Hard Real-Time Computing Systems 3rd edition

Hard RealTime Computing Systems : Predictable Scheduling Algorithms and Applications (Third Edition) Springer 2011 ### 实时计算系统及其预测性调度算法 #### 标题解析 **《Hard Real-Time Computing Systems 3rd edition》** 这一书名明确指出了本书的主题：硬实时计算系统。这里的“硬实时”（Hard Real-Time）是指系统必须在严格的时限内完成任务的要求，这些时限通常是由外部事件或系统设计确定的，且不能被错过，否则可能导致系统故障或其他严重后果。 #### 描述解析 该书的描述提供了更具体的信息：“Hard Real-Time Computing Systems : Predictable Scheduling Algorithms and Applications (Third Edition) Springer 2011”。这段描述强调了本书的重点在于预测性的调度算法以及它们的应用，特别指出这是第三版，并于2011年由Springer出版。这意味着本书不仅包含了实时系统的理论基础，还深入探讨了如何通过预测性的调度算法来实现系统的可预测性和可靠性，这对于实时系统的设计和实现至关重要。 #### 知识点解析 ##### 1. **硬实时系统的基本概念** - **定义**: 硬实时系统是一种必须在特定的时间限制内响应外部事件的系统。 - **特点**: 主要特征包括严格的时限要求、高度的可预测性和可靠性。 - **应用领域**: 广泛应用于航空航天、汽车控制、工业自动化等领域。 ##### 2. **预测性调度算法** - **定义**: 预测性调度算法是一类能够在执行前预测任务执行结果的算法。 - **重要性**: 对于硬实时系统来说，预测性是确保系统能够在限定时间内正确响应的关键。 - **类型**: - **非抢占式调度**：一旦开始执行一个任务，就不会被更高优先级的任务打断。 - **抢占式调度**：允许更高优先级的任务打断当前正在执行的任务。 - **典型算法**: - **时间线调度**：基于时间轴来安排任务的执行顺序。 - **速率单调性调度(RM)**：根据任务周期的倒数来分配优先级。 - **最早截止时间优先(EDF)**：总是执行离截止时间最近的任务。 - **截止时间单调性调度(DM)**：根据任务的截止时间来分配优先级。 ##### 3. **硬实时系统的实现** - **固定优先级服务器**: 一种特殊的资源管理机制，用于处理具有不同优先级的任务。 - **调度异常**: 指在某些情况下，即使所有任务都满足其截止时间，也可能出现不希望的结果，如优先级反转等。 - **非抢占式调度**: 在这种调度策略下，一旦一个任务开始执行，它将一直运行到完成或被中断。 - **抢占式调度**: 允许更高优先级的任务打断当前正在执行的任务，以确保紧急任务能够及时得到处理。 ##### 4. **硬实时系统的应用场景** - **航空航天领域**: 如飞行控制系统、导航系统等，需要在极短的时间内做出反应，确保飞行安全。 - **汽车控制系统**: 包括刹车系统、发动机管理系统等，需要精确控制以保障驾驶者的安全。 - **工业自动化**: 如机器人控制、生产线管理等，要求高精度的时间同步和快速响应能力。 #### 总结 **《Hard Real-Time Computing Systems 3rd edition》** 是一本全面介绍硬实时计算系统理论与实践的书籍。通过对预测性调度算法的深入研究和应用，本书为读者提供了构建高性能、可靠和可预测的硬实时系统的理论基础和技术指导。无论是对于研究人员还是工程师来说，这本书都是了解和掌握硬实时系统关键技术不可或缺的资源。