实时系统软件基础

第1章 引言

1. 1 什么是实时系统

1. 2 实时系统的特点

1. 3 分布式实时系统的引入

1. 4 分布式实时系统的优点

1. 5 分布式实时系统存在的问题

1. 6 实时操作系统是实时系统软件的基础

第2章 实时操作系统概述

2. 1 实时操作系统的功能

2. 1. 1 系统资源的管理者

2. 1. 2 硬件功能的扩充

2. 2 系统调用命令

2. 2. 1 实时操作系统与实时任务的接口

2. 2. 2 监控态与用户态

2. 2. 3 中断和中断处理

2. 2. 4 系统调用命令的实现

2. 3 用户实时应用系统的建立和启动

2. 3. 1 "ROOT"任务和"IDLE"任务

2. 3. 2 "BACKGROUND"任务和"IDLE"任务

2. 4 实时操作系统的内部结构

2. 4. 1 整体式模型

2. 4. 2 客户／服务器模型

第3章 实时任务管理

3. 1 实时任务的概念

3. 1. 1 用顺序执行的程序实现实时应用系统

3. 1. 2 用并发执行的任务实现实时应用系统

3. 1. 3 实时任务的分解

3. 1. 4 实时任务的状态

3. 1. 5 任务控制块TCB

3. 1. 6 操作任务队列和任务状态的几个函数

3. 2 实时任务的调度

3. 2. 1 速率单调算法

3. 2. 2 截止期最早优先算法

3. 2. 3 可达截止期最早优先算法

3. 2. 4 最小裕度算法

3. 2. 5 其他的实时调度算法

3. 2. 6 实时任务的可调度性

3. 3 实时任务的管理

3. 3. 1 实时任务的建立

3. 3. 2 实时任务的启动

3. 3. 3 实时任务的重新启动

3. 3. 4 实时任务的暂停运行

3. 3. 5 实时任务阶恢复运行

3. 3. 6 实时任务的退出运行

3. 3. 7 返回码的处理

3. 3. 8 其他任务管理的系统调用命令

3. 4 实时任务的通信. 同步和互斥问题

3. 4. 1 临界区

3. 4. 2 生产者-消费者问题

3. 5 信号量

3. 5. 1 信号量的数据结构

3. 5. 2 信号量的建立

3. 5. 3 信号量的操作

3. 5. 4 信号量的删除

3. 5. 5 利用信号量进行互斥控制

3. 5. 6 利用信号量解决生产者和消费者问题

3. 6 消息传递和邮箱通信

3. 6. 1 消息的数据结构

3. 6. 2 消息的发送

3. 6. 3 消息的接收

3. 6. 4 邮箱和邮箱通信

3. 6. 5 邮箱的建立

3. 6. 6 邮件的发送和接收

3. 6. 7 撤消邮箱

3. 6. 8 利用邮箱通信解决生产者-消费者问题

3. 7 事件

3. 7. 1 事件和事件组

3. 7. 2 事件及事件组的建立和撤消

3. 7. 3 事件的接收和发送

3. 7. 4 事件的应用例子

3. 7. 5 事件中断

3. 7. 6 事件中断的实现机制

3. 7. 7 事件中断服务程序及中断屏蔽的设置

3. 7. 8 事件中断的发生及从事件中断服务程序返回

第4章 时钟管理

4. 1 定时器硬件

4. 2 时钟管理功能

4. 3 时钟中断和时钟任务

4. 3. 1 时钟中断处理程序

4. 3. 2 时钟任务

4. 4 系统日历时间的维护

4. 4. 1 日历时间的获取

4. 4. 2 日历时间的维护

4. 4. 3 系统日历时间的实现

4. 4. 4 系统时钟和实际时钟的同步

4. 4. 5 时钟同步时的时间补偿

4. 5 软件定时器

4. 5. 1 软件定时器的组织

4. 5. 2 时钟任务中的消息传递

4. 5. 3 时钟任务的实现

4. 5. 4 内核的处理

第5章 存储器管理

5. 1 内存管理概述

5. 2 存储器空间的管理和分配算法

5. 2. 1 使用位图的内存管理

5. 2. 2 使用链表的内存管理

5. 2. 3 使用链表的内存空间分配算法

5. 3 实时任务的数据段

5. 3. 1 实时任务的数据段管理

5. 3. 2 数据段的分配

5. 3. 3 数据段的释放

5. 4 分页存储管理

5. 4. 1 分页原理

5. 4. 2 分页存储管理的实现

5. 4. 3 分页管理的虚拟存储器

5. 4. 4 先进先出的页面交换算法

5. 4. 5 最近最久未用的页面交换算法

5. 5 分段存储管理

5. 5. 1 分段原理

5. 5. 2 分段存储管理的实现

5. 5. 3 段页式的存储管理

第6章 设备管理

6. 1 外部设备概述

6. 1. 1 外部设备的操作

6. 1. 2 外部设备的分类

6. 2 外部设备的软件结构

6. 2. 1 设备管理软件的设计问题

6. 2. 2 设备描述符

6. 2. 3 用户空间中的数据输入输出处理程序

6. 2. 4 设备分派程序

6. 2. 5 设备管理程序

6. 2. 6 设备驱动程序

6. 2. 7 设备中断程序

6. 2. 8 设备输入输出的缓冲

6. 3 设备管理的实现过程

6. 3. 1 系统调用命令的执行过程

6. 3. 2 设备分派程序

6. 4 打印机输出

6. 4. 1 打印机接口

6. 4. 2 有关打印机的数据结构

6. 4. 3 打印机管理任务

6. 4. 4 打印机输出任务

6. 4. 5 打印机中断处理程序

6. 4. 6 打印机Spooler

6. 4. 7 Spo01收容任务

6. 4. 8 Spool输出任务

6. 5 串口输入输出管理

6. 5. 1 RS-232接口

6. 5. 2 流控制和数据帧格式

6. 5. 3 串口输出的管理

6. 5. 4 串口输出中断处理程序

6. 5. 5 有关串口输入的数据结构

6. 5. 6 串口输入管理任务

6. 5. 7 串口输入任务

6. 5. 8 串口输入中断处理程序

6. 6 控制台输入输出管理

6. 6. 1 键盘控制器和视频显示卡

6. 6. 2 原始输入方式和加工输入方式

6. 6. 3 键位映射表

6. 6. 4 特殊字符的处理

6. 6. 5 字符输入的回显

6. 6. 6 控制台参数表和键盘输入缓冲池

6. 6. 7 键盘输入管理

6. 6. 8 控制台管理任务

6. 6. 9 键盘输入任务

6. 6. 10 键盘中断处理程序

6. 6. 11 C肛输出任务

第7章 文件系统

7. 1 文件

7. 1. 1 文件的命名

7. 1. 2 文件的内部结构

7. 1. 3 文件类型

7. 1. 4 文件属性

7. 1. 5 文件描述符

7. 1. 6 有关文件操作的系统调用命令

7. 2 目录

7. 2. 1 目录的内部结构, 目录登记项

7. 2. 2 文件系统的组织. 根目录

7. 2. 3 文件的路径名

7. 3 磁盘

7. 3. 1 磁盘的寻址方式, 柱面. 磁道和扇区

7. 3. 2 磁盘控制器接口

7. 3. 3 磁盘空间的管理

7. 3. 4 磁盘调度算法

7. 3. 5 提前读和滞后写

7. 3. 6 磁盘缓冲算法

7. 4 文件系统的实现

7. 4. 1 有关文件系统的数据结构

7. 4. 2 文件系统的实现过程

7. 4. 3 文件服务任务

7. 4, 4 目录和文件的建立. 文件路径名检索

7. 4. 5 工作目录的设置

7. 4. 6 文件的打开和读写

7. 4. 7 磁盘任务

7. 4. 8 磁盘驱动程序和中断处理程序

第8章 死锁

8. 1 死锁原理及处理策略

8. 2 死锁的检测和恢复

8. 2. 1 单个资源类型的死锁检测

8. 2. 2 多个资源类型的死锁检测

8. 2. 3 死锁的恢复

8. 3 死锁的避免和预防

8. 3. 1 任务的运行轨迹和不安全区

8. 3. 2 安全和不安全状态

8. 3. 3 单种资源的银行家算法

8. 3. 4 多种资源的银行家算法

8. 3. 5 死锁的预防

8. 4 鸵鸟策略

第9章 实时系统的局域网

9. 1 局域网的拓扑结构

9. 1. 1 总线型结构

9. 1. 2 环型结构

9. 1. 3 星型结构

9. 1. 4 实时系统中主机与通信网的连接

9. 2 实时系统中局域网软件的设计问题

9. 2. 1 局域网协议的分层

9. 2. 2 服务. 接口和协议

9. 2. 3 面向连接的服务和无连接服务

9. 2. 4 服务原语

9. 2. 5 实时系统对局域网的需求

9. 3 局域网的存取控制

9. 3. 1 集中式轮询的存取控制

9. 3. 2 静态分配信道的存取控制

9. 3. 3 令牌存取控制

9. 3. 4 ALOHA协议和载波侦听多路存取协议

9. 4 IEEE 802局域网标准的体系结构

9. 5 IEEE802. 2标准：逻辑链路控制子层LLC协议

9. 5. 1 LLC子层提供的服务和接口

9. 5. 2 LLC协议数据单元四U的结构

9. 5. 3 LLC的无连接协议

9. 5. 4 LLC的面向连接的协议

9. 6 IEEE802. 3标准：带检测的载波侦听协议

9. 6. 1 IEEE802. 3的帧格式

9. 6. 2 解决冲突的算法

9. 6. 3 802. 3MAC子层协议的实现

9. 7 IEEE802. 4标准：令牌总线协议

9. 7. 1 IEEE 802. 4标准的体系结构

9. 7. 2 IEEE 802. 4标准的帧格式

9. 7. 3 令牌总线协议

9. 8 IEEE 802. 5标准：环型网协议

9. 8. 1 IEEE 802. 5标准的符号编码和帧格式

9. 8. 2 环路优先级调度算法

9. 8. 3 环路建立和维护

9. 9 三种协议的比较

第10章 用于实时控制的局域网协议

10. 1 PROWAYC概述

10. 2 PROWAYC协议的服务规范

10. 2. 1 PLC子层提供给PLC用户的服务

10. 2. 2 PLC的协议数据单元格式

10. 2. 3 MAC子层提供给PLC子层的服务

10. 2. 4 通信节点的管理实体提供给用户的服务

10. 3 PROWAY C逻辑链路控制子层

10. 3. 1 PLC子层和PLC用户的接口

10. 3. 2 共享存储器的存取控制

10. 3. 3 PLC子层. MAC子层及管理实体的接口

10. 3. 4 PLC子层启动站的操作过程

10. 3. 5 PLC子层响应站的操作过程

10. 4 PROWAY C的介质存取控制子层

10. 4. 1 PROWAYC的符号编码

10. 4. 2 MAC子层的帧格式

10, 4. 3 MAC子层功能概述

10. 4. 4 时间片和响应窗口

10. 4. 5 令牌逻辑环路的初始化. 令牌发布和竞争

10. 4. 6 令牌逻辑环路的建立. 争用下一站

10. 4. 7 新节点入环和老节点退环

10. 4. 8 令牌传递和聋站的处理

10. 4. 9 优先级存取控制

10, 4. 10 存取控制机的工作过程

第11章 分布式实耐系统中任务的通信

11. 1 任务通信概述

11. 2 面向连接的通信

11. 2. 1 信口和虚链路

11. 2. 2 信口的动态分配. 信口控制块

11. 2. 3 网络通信的系统调用命令

11. 3 网络通信的实现

11. 3. 1 主机系统中的网络管理程序

11. 3. 2 参数传递和数据封装及卸装过程

11. 3. 3 网络控制任务的实现

11. 3. 4 网络发送任务的实现

11. 3. 5 网络接收任务的实现

11. 3. 6 任务的通信与同步过程

第12章 分布式系统设计的若干问题

12. 1 分布式系统中事件的因果关系

12. 1. 1 "早于(happens before)"关系

12. 1. 2 事件的时空视图

12. 1. 3 事件的交叉视图

12. 2 分布式系统中的全局状态

12. 2. 1 时空视图中的全局状态

12. 2. 2 全局状态的形式定义

12. 2. 3 全局状态的"快照"算法

12. 3 逻辑时钟和物理时钟. 时钟同步

12. 3. 1 标量逻辑时钟

12. 3. 2 向量逻辑时钟

12. 3. 3 物理时钟

12. 3. 4 Cristian时钟同步算法

12. 3. 5 Berkeley的时钟同步算法

12. 3. 6 分布式的平均算法

12. 4 分布式系统中的互斥

12. 4. 1 集中式的互斥算法

12. 4. 2 分布式的互斥算法

12. 5 分布式系统中的死锁检测

12. 5. 1 集中式的死锁检测

12. 5. 2 分布式的死锁检测

12. 6 协调者的选举

12. 6. 1 Bully算法

12. 6. 2 环算法

12. 7 容错

12. 7. 1 组件和处理器故障

12. 7. 2 同步系统和异步系统

12. 7. 3 冗余

12. 7. 4 主动复制冗余和主机备用冗余

12. 7. 5 拜占庭将军问题

12. 8 分布式实时系统的负载分配和调度

12. 8. 1 分布式系统的负载分配

12. 8. 2 实时系统中任务的组织和划分

12. 8. 3 任务的实时调度

12. 8. 4 任务优先图和甘特图(Gantt Chart)

参考文献