产品特色

编辑推荐

对于现代汽车，特别是新能源汽车来说，软件已经成为产品核心内容。对其软件所做的时间行为分析已经越来越重要，因为其可以确保软件质量，避免出现功能安全问题。如果这项分析缺失的话，会造成致命的产品安全问题。这是Peter Gliwa先生在嵌入式操作系统及软件时间分析领域内深耕数十年得出的结论。本书同时包含大量项目案例，对于业内众多企业及研究机构有重要意义，其英，德语版已经被众多欧洲汽车业内企业及研究机构作为重要参考。

内容简介

汽车中软件部分的比重正稳步提升。 软件中的运行时行为-Timing(时间性能测量)这一部分与此同时呈爆发性增长。造成此状况的原因有很多：软件中越来越多的部分与安全性相关，系统本身变得越来越复杂，而且大多数情况下的多核应用比预期的要困难。现代汽车领域中的控制器单元仍旧不能忽略时间性能测量这一主题。时间性能测量问题分析及解决的成本毫无疑问是非常高的，尤其是在项目后期。此外，安全规范如 ISO 26262 规定了涉及嵌入式软件时间性能的要求。这本书介绍了基础内容，以便于用正确的时间性能测量方法去开发软件或者解决严重的时间性能测量问题。它同时着眼于各种各种分析方法，涵盖了开发过程中的所有阶段，并通过大量实际范例以及针对开发人工作的具体建议来为其理论奠定基础。

即使书中大部分实际范例出自汽车行业领域，但其全部内容几乎都可以直接转之应用于其他领域。

作者简介

皮特·格利瓦（Peter Gliwa）,格利瓦公司CEO 皮特·格利瓦是汽车嵌入式系统领域知名专家，在汽车电子行业的操作系统及时间分析领域有超过二十年的工作经验，他和其领导的GLIWA（格利瓦）公司为多家整车制造商及大型供应商提供过大量相关主题的咨询服务，同时作为AUTOSAR（汽车开放系统架构）联盟开发合作伙伴领导相关项目组的开发工作。其曾在斯图加特专科学院作过微型计算机专业讲师并定期举办行业培训课程。

目录

第1章 基础知识
1.1 实时系统
1.2 阶段性的软件开发模型——V—Model
1.3 编译过程：从模型到可执行文件
1.3.1 基于模型的软件开发和代码生成
1.3.2 C预编译器
1.3.3 C编译器
1.3.4 编译器执行的代码优化
1.3.5 汇编器
1.3.6 链接器
1.3.7 定位器
1.3.8 链接脚本
1.3.9 调试器
1.4 总结
第2章 处理器基础知识
2.1 处理器的构造
2.1.1 CISC和RISC
2.1.2 寄存器
2.2 代码执行
2.3 存储器寻址及其模式
2.3.1 对数据访问最重要的寻址模式
2.3.2 跳转和调用的寻址模式
2.3.3 选择寻址模式
2.4 等待状态，突发访问
2.5 缓存
2.5.1 缓存结构和缓存行
2.5.2 组相联缓存及缓存逐出
2.6 流水线
2.7 中断
2.8 陷阱／异常
2.9 数据一致性
2.10 对比桌面处理器，嵌入式处理器的特点
2.11 总结
第3章 操作系统
3.1 无操作系统：无限循环加中断
3.1.1 周期中断的实现示例
3.1.2 轮询——无中断地实现
3.1.3 可扩展性
3.2 OSEK／VDX
3.2.1 任务
3.2.2 中断
3.2.3 ErrorHook
3.2.4 基本调度策略
3.3 多任务：协作与抢占
3.3.1 两种追踪的图示说明(示例1)
3.3.2 堆栈消耗(示例2)
3.3.3 确保数据一致性
3.3.4 协作式多任务处理的限制
3.3.5 为减少Ds—Schedule()调用而可实施的优化
3.3.6 总结
3.4 POSIX
3.4.1 进程
3.4.2 线程
3.4.3 POSIX线程状态图
3.4.4 调度策略
3.5 总结
第4章 软件时间理论
4.1 时间参数
4.1.1 RTOS调度(OSEK、AUTOSAR CP等)时间参数
4.1.2 与POSIX相关的时间参数
4.2 统计参数
4.2.1 最小值和最 大值
4.2.2 平均值
4.2.3 直方图
4.2.4 非定期事件的发生模式
4.3 CPU负载
4.3.1 定义
……
第5章 软件时间分析方法
第6章 软件时间问题案例
第7章 多核及多ECU环境下的软件时间
第8章 软件运行时间优化
第9章 开发过程中的方法技巧
第10章 AUTOSAR
第11章 功能安全，ISO 26262
第12章 前景
致谢
参考文献

前言/序言

在计算机科学这个领域中，嵌入式软件仅占相对较小的一部分。其中，“运行时间分析”主题是该学科中的一个特定方面。那么，“嵌入式软件的时间分析”只是一个仅与少数专家相关的主题吗？

目前，全世界所使用的嵌入式系统多达数十亿个。所有这些设备都运行着嵌入式软件，并且每个系统都有自己的一套时间需求。如果由于软件错误而无法满足这些时间需求，结果可能天差地别。根据产品和具体情况，产生的后果可能让人难以察觉，也可能对用户造成困扰，甚至危及生命。

深入了解嵌入式系统所面临的时间分析挑战，有助于开发更好、更可靠的嵌入式软件。这不仅能提升系统的安全性和可靠性，还可以在整个开发生命周期中节省大量成本。这些并不是口头上说说而已，在本书第6 章中讲述的许多实例就能得到验证。成本节省在开发的各个阶段均可能实现。

在嵌入式系统及其软件的设计中，尽早考虑时间问题对提高开发效率具有的决定性作用，并且可以避免从一开始就出现时间问题。

详细介绍在本书的3.3 节、6.2 节、8.1 节和第9 章。

如果在应用开发中使用了正确的时间分析技术也可以节省时间和资金。本书第5 章概括地介绍多种不同的技术。每种技术都有其适用的项目开发阶段，并在各自的介绍中描述其工作原理及流程，其中重点介绍了应用和局限性。另外，除了这些描述以外，第5 章还包含了相应领域专家的访谈记录。这使主题更加鲜活，并提供了一定的客观性。如果项目已经出现了严重问题，尤其是在发生了严重时间问题的情况下，在合适的阶段使用相应的时间分析技术将会提供巨大帮助。

自动化测试有助于节省成本，这一点不言而喻。但是，现有的自动化测试通常都缺少与时间分析相关的测试，而仅侧重于功能方面。9.6 节以具体措施的形式提供了建议，希望通过合适的方式在自动化测试中用嵌入式软件的时间分析来解决此类问题。

如果某个项目出现了CPU 持续或偶发性的过载，则必须采取措施减少负载。这通常发生在项目临近截止日期时，因此需要建立一个小组来应对这种情况。第8章中为此类任务组提供了相关的基础知识和经验。其中，8.4 节作为该章的结尾，可以作为处理问题的入手点。

本书的重点是将理论与实践紧密结合。理论总是要通过实例来说明，并且还有很多具体的技巧可应用于设计、实现、调试和验证阶段中。

本书布局合理，读者按照顺序阅读最为轻松。然而，在撰写本书时，作者已尝试为每一章赋予一定程度的独立性，从而使读者在查找内容或选择性阅读时不至于迷失。

如果发现本书中存在错误之处，请不吝建议、批评和提醒，本人将不胜感激，也欢迎直接与本人进行专业讨论。

祝您阅读愉快并能获得一些技术上的见解。

[英] Peter Gliwa (皮特·格利瓦)

peter.gliwa@gliwa.com

德国，维尔海姆（上巴伐利亚），2020 年5 月