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嵌入式系统导论：CPS方法（原书第2版）
作者：[美] 爱德华·阿什福德·李（Edward，Ashford，Lee，Sanjit，Arunkumar ... 著，张凯龙译 译
出版社：机械工业出版社
出版时间：2018-09-01
ISBN：9787111608110
定价：¥89.00
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内容简介
本书从CPS的视角，围绕嵌入式系统的建模、设计和分析三方面，深入浅出地介绍了设计和实现CPS的整体过程及各个阶段的细节，重点是论述系统模型与系统实现的关系，以及软件和硬件与物理环境的相互作用。第2版增加了两章，第7章覆盖传感器和作动器，强调建模；第17章给出嵌入式系统的安全和隐私方面的基本内容。
作者简介
爱德华&;阿什福德&;李（Edward Ashford Lee） 加州大学伯克利分校电子工程与计算机科学系（EECS）罗伯特·S.佩珀（Robert S. Pepper）杰出教授；研究兴趣集中于嵌入式实时计算系统的设计、建模与分析，曾任加州大学伯克利分校电子工程（EE）分部以及电子工程与计算机科学系主任。1979年获得耶鲁大学计算机科学学士学位，1981年获得麻省理工学院（MIT）电气工程与计算机科学硕士学位，1986年获得加州大学伯克利分校电气工程与计算机科学博士学位。1979年至1982年期间，曾在位于新泽西州霍姆德尔的贝尔实验室任职。他是伯克利设计技术股份有限公司（BDTI）的联合创始人、IEEE会士（IEEE Fellow）、美国国家科学基金会总统青年科学家，并于1997年获得美国工程教育学会的弗雷德里克·埃蒙斯·特曼奖。桑吉特&;阿伦库马尔&;塞希阿（Sanjit Arunkumar Seshia） 加州大学伯克利分校电子工程与计算机科学系教授；研究兴趣集中于可信计算、计算逻辑和形式化方法及其在嵌入式系统、计算机安全、电子设计自动化以及合成生物学等领域问题中的应用；于印度理工学院孟买分校获得计算机科学与工程学士学位，于卡内基-梅隆大学（CMU）获得计算机科学硕士和博士学位。他曾获美国青年科学家与工程师总统奖（PECASE）、艾尔弗雷德·P.斯隆研究奖，以及卡内基-梅隆大学计算机科学学院杰出学位论文奖。
目录
出版者的话
译者序
前言
第1章 绪论 1
1.1 应用 1
1.2 启发式示例 4
1.3 设计过程 5
1.3.1 建模 7
1.3.2 设计 8
1.3.3 分析 8
1.4 小结 9
第一部分 动态行为建模
第2章 连续动态 12
2.1 牛顿力学 12
2.2 参元模型 15
2.3 系统特性 17
2.3.1 因果系统 17
2.3.2 无记忆系统 18
2.3.3 线性与时不变性 18
2.3.4 稳定性 19
2.4 反馈控制 19
2.5 小结 22
习题 23
第3章 离散动态 25
3.1 离散系统 25
3.2 状态的概念 28
3.3 有限状态机 28
3.3.1 迁移 29
3.3.2 响应 31
3.3.3 更新函数 32
3.3.4 确定性与接受性 34
3.4 扩展状态机 35
3.5 非确定性 37
3.5.1 形式化模型 38
3.5.2 非确定性的用途 39
3.6 行为与轨迹 39
3.7 小结 41
习题 41
第4章 混合系统 45
4.1 模态模型 45
4.1.1 状态机的参元模型 45
4.1.2 连续输入 45
4.1.3 状态精化 46
4.2 混合系统分类 47
4.2.1 时间自动机 47
4.2.2 高阶动态性 49
4.2.3 监督控制 53
4.3 小结 56
习题 57
第5章 状态机组合 61
5.1 并发组合 62
5.1.1 平行同步组合 63
5.1.2 平行异步组合 64
5.1.3 共享变量 66
5.1.4 级联组合 68
5.1.5 通用组合 70
5.2 分层状态机 70
5.3 小结 72
习题 72
第6章 并发计算模型 75
6.1 模型的结构 75
6.2 同步响应模型 77
6.2.1 反馈模型 78
6.2.2 形式非良好模型与形式良好模型 79
6.2.3 推定一个不动点 80
6.3 数据流计算模型 81
6.3.1 数据流原理 82
6.3.2 同步数据流 84
6.3.3 动态数据流 86
6.3.4 结构化数据流 87
6.3.5 进程网络 88
6.4 时间计算模型 89
6.4.1 时间触发模型 89
6.4.2 离散事件系统 92
6.4.3 时间连续系统 93
6.5 小结 95
习题 95
第二部分 嵌入式系统设计
第7章 传感器与执行器 100
7.1 传感器与执行器模型 101
7.1.1 线性与仿射模型 101
7.1.2 量程 101
7.1.3 动态量程 102
7.1.4 量化 102
7.1.5 噪声 104
7.1.6 采样 105
7.1.7 谐波失真 107
7.1.8 信号调理 108
7.2 一些常用传感器 109
7.2.1 测量倾斜度与加速度 109
7.2.2 测量位置和速度 110
7.2.3 测量旋转 111
7.2.4 测量声音 111
7.2.5 其他传感器 111
7.3 执行器 112
7.3.1 发光二极管 112
7.3.2 电机控制 112
7.4 小结 115
习题 115
第8章 嵌入式处理器 117
8.1 处理器类型 117
8.1.1 微控制器 117
8.1.2 DSP处理器 119
8.1.3 图形处理器 123
8.2 并行机制 123
8.2.1 并行与并发 123
8.2.2 流水线 125
8.2.3 指令级并行 127
8.2.4 多核体系结构 132
8.3 小结 132
习题 132
第9章 存储器体系结构 134
9.1 存储器技术 134
9.1.1 RAM 134
9.1.2 非易失性存储器 135
9.2 存储器分级体系 135
9.2.1 存储器映射 136
9.2.2 寄存器文件 137
9.2.3 暂存器与高速缓存 138
9.3 存储器模型 140
9.3.1 存储器地址 140
9.3.2 栈 141
9.3.3 存储器保护单元 142
9.3.4 动态内存分配 142
9.3.5 C程序的存储模型 143
9.4 小结 143
习题 144
第10章 输入与输出 146
10.1 I/O硬件 146
10.1.1 脉冲宽度调制 147
10.1.2 通用数字I/O 147
10.1.3 串行接口 149
10.1.4 并行接口 151
10.1.5 总线 151
10.2 并发世界中的顺序软件 152
10.2.1 中断与异常 152
10.2.2 原子性 154
10.2.3 中断控制器 155
10.2.4 中断建模 155
10.3 小结 158
习题 158
第11章 多任务机制 163
11.1 命令式程序 163
11.2 线程 166
11.2.1 创建线程 166
11.2.2 实现线程 168
11.2.3 互斥 169
11.2.4 死锁 171
11.2.5 内存一致性模型 172
11.2.6 多线程机制带来的问题 173
11.3 进程与消息传递 174
11.4 小结 177
习题 178
第12章 调度机制 181
12.1 调度基础 181
12.1.1 调度决策 181
12.1.2 任务模型 182
12.1.3 调度器比较 184
12.1.4 调度器的实现 184
12.2 单调速率调度 185
12.3 最早截止期优先调度 187
12.4 调度与互斥 190
12.4.1 优先级翻转 190
12.4.2 优先级继承协议 191
12.4.3 优先级天花板协议 192
12.5 多处理器调度 193
12.6 小结 195
习题 196
第三部分 分析与验证
第13章 不变量与时态逻辑 200
13.1 不变量 200
13.2 线性时态逻辑 201
13.2.1 命题逻辑公式 202
13.2.2 线性时态逻辑公式 203
13.2.3 运用线性时态逻辑公式 205
13.3 小结 206
习题 207
第14章 等价与精化 209
14.1 规格模型 209
14.2 类型等价与精化 209
14.3 语言等价与包含 211
14.4 模拟 215
14.4.1 模拟关系 216
14.4.2 形式化模型 217
14.4.3 传递性 217
14.4.4 模拟关系的非唯一性 218
14.4.5 模拟与语言包含的对比 218
14.5 互模拟
......
译者序
前言
第1章 绪论 1
1.1 应用 1
1.2 启发式示例 4
1.3 设计过程 5
1.3.1 建模 7
1.3.2 设计 8
1.3.3 分析 8
1.4 小结 9
第一部分 动态行为建模
第2章 连续动态 12
2.1 牛顿力学 12
2.2 参元模型 15
2.3 系统特性 17
2.3.1 因果系统 17
2.3.2 无记忆系统 18
2.3.3 线性与时不变性 18
2.3.4 稳定性 19
2.4 反馈控制 19
2.5 小结 22
习题 23
第3章 离散动态 25
3.1 离散系统 25
3.2 状态的概念 28
3.3 有限状态机 28
3.3.1 迁移 29
3.3.2 响应 31
3.3.3 更新函数 32
3.3.4 确定性与接受性 34
3.4 扩展状态机 35
3.5 非确定性 37
3.5.1 形式化模型 38
3.5.2 非确定性的用途 39
3.6 行为与轨迹 39
3.7 小结 41
习题 41
第4章 混合系统 45
4.1 模态模型 45
4.1.1 状态机的参元模型 45
4.1.2 连续输入 45
4.1.3 状态精化 46
4.2 混合系统分类 47
4.2.1 时间自动机 47
4.2.2 高阶动态性 49
4.2.3 监督控制 53
4.3 小结 56
习题 57
第5章 状态机组合 61
5.1 并发组合 62
5.1.1 平行同步组合 63
5.1.2 平行异步组合 64
5.1.3 共享变量 66
5.1.4 级联组合 68
5.1.5 通用组合 70
5.2 分层状态机 70
5.3 小结 72
习题 72
第6章 并发计算模型 75
6.1 模型的结构 75
6.2 同步响应模型 77
6.2.1 反馈模型 78
6.2.2 形式非良好模型与形式良好模型 79
6.2.3 推定一个不动点 80
6.3 数据流计算模型 81
6.3.1 数据流原理 82
6.3.2 同步数据流 84
6.3.3 动态数据流 86
6.3.4 结构化数据流 87
6.3.5 进程网络 88
6.4 时间计算模型 89
6.4.1 时间触发模型 89
6.4.2 离散事件系统 92
6.4.3 时间连续系统 93
6.5 小结 95
习题 95
第二部分 嵌入式系统设计
第7章 传感器与执行器 100
7.1 传感器与执行器模型 101
7.1.1 线性与仿射模型 101
7.1.2 量程 101
7.1.3 动态量程 102
7.1.4 量化 102
7.1.5 噪声 104
7.1.6 采样 105
7.1.7 谐波失真 107
7.1.8 信号调理 108
7.2 一些常用传感器 109
7.2.1 测量倾斜度与加速度 109
7.2.2 测量位置和速度 110
7.2.3 测量旋转 111
7.2.4 测量声音 111
7.2.5 其他传感器 111
7.3 执行器 112
7.3.1 发光二极管 112
7.3.2 电机控制 112
7.4 小结 115
习题 115
第8章 嵌入式处理器 117
8.1 处理器类型 117
8.1.1 微控制器 117
8.1.2 DSP处理器 119
8.1.3 图形处理器 123
8.2 并行机制 123
8.2.1 并行与并发 123
8.2.2 流水线 125
8.2.3 指令级并行 127
8.2.4 多核体系结构 132
8.3 小结 132
习题 132
第9章 存储器体系结构 134
9.1 存储器技术 134
9.1.1 RAM 134
9.1.2 非易失性存储器 135
9.2 存储器分级体系 135
9.2.1 存储器映射 136
9.2.2 寄存器文件 137
9.2.3 暂存器与高速缓存 138
9.3 存储器模型 140
9.3.1 存储器地址 140
9.3.2 栈 141
9.3.3 存储器保护单元 142
9.3.4 动态内存分配 142
9.3.5 C程序的存储模型 143
9.4 小结 143
习题 144
第10章 输入与输出 146
10.1 I/O硬件 146
10.1.1 脉冲宽度调制 147
10.1.2 通用数字I/O 147
10.1.3 串行接口 149
10.1.4 并行接口 151
10.1.5 总线 151
10.2 并发世界中的顺序软件 152
10.2.1 中断与异常 152
10.2.2 原子性 154
10.2.3 中断控制器 155
10.2.4 中断建模 155
10.3 小结 158
习题 158
第11章 多任务机制 163
11.1 命令式程序 163
11.2 线程 166
11.2.1 创建线程 166
11.2.2 实现线程 168
11.2.3 互斥 169
11.2.4 死锁 171
11.2.5 内存一致性模型 172
11.2.6 多线程机制带来的问题 173
11.3 进程与消息传递 174
11.4 小结 177
习题 178
第12章 调度机制 181
12.1 调度基础 181
12.1.1 调度决策 181
12.1.2 任务模型 182
12.1.3 调度器比较 184
12.1.4 调度器的实现 184
12.2 单调速率调度 185
12.3 最早截止期优先调度 187
12.4 调度与互斥 190
12.4.1 优先级翻转 190
12.4.2 优先级继承协议 191
12.4.3 优先级天花板协议 192
12.5 多处理器调度 193
12.6 小结 195
习题 196
第三部分 分析与验证
第13章 不变量与时态逻辑 200
13.1 不变量 200
13.2 线性时态逻辑 201
13.2.1 命题逻辑公式 202
13.2.2 线性时态逻辑公式 203
13.2.3 运用线性时态逻辑公式 205
13.3 小结 206
习题 207
第14章 等价与精化 209
14.1 规格模型 209
14.2 类型等价与精化 209
14.3 语言等价与包含 211
14.4 模拟 215
14.4.1 模拟关系 216
14.4.2 形式化模型 217
14.4.3 传递性 217
14.4.4 模拟关系的非唯一性 218
14.4.5 模拟与语言包含的对比 218
14.5 互模拟
......
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