實(shí)時(shí)系統(tǒng)軟件基礎(chǔ)

第1章  引言                  
 1. 1  什么是實(shí)時(shí)系統(tǒng)                  
 1. 2  實(shí)時(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)                  
 1. 3  分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)的引入                  
 1. 4  分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)                  
 1. 5  分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)存在的問(wèn)題                  
 1. 6  實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是實(shí)時(shí)系統(tǒng)軟件的基礎(chǔ)                  
                   
 第2章  實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)概述                  
 2. 1  實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的功能                  
 2. 1. 1  系統(tǒng)資源的管理者                  
 2. 1. 2  硬件功能的擴(kuò)充                  
 2. 2  系統(tǒng)調(diào)用命令                  
 2. 2. 1  實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)與實(shí)時(shí)任務(wù)的接口                  
 2. 2. 2  監(jiān)控態(tài)與用戶(hù)態(tài)                  
 2. 2. 3  中斷和中斷處理                  
 2. 2. 4  系統(tǒng)調(diào)用命令的實(shí)現(xiàn)                  
 2. 3  用戶(hù)實(shí)時(shí)應(yīng)用系統(tǒng)的建立和啟動(dòng)                  
 2. 3. 1  "ROOT"任務(wù)和"IDLE"任務(wù)                  
 2. 3. 2  "BACKGROUND"任務(wù)和"IDLE"任務(wù)                  
 2. 4  實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)                  
 2. 4. 1  整體式模型                  
 2. 4. 2  客戶(hù)／服務(wù)器模型                  
                   
 第3章  實(shí)時(shí)任務(wù)管理                  
 3. 1  實(shí)時(shí)任務(wù)的概念                  
 3. 1. 1  用順序執(zhí)行的程序?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)應(yīng)用系統(tǒng)                  
 3. 1. 2  用并發(fā)執(zhí)行的任務(wù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)應(yīng)用系統(tǒng)                  
 3. 1. 3  實(shí)時(shí)任務(wù)的分解                  
 3. 1. 4  實(shí)時(shí)任務(wù)的狀態(tài)                  
 3. 1. 5  任務(wù)控制塊TCB                  
 3. 1. 6  操作任務(wù)隊(duì)列和任務(wù)狀態(tài)的幾個(gè)函數(shù)                  
 3. 2  實(shí)時(shí)任務(wù)的調(diào)度                  
 3. 2. 1  速率單調(diào)算法                  
 3. 2. 2  截止期最早優(yōu)先算法                  
 3. 2. 3  可達(dá)截止期最早優(yōu)先算法                  
 3. 2. 4  最小裕度算法                  
 3. 2. 5  其他的實(shí)時(shí)調(diào)度算法                  
 3. 2. 6  實(shí)時(shí)任務(wù)的可調(diào)度性                  
 3. 3  實(shí)時(shí)任務(wù)的管理                  
 3. 3. 1  實(shí)時(shí)任務(wù)的建立                  
 3. 3. 2  實(shí)時(shí)任務(wù)的啟動(dòng)                  
 3. 3. 3  實(shí)時(shí)任務(wù)的重新啟動(dòng)                  
 3. 3. 4  實(shí)時(shí)任務(wù)的暫停運(yùn)行                  
 3. 3. 5  實(shí)時(shí)任務(wù)階恢復(fù)運(yùn)行                  
 3. 3. 6  實(shí)時(shí)任務(wù)的退出運(yùn)行                  
 3. 3. 7  返回碼的處理                  
 3. 3. 8  其他任務(wù)管理的系統(tǒng)調(diào)用命令                  
 3. 4  實(shí)時(shí)任務(wù)的通信. 同步和互斥問(wèn)題                  
 3. 4. 1  臨界區(qū)                  
 3. 4. 2  生產(chǎn)者-消費(fèi)者問(wèn)題                  
 3. 5  信號(hào)量                  
 3. 5. 1  信號(hào)量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)                  
 3. 5. 2  信號(hào)量的建立                  
 3. 5. 3  信號(hào)量的操作                  
 3. 5. 4  信號(hào)量的刪除                  
 3. 5. 5  利用信號(hào)量進(jìn)行互斥控制                  
 3. 5. 6  利用信號(hào)量解決生產(chǎn)者和消費(fèi)者問(wèn)題                  
 3. 6  消息傳遞和郵箱通信                  
 3. 6. 1  消息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)                  
 3. 6. 2  消息的發(fā)送                  
 3. 6. 3  消息的接收                  
 3. 6. 4  郵箱和郵箱通信                  
 3. 6. 5  郵箱的建立                  
 3. 6. 6  郵件的發(fā)送和接收                  
 3. 6. 7  撤消郵箱                  
 3. 6. 8  利用郵箱通信解決生產(chǎn)者-消費(fèi)者問(wèn)題                  
 3. 7  事件                  
 3. 7. 1  事件和事件組                  
 3. 7. 2  事件及事件組的建立和撤消                  
 3. 7. 3  事件的接收和發(fā)送                  
 3. 7. 4  事件的應(yīng)用例子                  
 3. 7. 5  事件中斷                  
 3. 7. 6  事件中斷的實(shí)現(xiàn)機(jī)制                  
 3. 7. 7  事件中斷服務(wù)程序及中斷屏蔽的設(shè)置                  
 3. 7. 8  事件中斷的發(fā)生及從事件中斷服務(wù)程序返回                  
                   
 第4章  時(shí)鐘管理                  
 4. 1  定時(shí)器硬件                  
 4. 2  時(shí)鐘管理功能                  
 4. 3  時(shí)鐘中斷和時(shí)鐘任務(wù)                  
 4. 3. 1  時(shí)鐘中斷處理程序                  
 4. 3. 2  時(shí)鐘任務(wù)                  
 4. 4  系統(tǒng)日歷時(shí)間的維護(hù)                  
 4. 4. 1  日歷時(shí)間的獲取                  
 4. 4. 2  日歷時(shí)間的維護(hù)                  
 4. 4. 3  系統(tǒng)日歷時(shí)間的實(shí)現(xiàn)                  
 4. 4. 4  系統(tǒng)時(shí)鐘和實(shí)際時(shí)鐘的同步                  
 4. 4. 5  時(shí)鐘同步時(shí)的時(shí)間補(bǔ)償                  
 4. 5  軟件定時(shí)器                  
 4. 5. 1  軟件定時(shí)器的組織                  
 4. 5. 2  時(shí)鐘任務(wù)中的消息傳遞                  
 4. 5. 3  時(shí)鐘任務(wù)的實(shí)現(xiàn)                  
 4. 5. 4  內(nèi)核的處理                  
                   
 第5章  存儲(chǔ)器管理                  
 5. 1  內(nèi)存管理概述                  
 5. 2  存儲(chǔ)器空間的管理和分配算法                  
 5. 2. 1  使用位圖的內(nèi)存管理                  
 5. 2. 2  使用鏈表的內(nèi)存管理                  
 5. 2. 3  使用鏈表的內(nèi)存空間分配算法                  
 5. 3  實(shí)時(shí)任務(wù)的數(shù)據(jù)段                  
 5. 3. 1  實(shí)時(shí)任務(wù)的數(shù)據(jù)段管理                  
 5. 3. 2  數(shù)據(jù)段的分配                  
 5. 3. 3  數(shù)據(jù)段的釋放                  
 5. 4  分頁(yè)存儲(chǔ)管理                  
 5. 4. 1  分頁(yè)原理                  
 5. 4. 2  分頁(yè)存儲(chǔ)管理的實(shí)現(xiàn)                  
 5. 4. 3  分頁(yè)管理的虛擬存儲(chǔ)器                  
 5. 4. 4  先進(jìn)先出的頁(yè)面交換算法                  
 5. 4. 5  最近最久未用的頁(yè)面交換算法                  
 5. 5  分段存儲(chǔ)管理                  
 5. 5. 1  分段原理                  
 5. 5. 2  分段存儲(chǔ)管理的實(shí)現(xiàn)                  
 5. 5. 3  段頁(yè)式的存儲(chǔ)管理                  
                   
 第6章  設(shè)備管理                  
 6. 1  外部設(shè)備概述                  
 6. 1. 1  外部設(shè)備的操作                  
 6. 1. 2  外部設(shè)備的分類(lèi)                  
 6. 2  外部設(shè)備的軟件結(jié)構(gòu)                  
 6. 2. 1  設(shè)備管理軟件的設(shè)計(jì)問(wèn)題                  
 6. 2. 2  設(shè)備描述符                  
 6. 2. 3  用戶(hù)空間中的數(shù)據(jù)輸入輸出處理程序                  
 6. 2. 4  設(shè)備分派程序                  
 6. 2. 5  設(shè)備管理程序                  
 6. 2. 6  設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序                  
 6. 2. 7  設(shè)備中斷程序                  
 6. 2. 8  設(shè)備輸入輸出的緩沖                  
 6. 3  設(shè)備管理的實(shí)現(xiàn)過(guò)程                  
 6. 3. 1  系統(tǒng)調(diào)用命令的執(zhí)行過(guò)程                  
 6. 3. 2  設(shè)備分派程序                  
 6. 4  打印機(jī)輸出                  
 6. 4. 1  打印機(jī)接口                  
 6. 4. 2  有關(guān)打印機(jī)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)                  
 6. 4. 3  打印機(jī)管理任務(wù)                  
 6. 4. 4  打印機(jī)輸出任務(wù)                  
 6. 4. 5  打印機(jī)中斷處理程序                  
 6. 4. 6  打印機(jī)Spooler                  
 6. 4. 7  Spo01收容任務(wù)                  
 6. 4. 8  Spool輸出任務(wù)                  
 6. 5  串口輸入輸出管理                  
 6. 5. 1  RS-232接口                  
 6. 5. 2  流控制和數(shù)據(jù)幀格式                  
 6. 5. 3  串口輸出的管理                  
 6. 5. 4  串口輸出中斷處理程序                  
 6. 5. 5  有關(guān)串口輸入的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)                  
 6. 5. 6  串口輸入管理任務(wù)                  
 6. 5. 7  串口輸入任務(wù)                  
 6. 5. 8  串口輸入中斷處理程序                  
 6. 6  控制臺(tái)輸入輸出管理                  
 6. 6. 1  鍵盤(pán)控制器和視頻顯示卡                  
 6. 6. 2  原始輸入方式和加工輸入方式                  
 6. 6. 3  鍵位映射表                  
 6. 6. 4  特殊字符的處理                  
 6. 6. 5  字符輸入的回顯                  
 6. 6. 6  控制臺(tái)參數(shù)表和鍵盤(pán)輸入緩沖池                  
 6. 6. 7  鍵盤(pán)輸入管理                  
 6. 6. 8  控制臺(tái)管理任務(wù)                  
 6. 6. 9  鍵盤(pán)輸入任務(wù)                  
 6. 6. 10  鍵盤(pán)中斷處理程序                  
 6. 6. 11  C肛輸出任務(wù)                  
                   
 第7章  文件系統(tǒng)                  
 7. 1  文件                  
 7. 1. 1  文件的命名                  
 7. 1. 2  文件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)                  
 7. 1. 3  文件類(lèi)型                  
 7. 1. 4  文件屬性                  
 7. 1. 5  文件描述符                  
 7. 1. 6  有關(guān)文件操作的系統(tǒng)調(diào)用命令                  
 7. 2  目錄                  
 7. 2. 1  目錄的內(nèi)部結(jié)構(gòu), 目錄登記項(xiàng)                  
 7. 2. 2  文件系統(tǒng)的組織. 根目錄                  
 7. 2. 3  文件的路徑名                  
 7. 3  磁盤(pán)                  
 7. 3. 1  磁盤(pán)的尋址方式, 柱面. 磁道和扇區(qū)                  
 7. 3. 2  磁盤(pán)控制器接口                  
 7. 3. 3  磁盤(pán)空間的管理                  
 7. 3. 4  磁盤(pán)調(diào)度算法                  
 7. 3. 5  提前讀和滯后寫(xiě)                  
 7. 3. 6  磁盤(pán)緩沖算法                  
 7. 4  文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)                  
 7. 4. 1  有關(guān)文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)                  
 7. 4. 2  文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程                  
 7. 4. 3  文件服務(wù)任務(wù)                  
 7. 4, 4  目錄和文件的建立. 文件路徑名檢索                  
 7. 4. 5  工作目錄的設(shè)置                  
 7. 4. 6  文件的打開(kāi)和讀寫(xiě)                  
 7. 4. 7  磁盤(pán)任務(wù)                  
 7. 4. 8  磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)程序和中斷處理程序                  
                   
 第8章  死鎖                  
 8. 1  死鎖原理及處理策略                  
 8. 2  死鎖的檢測(cè)和恢復(fù)                  
 8. 2. 1  單個(gè)資源類(lèi)型的死鎖檢測(cè)                  
 8. 2. 2  多個(gè)資源類(lèi)型的死鎖檢測(cè)                  
 8. 2. 3  死鎖的恢復(fù)                  
 8. 3  死鎖的避免和預(yù)防                  
 8. 3. 1  任務(wù)的運(yùn)行軌跡和不安全區(qū)                  
 8. 3. 2  安全和不安全狀態(tài)                  
 8. 3. 3  單種資源的銀行家算法                  
 8. 3. 4  多種資源的銀行家算法                  
 8. 3. 5  死鎖的預(yù)防                  
 8. 4  鴕鳥(niǎo)策略                  
                   
 第9章  實(shí)時(shí)系統(tǒng)的局域網(wǎng)                  
 9. 1  局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)                  
 9. 1. 1  總線型結(jié)構(gòu)                  
 9. 1. 2  環(huán)型結(jié)構(gòu)                  
 9. 1. 3  星型結(jié)構(gòu)                  
 9. 1. 4  實(shí)時(shí)系統(tǒng)中主機(jī)與通信網(wǎng)的連接                  
 9. 2  實(shí)時(shí)系統(tǒng)中局域網(wǎng)軟件的設(shè)計(jì)問(wèn)題                  
 9. 2. 1  局域網(wǎng)協(xié)議的分層                  
 9. 2. 2  服務(wù). 接口和協(xié)議                  
 9. 2. 3  面向連接的服務(wù)和無(wú)連接服務(wù)                  
 9. 2. 4  服務(wù)原語(yǔ)                  
 9. 2. 5  實(shí)時(shí)系統(tǒng)對(duì)局域網(wǎng)的需求                  
 9. 3  局域網(wǎng)的存取控制                  
 9. 3. 1  集中式輪詢(xún)的存取控制                  
 9. 3. 2  靜態(tài)分配信道的存取控制                  
 9. 3. 3  令牌存取控制                  
 9. 3. 4  ALOHA協(xié)議和載波偵聽(tīng)多路存取協(xié)議                  
 9. 4  IEEE 802局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu)                  
 9. 5  IEEE802. 2標(biāo)準(zhǔn)：邏輯鏈路控制子層LLC協(xié)議                  
 9. 5. 1  LLC子層提供的服務(wù)和接口                  
 9. 5. 2  LLC協(xié)議數(shù)據(jù)單元四U的結(jié)構(gòu)                  
 9. 5. 3  LLC的無(wú)連接協(xié)議                  
 9. 5. 4  LLC的面向連接的協(xié)議                  
 9. 6  IEEE802. 3標(biāo)準(zhǔn)：帶檢測(cè)的載波偵聽(tīng)協(xié)議                  
 9. 6. 1  IEEE802. 3的幀格式                  
 9. 6. 2  解決沖突的算法                  
 9. 6. 3  802. 3MAC子層協(xié)議的實(shí)現(xiàn)                  
 9. 7  IEEE802. 4標(biāo)準(zhǔn)：令牌總線協(xié)議                  
 9. 7. 1  IEEE 802. 4標(biāo)準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu)                  
 9. 7. 2  IEEE 802. 4標(biāo)準(zhǔn)的幀格式                  
 9. 7. 3  令牌總線協(xié)議                  
 9. 8  IEEE 802. 5標(biāo)準(zhǔn)：環(huán)型網(wǎng)協(xié)議                  
 9. 8. 1  IEEE 802. 5標(biāo)準(zhǔn)的符號(hào)編碼和幀格式                  
 9. 8. 2  環(huán)路優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法                  
 9. 8. 3  環(huán)路建立和維護(hù)                  
 9. 9  三種協(xié)議的比較                  
                   
 第10章  用于實(shí)時(shí)控制的局域網(wǎng)協(xié)議                  
 10. 1  PROWAYC概述                  
 10. 2  PROWAYC協(xié)議的服務(wù)規(guī)范                  
 10. 2. 1  PLC子層提供給PLC用戶(hù)的服務(wù)                  
 10. 2. 2  PLC的協(xié)議數(shù)據(jù)單元格式                  
 10. 2. 3  MAC子層提供給PLC子層的服務(wù)                  
 10. 2. 4  通信節(jié)點(diǎn)的管理實(shí)體提供給用戶(hù)的服務(wù)                  
 10. 3  PROWAY C邏輯鏈路控制子層                  
 10. 3. 1  PLC子層和PLC用戶(hù)的接口                  
 10. 3. 2  共享存儲(chǔ)器的存取控制                  
 10. 3. 3  PLC子層. MAC子層及管理實(shí)體的接口                  
 10. 3. 4  PLC子層啟動(dòng)站的操作過(guò)程                  
 10. 3. 5  PLC子層響應(yīng)站的操作過(guò)程                  
 10. 4  PROWAY C的介質(zhì)存取控制子層                  
 10. 4. 1  PROWAYC的符號(hào)編碼                  
 10. 4. 2  MAC子層的幀格式                  
 10, 4. 3  MAC子層功能概述                  
 10. 4. 4  時(shí)間片和響應(yīng)窗口                  
 10. 4. 5  令牌邏輯環(huán)路的初始化. 令牌發(fā)布和競(jìng)爭(zhēng)                  
 10. 4. 6  令牌邏輯環(huán)路的建立. 爭(zhēng)用下一站                  
 10. 4. 7  新節(jié)點(diǎn)入環(huán)和老節(jié)點(diǎn)退環(huán)                  
 10. 4. 8  令牌傳遞和聾站的處理                  
 10. 4. 9  優(yōu)先級(jí)存取控制                  
 10, 4. 10  存取控制機(jī)的工作過(guò)程                  
                   
 第11章  分布式實(shí)耐系統(tǒng)中任務(wù)的通信                  
 11. 1  任務(wù)通信概述                  
 11. 2  面向連接的通信                  
 11. 2. 1  信口和虛鏈路                  
 11. 2. 2  信口的動(dòng)態(tài)分配. 信口控制塊                  
 11. 2. 3  網(wǎng)絡(luò)通信的系統(tǒng)調(diào)用命令                  
 11. 3  網(wǎng)絡(luò)通信的實(shí)現(xiàn)                  
 11. 3. 1  主機(jī)系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)管理程序                  
 11. 3. 2  參數(shù)傳遞和數(shù)據(jù)封裝及卸裝過(guò)程                  
 11. 3. 3  網(wǎng)絡(luò)控制任務(wù)的實(shí)現(xiàn)                  
 11. 3. 4  網(wǎng)絡(luò)發(fā)送任務(wù)的實(shí)現(xiàn)                  
 11. 3. 5  網(wǎng)絡(luò)接收任務(wù)的實(shí)現(xiàn)                  
 11. 3. 6  任務(wù)的通信與同步過(guò)程                  
                   
 第12章  分布式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的若干問(wèn)題                  
 12. 1  分布式系統(tǒng)中事件的因果關(guān)系                  
 12. 1. 1  "早于(happens before)"關(guān)系                  
 12. 1. 2  事件的時(shí)空視圖                  
 12. 1. 3  事件的交叉視圖                  
 12. 2  分布式系統(tǒng)中的全局狀態(tài)                  
 12. 2. 1  時(shí)空視圖中的全局狀態(tài)                  
 12. 2. 2  全局狀態(tài)的形式定義                  
 12. 2. 3  全局狀態(tài)的"快照"算法                  
 12. 3  邏輯時(shí)鐘和物理時(shí)鐘. 時(shí)鐘同步                  
 12. 3. 1  標(biāo)量邏輯時(shí)鐘                  
 12. 3. 2  向量邏輯時(shí)鐘                  
 12. 3. 3  物理時(shí)鐘                  
 12. 3. 4  Cristian時(shí)鐘同步算法                  
 12. 3. 5  Berkeley的時(shí)鐘同步算法                  
 12. 3. 6  分布式的平均算法                  
 12. 4  分布式系統(tǒng)中的互斥                  
 12. 4. 1  集中式的互斥算法                  
 12. 4. 2  分布式的互斥算法                  
 12. 5  分布式系統(tǒng)中的死鎖檢測(cè)                  
 12. 5. 1  集中式的死鎖檢測(cè)                  
 12. 5. 2  分布式的死鎖檢測(cè)                  
 12. 6  協(xié)調(diào)者的選舉                  
 12. 6. 1  Bully算法                  
 12. 6. 2  環(huán)算法                  
 12. 7  容錯(cuò)                  
 12. 7. 1  組件和處理器故障                  
 12. 7. 2  同步系統(tǒng)和異步系統(tǒng)                  
 12. 7. 3  冗余                  
 12. 7. 4  主動(dòng)復(fù)制冗余和主機(jī)備用冗余                  
 12. 7. 5  拜占庭將軍問(wèn)題                  
 12. 8  分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)的負(fù)載分配和調(diào)度                  
 12. 8. 1  分布式系統(tǒng)的負(fù)載分配                  
 12. 8. 2  實(shí)時(shí)系統(tǒng)中任務(wù)的組織和劃分                  
 12. 8. 3  任務(wù)的實(shí)時(shí)調(diào)度                  
 12. 8. 4  任務(wù)優(yōu)先圖和甘特圖(Gantt Chart)                  
 參考文獻(xiàn)