嵌入式軟件是航天型號軟件系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。隨著航天型號的快速發(fā)展，嵌入式軟件規(guī)模及復(fù)雜度呈快速遞增態(tài)勢。為了降低軟件開發(fā)復(fù)雜度，提高系統(tǒng)可靠性，采用高可靠嵌入式實時操作系統(tǒng)已經(jīng)成為了航天型號研制的必然選擇和迫切需求，嵌入式實時操作系統(tǒng)已經(jīng)成為航天型號發(fā)展的關(guān)鍵支撐技術(shù)之一。國內(nèi)對高可靠嵌入式實時操作系統(tǒng)的研究和應(yīng)用還比較少，《航天高可靠嵌入式實時操作系統(tǒng)原理與技術(shù)》全面分析了國內(nèi)外高可靠嵌入式實時操作系統(tǒng)理論、技術(shù)、產(chǎn)品研發(fā)和應(yīng)用進(jìn)展，并對研發(fā)航天高可靠嵌入式實時操作系統(tǒng)的理論、方法和相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了深入闡述，其中很多成果尚屬國內(nèi)首創(chuàng)�！逗教旄呖煽壳度胧綄崟r操作系統(tǒng)原理與技術(shù)》主要面向的讀者是型號軟件的開發(fā)人員、調(diào)試人員、測試人員以及管理人員，也可作為相關(guān)專業(yè)高等院校師生的參考書。
近年來，隨著航天技術(shù)的快速發(fā)展，航天型號軟件的規(guī)模、復(fù)雜度、重要程度，以及在型號中所承擔(dān)的功能比重均呈急劇上升的趨勢。
美歐航天發(fā)達(dá)國家的航天型號研制經(jīng)驗表明，采用嵌入式實時操作系統(tǒng)對于提高復(fù)雜型號軟件的開發(fā)效率，以及軟件的可靠性、安全性、繼承性都具有重要意義。實時操作系統(tǒng)（簡稱RTOS）是指能在確定的時間內(nèi)響應(yīng)外部事件的一類操作系統(tǒng)。從國外的應(yīng)用歷程及規(guī)律分析可知，目前我國航天嵌入式RTOS正處于“磨合期”，一旦技術(shù)上有所突破，將會出現(xiàn)大量應(yīng)用的局面。
航天型號對RTOS的可靠性、安全性等要求苛刻，雖然RTOS的代碼規(guī)模不大，但是其操作系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)組合所帶來的高度復(fù)雜性，導(dǎo)致對其進(jìn)行分析、測試及驗證工作的技術(shù)難度高、工作量大，需要非常豐富的實踐經(jīng)驗和技巧。
當(dāng)前RTOS技術(shù)在不斷推陳出新，及時了解、熟悉與掌握最新的原理、技術(shù)與方法，對于RTOS的技術(shù)選型、自主研發(fā)，以及升級現(xiàn)有的基礎(chǔ)軟件平臺都非常必要。
本書以闡述嵌入式RTOS構(gòu)成原理、方法與技術(shù)為主線，圍繞高可靠、高安全這一技術(shù)要素進(jìn)行內(nèi)容組織，對RTOS設(shè)計模型、實現(xiàn)技術(shù)、測試方法、支持工具等進(jìn)行細(xì)致而深入的闡述，并提供了大量的系統(tǒng)實例，具有較強(qiáng)的可操作性與較廣的技術(shù)覆蓋面。
本書內(nèi)容來源于筆者承擔(dān)國家重大科技專項、國防基礎(chǔ)科研、總裝預(yù)研、航天科技重點(diǎn)創(chuàng)新基金、航天支撐技術(shù)基金等課題的研究成果。筆者針對高可靠RTOS架構(gòu)、設(shè)計、測試與驗證方法等進(jìn)行了長期跟蹤與研究，并在航天型號研制中進(jìn)行了實踐。本書是對上述成果的整理與總結(jié)。
全書共分為8章，從3個方面進(jìn)行介紹：第1章～第4章介紹RTOS現(xiàn)狀及概述、高可靠軟件標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范、RTOS基本概念及原理以及國外航天應(yīng)用的RTOS產(chǎn)品；第5章～第7章針對RTOS的設(shè)計、實現(xiàn)技術(shù)展開，詳細(xì)介紹RTOS設(shè)計原理、設(shè)計模型、系統(tǒng)實例、容錯實時調(diào)度、內(nèi)存空間保護(hù)、資源競爭防護(hù)、設(shè)備驅(qū)動加固、容錯恢復(fù)以及健康監(jiān)控技術(shù)；第8章介紹RTOS的測試技術(shù)與方法。
本書主要面向航天型號系統(tǒng)軟件的設(shè)計、開發(fā)、測試以及管理人員，對于其他嵌入式軟件研發(fā)人員而言，本書也不失為一本有助于拓寬視野、了解和掌握高可靠軟件設(shè)計、開發(fā)與測試新技術(shù)的可選之書。
第1章 高可靠實時操作系統(tǒng)
1.1高可靠實時操作系統(tǒng)概述
1.2高可靠RTOS發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢
1.3航天對高可靠RTOS的需求
1.4本書的結(jié)構(gòu)
第2章 安全關(guān)鍵軟件設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范概述
2.1軟件可靠性
2.1.1軟件可靠性概念
2.1.2軟件可靠性評價
2.2高可靠軟件設(shè)計
2.2.1軟件可靠性工程
2.2.2軟件可靠性設(shè)計技術(shù)
2.3軟件可靠性與防危性區(qū)別
2.4國外安全關(guān)鍵軟件研制標(biāo)準(zhǔn)
2.4.1DO-178B標(biāo)準(zhǔn)
2.4.2ARINC653標(biāo)準(zhǔn)
2.4.3NASA標(biāo)準(zhǔn)
2.4.4ECSS標(biāo)準(zhǔn)
2.4.5DOD標(biāo)準(zhǔn)
2.5國內(nèi)安全關(guān)鍵軟件研制標(biāo)準(zhǔn)
2.5.1GJB 2786-96標(biāo)準(zhǔn)
2.5.2GJB/Z 102-97標(biāo)準(zhǔn)
2.5.3GJB 438A-97標(biāo)準(zhǔn)
第3章 RTOS基本概念和原理
3.1RTOS總體結(jié)構(gòu)
3.2RTOS內(nèi)核
3.2.1RTOS內(nèi)核概述
3.2.2任務(wù)調(diào)度管理
3.2.3內(nèi)存管理
3.2.4同步與通信
3.2.5中斷/異常管理
3.2.6時鐘定時器
3.3設(shè)備管理與驅(qū)動
3.3.1設(shè)備管理
3.3.2設(shè)備驅(qū)動
3.4嵌入式文件系統(tǒng)
3.4.1概述
3.4.2Flash文件系統(tǒng)
第4章 國外航天應(yīng)用的RTOS產(chǎn)品
4.1VxWorks產(chǎn)品介紹
4.1.1VxWorks基本結(jié)構(gòu)
4.1.2VxWorks主流版本
4.2Integrity產(chǎn)品介紹
4.2.1Integrity-178B RTOS
4.2.2Integrity RTOS
4.2.3Integrity PC
4.3RTEMS產(chǎn)品介紹
4.3.1RTEMS內(nèi)核結(jié)構(gòu)及功能特點(diǎn)
4.3.2RTEMS版本發(fā)展
4.4QNX產(chǎn)品介紹
4.4.1QNX Neutrino RTOS
4.4.2QNX Neutrino RTOS Secure Kernel
4.4.3QNX Neutrino RTOS Safe Kernel
4.4.4QNX RTOS v4
4.5LynxOS產(chǎn)品介紹
4.5.1LynxOS
4.5.2LynxOS-178B
4.5.3LynxOS-SE
第5章 高可靠RTOS設(shè)計原理
5.1RTOS可靠性設(shè)計理念
5.1.1RTOS可靠性設(shè)計面臨問題
5.1.2高可靠RTOS設(shè)計模型
5.1.3可靠性與性能的權(quán)衡設(shè)計
5.2高可靠RTOS設(shè)計范例
5.2.1分區(qū)操作系統(tǒng)
5.2.2基于虛擬化的安全操作系統(tǒng)
5.2.3基于二代微內(nèi)核的安全操作系統(tǒng)
5.3RTOS驗證技術(shù)
第6章 高可靠RTOS內(nèi)核實現(xiàn)技術(shù)
6.1容錯實時調(diào)度
6.1.1容錯實時調(diào)度概述
6.1.2容錯實時調(diào)度算法介紹
6.2內(nèi)存保護(hù)
6.2.1內(nèi)存保護(hù)的重要性
6.2.2多層次內(nèi)存保護(hù)技術(shù)
6.2.3內(nèi)存泄露的動態(tài)監(jiān)測及回收
6.2.4蒙德里安內(nèi)存保護(hù)
6.3空間輻照環(huán)境下的內(nèi)存數(shù)據(jù)可靠存儲
6.3.1空間輻照概述
6.3.2冗余內(nèi)存分配技術(shù)
6.3.3內(nèi)存冗余編碼技術(shù)
6.4資源競爭防護(hù)
6.4.1資源競爭問題及防護(hù)技術(shù)
6.4.2動態(tài)檢測算法
6.4.3靜態(tài)檢測算法
第7章 設(shè)備驅(qū)動及可靠性增強(qiáng)技術(shù)
7.1高可靠RTOS設(shè)備驅(qū)動技術(shù)
7.1.1設(shè)備驅(qū)動概述
7.1.2設(shè)備驅(qū)動出現(xiàn)問題分析
7.1.3提高驅(qū)動可靠性的技術(shù)概述
7.1.4設(shè)備驅(qū)動加固技術(shù)介紹
7.2高可靠RTOS容錯技術(shù)
7.2.1高可靠RTOS容錯技術(shù)意義
7.2.2容錯技術(shù)
7.2.3錯誤屏蔽策略
7.2.4錯誤恢復(fù)策略
7.2.5RTOS容錯實現(xiàn)技術(shù)
7.3RTOS健康管理
7.3.1健康管理
7.3.2ASAAC中的系統(tǒng)管理
7.3.3ARINC653中的健康管理
7.3.4基于模型的健康管理技術(shù)
第8章 RTOS測試技術(shù)和方法
8.1RTOS測試技術(shù)概述
8.1.1軟件測試是RTOS可靠性保障的重要手段
8.1.2RTOS測試方法分類
8.2RTOS覆蓋率測試
8.2.1覆蓋率測試
8.2.2覆蓋率測試工具簡介
8.2.3目標(biāo)碼覆蓋率測試
8.3RTOS綜合功能測試
8.3.1RTOS功能點(diǎn)
8.3.2RTOS綜合功能測試模型
8.3.3多維測試模型
8.4RTOS性能測試
8.4.1時間參考
8.4.2性能指標(biāo)
8.4.3最大關(guān)中斷時間比較方法
8.5RTOS基準(zhǔn)測試
8.5.1RTOS基準(zhǔn)測試套件
8.5.2Rhealstone
8.5.3ThreadMetric
8.5.4HartStone
8.5.5混合負(fù)載基準(zhǔn)測試
8.6RTOS測試支撐技術(shù)
8.6.1RTOS接口測試自動化技術(shù)
8.6.2RTOS可移植接口技術(shù)
參考文獻(xiàn)
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