An Implementation Guide to Real-Time Programming (Yourdon Press computing series) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Prentice Hall

作者:David L. Ripps

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1989-10

价格:USD 65.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780134518732

丛书系列:

图书标签:

• Real-Time Programming
• Embedded Systems
• Software Engineering
• Yourdon Press
• Computer Science
• Programming
• Implementation Guide
• Systems Programming
• Software Development
• Technical Computing

深入理解实时系统的精髓：构建高效、可靠的嵌入式解决方案 这是一本为那些渴望掌握实时系统设计与开发精髓的工程师、程序员以及系统架构师量身打造的权威指南。它将带领您踏上一段深入探索实时编程世界的旅程，从基础概念的建立，到复杂应用的实现，为您提供一套全面、实用的知识体系。本书并非仅仅罗列技术细节，更注重培养您对实时系统设计背后逻辑的深刻理解，以及应对实际工程挑战的策略与技巧。 核心理念与基础构建：奠定坚实根基 本书开篇即直击实时系统的核心——时间。我们将详细阐述什么是实时性，以及它在不同应用场景下的重要性。从硬实时（Hard Real-Time）到软实时（Soft Real-Time），再到固件实时（Firm Real-Time），我们将对这些概念进行深入剖析，帮助您理解不同实时性要求对系统设计的影响。您将学习到如何精确地识别和量化系统的“截止时间”（Deadline），并掌握用于分析和验证这些截止时间的技术，例如最坏情况执行时间（Worst-Case Execution Time, WCET）的估算与界定。 随后，我们将重点关注实时操作系统（RTOS）在整个实时系统架构中的关键作用。您将深入了解 RTOS 的核心组件，包括任务（Task）管理、调度算法（如优先级调度、轮询调度、就绪时间调度等）、中断处理（Interrupt Handling）、进程间通信（Inter-Process Communication, IPC）机制（如信号量、互斥锁、消息队列、事件标志等），以及内存管理（Memory Management）策略。本书将引导您理解不同 RTOS 设计选择所带来的性能差异和适用场景，并提供一套评估和选择适合您项目的 RTOS 的框架。 任务建模与并发设计：驾驭复杂性 在实时系统中，并发性是不可避免的挑战。本书将提供一套系统化的方法来对并发任务进行建模和设计。您将学习如何将复杂的系统分解为一系列独立、可管理的任务，并理解任务之间的依赖关系和交互方式。我们还会深入探讨死锁（Deadlock）、竞态条件（Race Condition）、优先级反转（Priority Inversion）等并发编程中常见的陷阱，并提供切实可行的解决方案和设计模式，以避免这些问题的发生，确保系统的稳定运行。 中断处理与事件驱动：响应敏捷 实时系统的核心优势在于其快速响应外部事件的能力。本书将详细讲解中断的原理、中断服务例程（ISR）的设计以及中断与任务之间的协同工作。您将学习如何编写高效、简洁的 ISR，最大程度地减少中断延迟，并掌握将中断事件转化为系统行为的策略，实现对外部变化的及时响应。此外，我们还将探讨事件驱动（Event-Driven）架构在实时系统中的应用，以及如何利用事件来解耦系统组件，提高系统的灵活性和可维护性。 性能分析与优化：追求极致效率 在资源受限且对时间要求苛刻的实时环境中，性能优化至关重要。本书将提供一系列强大的性能分析工具和技术，帮助您识别系统的瓶颈，并采取有效的优化措施。您将学习如何进行时序分析（Timing Analysis）、负载分析（Load Analysis），以及如何利用性能计数器（Performance Counters）和调试器（Debugger）来深入了解系统的执行情况。我们还将介绍各种常见的性能优化技术，包括代码优化、算法选择、数据结构设计、以及硬件加速等，帮助您在满足实时性要求的同时，最大限度地提升系统效率。 软件架构与设计模式：构建稳健系统 良好的软件架构是构建大型、复杂实时系统的基石。本书将引导您探索适用于实时系统的各种架构风格，例如分层架构（Layered Architecture）、面向对象架构（Object-Oriented Architecture）、以及数据流架构（Dataflow Architecture）等。您将学习如何运用成熟的设计模式来解决重复出现的工程问题，例如状态机模式（State Machine Pattern）、生产者-消费者模式（Producer-Consumer Pattern）、发布-订阅模式（Publish-Subscribe Pattern）等。这些模式不仅能提高代码的可读性和可重用性，更能帮助您构建出易于扩展和维护的稳健系统。 实时通信与网络：连接与协作 在许多实时应用中，系统需要与其他设备或系统进行高效、可靠的通信。本书将深入探讨实时通信协议和网络技术。您将了解串行通信（Serial Communication）、并行通信（Parallel Communication）、以及常见的现场总线（Fieldbus）技术，例如 CAN、Ethernet/IP、PROFINET 等。对于需要网络连接的实时系统，我们还将介绍实时以太网（Real-Time Ethernet）的概念，以及如何在保证实时性的前提下实现可靠的数据传输。 嵌入式系统开发流程：从概念到实现 本书还将为您梳理完整的嵌入式系统开发流程，从需求分析、系统设计、原型开发、代码实现、单元测试、集成测试，到系统调试和部署。您将学习如何有效地管理开发过程中的各个阶段，并掌握适用于实时系统的开发工具和技术，包括交叉编译（Cross-Compilation）、仿真（Simulation）、硬件在环（Hardware-in-the-Loop, HIL）测试等。 安全与可靠性：守护关键应用 对于许多实时系统而言，安全性和可靠性是至关重要的考量因素。本书将探讨如何在实时系统设计中融入安全和可靠性原则。您将学习如何识别潜在的安全威胁，并采取相应的防护措施，例如访问控制、数据加密、以及安全通信协议等。同时，我们还将深入研究容错（Fault Tolerance）技术，例如冗余（Redundancy）、错误检测与纠正（Error Detection and Correction, EDC）、以及失效安全（Fail-Safe）设计，以确保系统在发生故障时仍能保持关键功能的运行，或安全地停止。 特定领域应用与前沿技术：展望未来 本书最后将通过一些典型的实时系统应用案例，来巩固和拓展您所学到的知识。这些案例可能涵盖工业自动化（Industrial Automation）、航空电子（Avionics）、汽车电子（Automotive Electronics）、医疗设备（Medical Devices）、以及物联网（Internet of Things, IoT）等领域。通过这些实例，您将能够更好地理解实时编程在现实世界中的应用价值，并为应对未来更复杂的实时系统挑战做好准备。此外，我们还会简要介绍一些实时系统领域的前沿技术和发展趋势，例如基于模型的设计（Model-Based Design）、人工智能在实时系统中的应用、以及更高级的实时操作系统和调度技术等，激发您对这一领域的持续探索。 总而言之，本书旨在为您提供一个全面、深入且实用的实时编程学习体验。通过掌握本书的内容，您将能够信心十足地设计、开发和维护各种高性能、高可靠性的实时系统，并在竞争激烈的技术领域中脱颖而出。

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