Hard Real-Time Computing Systems

出版者:Springer

作者:Giorgio C. Buttazzo

页数:536

出版时间:2011-9-15

价格:USD 99.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9781461406754

具体描述

This updated edition offers an indispensable exposition on real-time computing, with particular emphasis on predictable scheduling algorithms. It introduces the fundamental concepts of real-time computing, demonstrates the most significant results in the field, and provides the essential methodologies for designing predictable computing systems used to support time-critical control applications. Along with an in-depth guide to the available approaches for the implementation and analysis of real-time applications, this revised edition contains a close examination of recent developments in real-time systems, including limited preemptive scheduling, resource reservation techniques, overload handling algorithms, and adaptive scheduling techniques. This volume serves as a fundamental advanced-level textbook. Each chapter provides basic concepts, which are followed by algorithms, illustrated with concrete examples, figures and tables. Exercises and solutions are provided to enhance self-study, making this an excellent reference for those interested in real-time computing for designing and/or developing predictable control applications.

用户评价

这本书的行文风格，说实话，在某些章节显得有些过于学术化了，像是直接从顶级会议的论文集里摘录出来的精粹，密度极高。对于初次接触实时系统概念的读者来说，可能需要反复阅读才能完全消化其中关于时钟源同步和中断延迟的细致讨论。不过，这种严谨性也正是其魅力所在。我尤其欣赏作者在讨论分布式实时系统一致性问题时所采用的视角——他没有回避那些已经被证明是NP难的问题，反而系统地梳理了近似算法和启发式方法的性能边界。其中关于基于时间触发（TT）架构和事件触发（ET）架构的对比分析，可谓是教科书级别的典范。作者没有简单地褒贬任何一方，而是根据不同的应用场景，如航空航卡、工业控制或高频交易，列举了各自在抖动（Jitter）控制和资源预留方面的优劣。这种中立且深入的剖析，让读者在面对实际项目选型时，能够做出更为审慎的决策，而不是盲目追逐最新的技术热点。

这本书在内容广度上的覆盖面令人印象深刻，它不仅仅停留在传统的嵌入式实时操作系统（RTOS）范畴内。让我感到惊喜的是，作者花了相当大的篇幅来探讨现代多核处理器环境下的实时性保证难题。处理缓存一致性、内存访问的非确定性，以及如何有效地利用硬件加速单元来满足严格的时间约束，这些都是当前实时系统设计中的痛点。书中对“时间保护域”（Temporal Protection Domains）的概念介绍和实现框架的勾画，极具前瞻性。我发现作者似乎非常推崇对系统资源进行严格的静态划分，并在某些章节中，隐晦地表达了对过度依赖动态优先级调度的审慎态度。此外，关于模型验证和形式化方法的应用，书中也提供了若干案例研究，展示了如何利用这些强大的工具来证明软件行为的正确性和时效性，这对于需要进行高安全等级认证的领域，简直是如获至宝。

从实用性和可操作性的角度来看，这本书的附录部分堪称是精华中的精华。虽然主干内容是理论和框架，但最后几章提供了大量关于特定硬件架构（例如，带有特定内存保护单元的微控制器）下实现高效实时任务调度的最佳实践。例如，关于如何优化上下文切换的开销，书中列举了三种不同CPU流水线结构下的汇编级优化技巧，这些信息在其他通用的操作系统书籍中是难以寻觅的。还有，作者提供了一个关于如何构建一个最小化可验证实时内核的简化蓝图，虽然只是一个概念模型，但它极好地串联起了前面所有关于中断、优先级和调度算法的知识点。这本书的深度决定了它不可能成为一本轻松的入门读物，它更像是一部需要陪伴工程师度过数个难关的“武功秘籍”，每一次重读都会有新的领悟，特别是在你遭遇了新的、棘手的实时性难题之后，翻开它总能找到解决问题的思路和理论支撑。

这本书的封面设计真是让人眼前一亮，那种深邃的蓝色调搭配上简洁有力的字体，立刻就勾起我对这个领域的探究欲望。初翻阅时，我首先被它详尽的理论基础部分所吸引。作者似乎非常注重为读者打下坚实的地基，对时间约束的数学建模、调度算法的演进历史，以及不同操作系统内核在实时性上的设计哲学，都有着非常深入且条理清晰的阐述。尤其是关于确定性分析的部分，作者用非常直观的图表和推导过程，将那些原本晦涩难懂的理论概念，变得触手可及。我记得有一章专门讨论了周期性任务和非周期性任务的混合调度问题，书中给出的几种新型优先级继承协议的优化方案，展现了作者深厚的工程实践功底。阅读这部分内容时，我能感受到作者不仅仅是在罗列知识点，更是在引导我们理解为什么某些看似合理的方案在极端负载下会崩溃，以及如何从根本上避免这些陷阱。对于那些希望从应用层深入到系统内核层理解实时系统的专业人士来说，这无疑是一本极具价值的参考手册，它提供的不仅仅是“做什么”，更是“为什么这么做”的深刻洞察。

阅读这本书的过程，对我而言更像是一场思维体操。其中关于资源竞争和死锁预防的章节，作者没有采用传统的操作系统教材中那种教科书式的讲解，而是引入了一种基于“时间预算”的资源分配模型。这种模型要求开发者在设计之初就对每一个操作的时间消耗有一个精确的预估，并将其固化到调度策略中。这种自上而下的约束驱动设计理念，与我以往依赖运行时调试和性能分析的经验形成了鲜明的对比。特别是书中对于网络化实时系统（如TSN，时间敏感网络）中数据包延迟抖动的分析，简直是细致入微，每一个环节——从驱动层的中断处理到交换机的排队算法——都有量化的模型支撑。虽然阅读起来需要极高的专注度，但每攻克一个复杂模型，那种豁然开朗的感觉，绝对是值得的。这本书的价值在于，它迫使读者跳出现有的思维定势，去拥抱那种对时间零容忍的严苛工程哲学。

十分清晰的一本书

硬实时系统的调度原则是什么呢？

硬实时系统的调度原则是什么呢？

清晰明显，通俗易懂

Priority Exchange Server 那部分的调度方式感觉不是很明白，要是能给把每个调度算法的代码写出来就好了。