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內(nèi)容簡介:

本書從CPS的視角，圍繞嵌入式系統(tǒng)的建模、設(shè)計和分析三方面，深入淺出地介紹了設(shè)計和實現(xiàn)CPS的整體過程及各個階段的細(xì)節(jié)，重點是論述系統(tǒng)模型與系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)系，以及軟件和硬件與物理環(huán)境的相互作用。第2版增加了兩章，第7章覆蓋傳感器和作動器，強調(diào)建模；第17章給出嵌入式系統(tǒng)的安全和隱私方面的基本內(nèi)容。

作者簡介:

愛德華&;阿什福德&;李（Edward Ashford Lee） 加州大學(xué)伯克利分校電子工程與計算機(jī)科學(xué)系（EECS）羅伯特·S.佩珀（Robert S. Pepper）杰出教授；研究興趣集中于嵌入式實時計算系統(tǒng)的設(shè)計、建模與分析，曾任加州大學(xué)伯克利分校電子工程（EE）分部以及電子工程與計算機(jī)科學(xué)系主任。1979年獲得耶魯大學(xué)計算機(jī)科學(xué)學(xué)士學(xué)位，1981年獲得麻省理工學(xué)院（MIT）電氣工程與計算機(jī)科學(xué)碩士學(xué)位，1986年獲得加州大學(xué)伯克利分校電氣工程與計算機(jī)科學(xué)博士學(xué)位。1979年至1982年期間，曾在位于新澤西州霍姆德爾的貝爾實驗室任職。他是伯克利設(shè)計技術(shù)股份有限公司（BDTI）的聯(lián)合創(chuàng)始人、IEEE會士（IEEE Fellow）、美國國家科學(xué)基金會總統(tǒng)青年科學(xué)家，并于1997年獲得美國工程教育學(xué)會的弗雷德里克·埃蒙斯·特曼獎。

桑吉特&;阿倫庫馬爾&;塞希阿（Sanjit Arunkumar Seshia） 加州大學(xué)伯克利分校電子工程與計算機(jī)科學(xué)系教授；研究興趣集中于可信計算、計算邏輯和形式化方法及其在嵌入式系統(tǒng)、計算機(jī)安全、電子設(shè)計自動化以及合成生物學(xué)等領(lǐng)域問題中的應(yīng)用；于印度理工學(xué)院孟買分校獲得計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)士學(xué)位，于卡內(nèi)基-梅隆大學(xué)（CMU）獲得計算機(jī)科學(xué)碩士和博士學(xué)位。他曾獲美國青年科學(xué)家與工程師總統(tǒng)獎（PECASE）、艾爾弗雷德·P.斯隆研究獎，以及卡內(nèi)基-梅隆大學(xué)計算機(jī)科學(xué)學(xué)院杰出學(xué)位論文獎。

目錄:

出版者的話

譯者序

前言

第1章　緒論  1

1.1　應(yīng)用  1

1.2　啟發(fā)式示例  4

1.3　設(shè)計過程  5

1.3.1　建模  7

1.3.2　設(shè)計  8

1.3.3　分析  8

1.4　小結(jié)  9

第一部分　動態(tài)行為建模

第2章　連續(xù)動態(tài)  12

2.1　牛頓力學(xué)  12

2.2　參元模型  15

2.3　系統(tǒng)特性  17

2.3.1　因果系統(tǒng)  17

2.3.2　無記憶系統(tǒng)  18

2.3.3　線性與時不變性  18

2.3.4　穩(wěn)定性  19

2.4　反饋控制  19

2.5　小結(jié)  22

習(xí)題  23

第3章　離散動態(tài)  25

3.1　離散系統(tǒng)  25

3.2　狀態(tài)的概念  28

3.3　有限狀態(tài)機(jī)  28

3.3.1　遷移  29

3.3.2　響應(yīng)  31

3.3.3　更新函數(shù)  32

3.3.4　確定性與接受性  34

3.4　擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)機(jī)  35

3.5　非確定性  37

3.5.1　形式化模型  38

3.5.2　非確定性的用途  39

3.6　行為與軌跡  39

3.7　小結(jié)  41

習(xí)題  41

第4章　混合系統(tǒng)  45

4.1　模態(tài)模型  45

4.1.1　狀態(tài)機(jī)的參元模型  45

4.1.2　連續(xù)輸入  45

4.1.3　狀態(tài)精化  46

4.2　混合系統(tǒng)分類  47

4.2.1　時間自動機(jī)  47

4.2.2　高階動態(tài)性  49

4.2.3　監(jiān)督控制  53

4.3　小結(jié)  56

習(xí)題  57

第5章　狀態(tài)機(jī)組合  61

5.1　并發(fā)組合  62

5.1.1　平行同步組合  63

5.1.2　平行異步組合  64

5.1.3　共享變量  66

5.1.4　級聯(lián)組合  68

5.1.5　通用組合  70

5.2　分層狀態(tài)機(jī)  70

5.3　小結(jié)  72

習(xí)題  72

第6章　并發(fā)計算模型  75

6.1　模型的結(jié)構(gòu)  75

6.2　同步響應(yīng)模型  77

6.2.1　反饋模型  78

6.2.2　形式非良好模型與形式良好模型  79

6.2.3　推定一個不動點  80

6.3　數(shù)據(jù)流計算模型  81

6.3.1　數(shù)據(jù)流原理  82

6.3.2　同步數(shù)據(jù)流  84

6.3.3　動態(tài)數(shù)據(jù)流  86

6.3.4　結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)流  87

6.3.5　進(jìn)程網(wǎng)絡(luò)  88

6.4　時間計算模型  89

6.4.1　時間觸發(fā)模型  89

6.4.2　離散事件系統(tǒng)  92

6.4.3　時間連續(xù)系統(tǒng)  93

6.5　小結(jié)  95

習(xí)題  95

第二部分　嵌入式系統(tǒng)設(shè)計

第7章　傳感器與執(zhí)行器  100

7.1　傳感器與執(zhí)行器模型  101

7.1.1　線性與仿射模型  101

7.1.2　量程  101

7.1.3　動態(tài)量程  102

7.1.4　量化  102

7.1.5　噪聲  104

7.1.6　采樣  105

7.1.7　諧波失真  107

7.1.8　信號調(diào)理  108

7.2　一些常用傳感器  109

7.2.1　測量傾斜度與加速度  109

7.2.2　測量位置和速度  110

7.2.3　測量旋轉(zhuǎn)  111

7.2.4　測量聲音  111

7.2.5　其他傳感器  111

7.3　執(zhí)行器  112

7.3.1　發(fā)光二極管  112

7.3.2　電機(jī)控制  112

7.4　小結(jié)  115

習(xí)題  115

第8章　嵌入式處理器  117

8.1　處理器類型  117

8.1.1　微控制器  117

8.1.2　DSP處理器  119

8.1.3　圖形處理器  123

8.2　并行機(jī)制  123

8.2.1　并行與并發(fā)  123

8.2.2　流水線  125

8.2.3　指令級并行  127

8.2.4　多核體系結(jié)構(gòu)  132

8.3　小結(jié)  132

習(xí)題  132

第9章　存儲器體系結(jié)構(gòu)  134

9.1　存儲器技術(shù)  134

9.1.1　RAM  134

9.1.2　非易失性存儲器  135

9.2　存儲器分級體系  135

9.2.1　存儲器映射  136

9.2.2　寄存器文件  137

9.2.3　暫存器與高速緩存  138

9.3　存儲器模型  140

9.3.1　存儲器地址  140

9.3.2　棧  141

9.3.3　存儲器保護(hù)單元  142

9.3.4　動態(tài)內(nèi)存分配  142

9.3.5　C程序的存儲模型  143

9.4　小結(jié)  143

習(xí)題  144

第10章　輸入與輸出  146

10.1　I/O硬件  146

10.1.1　脈沖寬度調(diào)制  147

10.1.2　通用數(shù)字I/O  147

10.1.3　串行接口  149

10.1.4　并行接口  151

10.1.5　總線  151

10.2　并發(fā)世界中的順序軟件  152

10.2.1　中斷與異常  152

10.2.2　原子性  154

10.2.3　中斷控制器  155

10.2.4　中斷建模  155

10.3　小結(jié)  158

習(xí)題  158

第11章　多任務(wù)機(jī)制  163

11.1　命令式程序  163

11.2　線程  166

11.2.1　創(chuàng)建線程  166

11.2.2　實現(xiàn)線程  168

11.2.3　互斥  169

11.2.4　死鎖  171

11.2.5　內(nèi)存一致性模型  172

11.2.6　多線程機(jī)制帶來的問題  173

11.3　進(jìn)程與消息傳遞  174

11.4　小結(jié)  177

習(xí)題  178

第12章　調(diào)度機(jī)制  181

12.1　調(diào)度基礎(chǔ)  181

12.1.1　調(diào)度決策  181

12.1.2　任務(wù)模型  182

12.1.3　調(diào)度器比較  184

12.1.4　調(diào)度器的實現(xiàn)  184

12.2　單調(diào)速率調(diào)度  185

12.3　最早截止期優(yōu)先調(diào)度  187

12.4　調(diào)度與互斥  190

12.4.1　優(yōu)先級翻轉(zhuǎn)  190

12.4.2　優(yōu)先級繼承協(xié)議  191

12.4.3　優(yōu)先級天花板協(xié)議  192

12.5　多處理器調(diào)度  193

12.6　小結(jié)  195

習(xí)題  196

第三部分　分析與驗證

第13章　不變量與時態(tài)邏輯  200

13.1　不變量  200

13.2　線性時態(tài)邏輯  201

13.2.1　命題邏輯公式  202

13.2.2　線性時態(tài)邏輯公式  203

13.2.3　運用線性時態(tài)邏輯公式  205

13.3　小結(jié)  206

習(xí)題  207

第14章　等價與精化  209

14.1　規(guī)格模型  209

14.2　類型等價與精化  209

14.3　語言等價與包含  211

14.4　模擬  215

14.4.1　模擬關(guān)系  216

14.4.2　形式化模型  217

14.4.3　傳遞性  217

14.4.4　模擬關(guān)系的非唯一性  218

14.4.5　模擬與語言包含的對比  218

14.5　互模擬  

......