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《实时系统》导读 您是否曾惊叹于汽车刹车系统的瞬间响应？或是好奇于飞行员驾驶舱内仪表盘上跳动的数据如何精准同步？又或者想了解工业自动化生产线上机器人手臂的精确运动是如何实现的？如果这些场景让您心生好奇，那么《实时系统》将为您揭开其背后的核心原理。 本书并非一本关于如何挑选优质藏书的指南，也不是一本探讨文学作品中时间描写的学术论文。相反，它深入探索的是那些对时间有着严格要求的计算系统，也就是我们常说的“实时系统”。这些系统存在于我们生活的方方面面，从简单的家用电器到复杂的航空航天设备，它们共同的特点是必须在规定的时间内完成任务，否则可能导致灾难性的后果。 在《实时系统》的世界里，时间不再是一个模糊的概念，而是成为了一项至关重要的性能指标。我们关注的不是“有没有完成”，而是“有没有在正确的时间完成”。本书将带领您走进一个由任务调度、资源管理、通信协议以及各种保障系统可靠性和可预测性的技术所构建的精密世界。 本书内容概要： 实时系统的基本概念与分类： 我们将首先界定什么是实时系统，并探讨其与通用计算系统的本质区别。您将了解硬实时系统（如核反应堆控制）、软实时系统（如流媒体播放）以及介于两者之间的各种系统类型，并理解它们在时间约束方面的差异及其对系统设计的影响。 任务模型与调度算法： 实时系统的核心在于如何管理和调度大量的并发任务。本书将详细介绍常见的任务模型，如周期性任务、爆发性任务和偶发性任务，以及各种经典的调度算法，包括优先权固定调度（如 Rate Monotonic Scheduling, RMS 和 Deadline Monotonic Scheduling, DMS）和优先权动态调度（如 Earliest Deadline First, EDF）。您将学习如何分析这些算法的性能，理解它们在不同场景下的适用性，并探索如何选择最适合特定实时系统的调度策略，以确保任务在截止时间前得到执行。 实时通信： 在分布式实时系统中，任务之间的有效通信是至关重要的。本书将深入探讨实时通信的挑战，如延迟、抖动和消息丢失，并介绍支持实时通信的各种协议和机制，例如时间触发通信（Time-Triggered Communication）和事件触发通信（Event-Triggered Communication）。您还将了解如何设计和分析实时通信网络的性能，以满足严格的时间要求。 实时操作系统（RTOS）： 实时操作系统是构建实时系统的基石。本书将介绍RTOS的关键特性，如多任务管理、中断处理、进程间通信（IPC）以及实时内核的设计。您将学习RTOS如何为应用程序提供一个可预测和可控的执行环境，以及各种流行的RTOS（如 VxWorks, RTLinux, FreeRTOS）的特点和应用。 实时系统的分析与验证： 确保实时系统满足其时间约束需要一套严谨的分析和验证方法。本书将介绍如何进行最坏情况执行时间（WCET）分析，以及使用响应时间分析（Response Time Analysis）等技术来评估系统的可调度性。此外，我们还将探讨仿真、形式化方法和测试等验证技术，以保证系统在各种条件下都能稳定可靠地运行。 实时系统的设计原则与挑战： 除了核心技术，本书还将探讨实时系统设计中的重要原则，例如可预测性、可靠性、可维护性和资源效率。您将了解在设计和实现实时系统时可能遇到的常见挑战，如中断的优先级管理、共享资源的并发访问、上下文切换的开销以及如何处理时钟漂移等问题。 《实时系统》旨在为读者提供一个全面而深入的视角，理解这些对时间精度有着极致追求的计算系统是如何运作的。无论您是计算机科学的学生、嵌入式系统开发者，还是对高性能计算和自动化技术感兴趣的专业人士，本书都将为您打开一扇通往实时世界的大门，让您洞悉技术背后精妙的运作逻辑。 这本书不会带您遨游于古希腊的哲学思想，也不会探讨如何在日常生活中提高时间利用效率。它所关注的，是那些被精确编程、对时序要求严苛、一旦失之毫厘则谬以千里的数字生命。
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