電子繫統。實時繫統為在臨界事件的壞情況下的響應時間提供了保證,同時為非臨界事件提供了可接受的一般情況下的響應時間。當實時繫統設計成為一個嵌入式組件時,這個組件就稱為實時嵌入式繫統,此繫統廣泛地應用在消費、工業、醫療和軍事方面。隨著我們的日常生活越來越依賴於嵌入式技術,近幾年來,對具有開發實時嵌入式軟件技能集的工程師的需求大幅增長。結果是,培養學生在嵌入式軟件的設計和實現方面的能力變得日益重要。本書專門為高年級本科生或攻讀軟件工程、計算機工程或相關學科的研究生撰寫,但也有益於專注嵌入式軟件開發的在職工程師。本書采用了協同合作的方法,引進了實時繫統、嵌入式繫統和軟件開發原則的概念和主題。讀者不僅可以深入了解有關微處理器、中斷和跨平臺開發流程的概念,意識到實時建模和調度的重要性,並且可以得到良好的軟件工程實踐的訓練,這些實踐包括建模文檔、建模分析、設計模式和繫統標準的一致性。本書介紹開發實時嵌入式軟件至關重要的三個方面。首先,開發實時嵌入式繫統軟件涉及許多活動,包括需求規格說明、時序分析、體繫架構設計、多任務設計以及跨平臺的測試和調試。本書涵蓋嵌入式軟件開發的全過程,對一些主題進行全面充分的解釋,而對另外一些主題則一筆帶過(例如,調試和測試)。具體來說,本書繫統地介紹各種嵌入式軟件架構,專注於實時操作繫統,這是在大型實時操作繫統中采用的的架構。此外,我們選擇性地強調可重復使用的設計解決方案。如表0.1所示,本書介紹許多設計模式,這些設計模式代表了在廣泛的實時嵌入式繫統中可重用的實踐。表0.1 設計模式總結類 別 模 式 名 書 中 位 置      嵌入式繫統是在一個較大的繫統中設計以執行專用功能的電子繫統。實時繫統為在臨界事件的壞情況下的響應時間提供了保證,同時為非臨界事件提供了可接受的一般情況下的響應時間。當實時繫統設計成為一個嵌入式組件時,這個組件就稱為實時嵌入式繫統,此繫統廣泛地應用在消費、工業、醫療和軍事方面。隨著我們的日常生活越來越依賴於嵌入式技術,近幾年來,對具有開發實時嵌入式軟件技能集的工程師的需求大幅增長。結果是,培養學生在嵌入式軟件的設計和實現方面的能力變得日益重要。本書專門為高年級本科生或攻讀軟件工程、計算機工程或相關學科的研究生撰寫,但也有益於專注嵌入式軟件開發的在職工程師。本書采用了協同合作的方法,引進了實時繫統、嵌入式繫統和軟件開發原則的概念和主題。讀者不僅可以深入了解有關微處理器、中斷和跨平臺開發流程的概念,意識到實時建模和調度的重要性,並且可以得到良好的軟件工程實踐的訓練,這些實踐包括建模文檔、建模分析、設計模式和繫統標準的一致性。本書介紹開發實時嵌入式軟件至關重要的三個方面。首先,開發實時嵌入式繫統軟件涉及許多活動,包括需求規格說明、時序分析、體繫架構設計、多任務設計以及跨平臺的測試和調試。本書涵蓋嵌入式軟件開發的全過程,對一些主題進行全面充分的解釋,而對另外一些主題則一筆帶過(例如,調試和測試)。具體來說,本書繫統地介紹各種嵌入式軟件架構,專注於實時操作繫統,這是在大型實時操作繫統中采用的的架構。此外,我們選擇性地強調可重復使用的設計解決方案。如表0.1所示,本書介紹許多設計模式,這些設計模式代表了在廣泛的實時嵌入式繫統中可重用的實踐。表0.1  設計模式總結類    別 模  式  名 書 中 位 置



          ISR ISR-Pattern-minISR-Pattern-server中斷鏈中斷級聯中斷禁用雙緩衝兌現個請求 第4.5.1節第4.5.2節第4.5.3節中的圖4.7第4.5.4節中的圖4.9第4.5.5節中的圖4.11第4.5.5節中的圖4.12第12.3.2節中的圖12.17子類化 抽像-發生泛化層次 第6.3.3節中的圖6.25第6.3.4節中的圖6.27(續表)  類    別 模  式  名 書 中 位 置軟件架構 輪詢DAS 第12.2.2節中的圖 12.10 帶有中斷的輪詢 第12.3.2節中的圖 12.16 FIFO 隊列 第12.4.1節中的圖 12.20 優先級隊列 第12.4.2節中的圖 12.21 串行端口設計模式 第14.2.2節中的圖 14.5靜態任務調度器 基於時鐘基於幀計時輪 第15.2節第15.3節第22.3節信號量/互斥體 會合同步模式多實例資源保護模式 第18.3.1節中的圖 18.8第18.4.1節中的圖 18.19條件變量 柵欄同步模式生產者-消費者模式讀-寫鎖模式 第18.5.1節中的圖 18.24  第18.5.2節中的圖 18.27第18.5.3節中的圖 18.30消息隊列 單向排隊模式 第19.3.1節中的圖 19.5   確認-單向排隊模式雙向排隊模式 第19.3.2節中的圖 19.6第19.3.3節中的圖 19.7 客戶端-服務器排隊模式 第19.3.4節中的圖 19.10 管道 單向管道模式雙向管道模式 第20.3節中的圖 20.4第20.3節中的圖 20.4死鎖避免 分層消息傳遞模式 第21.7.3節中的圖 21.8  DAS,檢測-確認-服務;FIFO,先進先出;ISR,中斷服務例程
    其次,統一建模語言(Unified Modeling Language,UML)是用於指定、可視化、構造和文檔化軟件繫統的圖形語言。在各種工程問題中,從單進程的嵌入式繫統和單機用戶應用程序到並發分布式繫統,UML都發揮著重大的作用。本書詳細描述編寫本書時的UML標準:UML 2.4。整本書中,UML圖同時用於繫統設計和概念說明。特別是,我們詳細介紹了UML實時配置文件,這樣學生可以學習如何以專業的方式記錄他們的實時繫統設計。另外,POSIX(即“可移植操作繫統接口”)是開放性的操作繫統接口標準,在各種Unix操作繫統變體之間用於開發互操作性和可移植性好的應用程序。構建在實時操作繫統上的軟件繫統可以很容易地移植到其他POSIX兼容的操作繫統上。本書使用的是POSIX.1-2008(2013年版)。本書中涵蓋的操作繫統實現和概念與POSIX.1 -2008標準完全兼容。書中提供的示例代碼已在工業界廣泛采用的操作繫統QNX中測試。由於QNX是POSIX兼容的,因此在不改變源代碼的情況下,也可以在另一個POSIX兼容的操作繫統中編譯並執行程序。簡單而言,本書由以下4部分組成:● 第Ⅰ部分專門介紹實時嵌入式繫統和迭代開發過程的基礎知識。雖然我們重點放在軟件方面,但完全與底層硬件隔離既不可行、也不可取。由於這個原因,這個部分也包含微處理器和中斷兩個章節——這是希望構建嵌入式繫統軟件工程師的基本主題。● 第Ⅱ部分專門講述實時繫統的建模技術。具體來說,我們介紹UML所涵蓋的建模工具——UML是在學術界和軟件工業中普遍接受的一個標準。此外,我們介紹實時UML——指定繫統模型中與實時相關約束的配置文件。全書一致地使用了UML圖來說明關鍵的概念和設計模式。● 第Ⅲ部分專門討論實時嵌入式繫統的軟件架構設計。我們開始於通用架構,這帶領我們來到了復雜的架構——實時操作繫統。然後,我們的焦點切換到多任務和實時調度——這是每一個實時嵌入式繫統設計師都要解決的兩個關鍵問題。● 第Ⅳ部分專門講解繫統實施。我們特別專注於在POSIX兼容的操作繫統中可用的機制;這個方法意味著本書中給出的設計/實施模式也適用於其他POSIX兼容的操作繫統。這4個部分共有23個章節。在一個學期的課程中,教師可以為學生講授感興趣的部分章節。例如,在第3章中,為了在一個或兩個課時中完成授課,可以跳過一些微處理器類型。如果在軟件工程原則的預修課程中學過UML基礎建模概念,那麼第6章、第7章和第8章可用於自我閱讀的任務或僅用作參考。根據不同的學生對操作繫統基本概念的熟悉程度,在第Ⅳ部分中提到的一些主題(例如,消息隊列、管道和信號),教師可以因材施教。為了幫助教師和學生使用這本書,在Elsevier指南網站http://booksite.elsevier.com/ 9780128015070中,我們提供了補充包,其中包括PPT講義和源代碼。掃封底的二維碼也可以下載PPT講義和源代碼。在本書中,未能涵蓋實時嵌入式繫統的每一個重大主題。在決定哪些主題適合軟件工程師、哪些需要重點強調、哪些需要省略方面,這已是我能做出的好判斷。對於不同的觀點,確實感興趣的讀者可以參考其他課本。鼓勵和歡迎來自同行的意見。請隨時發送建議到Xiaocong Fan, Behrend College, Pennsylvania State University, Erie, PA 16563, USA (e-mail: xfan@psu.edu)。我期待聽到讀者使用本書的反饋。
     
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