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139 6.2 OSEK ECC：并非选择 140 6.3 重置17 min后发生偶发崩溃 143 6.4 遗漏及重复的传感器数据 144 6.5 拉着手刹去比赛 149 6.6 实际测量得到的 WCET 比静态代码分析得到的更大 150 6.7 有时候网络管理报文来得太早了 151 6.8 系列项目中无间断的时间分析 152 6.9 时间分析使得车厂节省了1200万欧元 152 6.10 总结 153 第7章 多核及多ECU环境下的软件时间 154 7.1 多核基础知识 154 7.1.1 Amdahl vs.Gustafson——谁是对的？ 155 7.1.2 CPU 核心——同构（Homogeneous）、异构（Heterogeneous） 还是锁步（Lock-step）？ 155 7.1.3 锁步多核 156 7.1.4 英飞凌 AURIX——同类、异类和锁步 157 7.2 并发执行的多种类型 158 7.2.1 应用程序的并行执行 158 7.2.2 函数的并行执行 159 7.2.3 指令的并行执行 164 7.3 数据一致性，Spinlocks 165 7.3.1 确保数据一致性的理想解决方案 168 7.3.2 确保数据一致性的成本 169 7.4 存储地址克隆 170 7.5 总结 172 第8章 软件运行时间优化 174 8.1 调度层级的运行时间优化 174 8.1.1 防止跨核心通信 174 8.1.2 避免使用 ECC 任务 174 8.1.3 合理使用异构多核处理器 175 8.1.4 避免需要确保数据一致性的机制 175 8.1.5 通过优化偏移实现周期性任务的负载均衡 175 8.1.6 拆分任务 177 8.1.7 将功能迁移到执行频率较低的任务 177 8.2 针对存储器使用的运行时间优化 178 8.2.1 快速存储器的利用 178 8.2.2 数据对齐 180 8.2.3 代码对齐和缓存优化 181 8.3 代码层级的运行时间优化 182 8.3.1 优化频繁调用的小函数 184 8.3.2 优化根函数sqrt 184 8.3.3 AURIX的线性内核 ID 187 8.3.4 计算至达到饱和 190 8.3.5 处理器特定的通用指令 191 8.3.6 编译器优化 192 8.4 运行时间优化总结与指南 199 第9章 开发过程中的方法技巧 202 9.1 与时间相关的各种需求 202 9.1.1 时间需求 202 9.1.2 对于方法和工具的需求 207 9.1.3 通用需求模板 208 9.2 开发期间的协作 209 9.3 软件运行时间概念、调度设计和操作系统配置 210 9.4 软件运行时间调试 210 9.5 运行时间优化 211 9.6 时间验证 211 9.6.1 测试阶段“分析” 212 9.6.2 测试阶段“POI（兴趣点）追踪” 212 9.6.3 测试阶段“情况” 212 9.6.4 测试阶段“凭经验确定空间” 212 9.7 尽早考虑后期的功能 213 9.8 终产品中的时间监测 214 9.9 一个好例子：Vitesco Technologies出品的CoReMa 215 9.10 总结 216 第10章 AUTOSAR 218 10.1 AUTOSAR CP 219 10.1.1 功能架构 219 10.1.2 软件架构、SW-C 定义和 VFB 219 10.1.3 RTE 220 10.1.4 实现、系统配置和 Runnable 221 10.2 AUTOSAR AP 221 10.2.1 功能架构 221 10.2.2 软件架构 AA 221 10.2.3 实现与系统配置 223 10.2.4 部署 224 10.2.5 执行管理和执行客户端 224 10.2.6 确定性执行和确定性客户端 224 10.2.7 POSIX调度 226 10.2.8 AUTOSARAP中的时间 227 10.3 AUTOSAR时间扩展TIMEX 229 10.3.1 目标 229 10.3.2 事件和事件链 229 10.3.3 TIMEX 要求类型 230 10.3.4 AUTOSAR/TIMEX 视角 230 10.4 AUTOSAR/ASAM 运行时间接口 ARTI 231 10.4.1 AUTOSAR ARTI 232 10.4.2 ASAM ARTI 233 10.5 技术报告“时间分析” 233 10.6 总结 234 第11章 功能安全，ISO 26262 235 11.1 基础知识 235 11.1.1 风险 235 11.1.2 SIL——安全完整性等级 235 11.1.3 脱离上下文、在上下文中、经使用验证 236 11.2 安全标准、时间及时间验证 237 11.3 时间安全所需工具 238 11.4 法律方面的考量 239 11.5 总结 240 第12章 前景 241 致谢 242 参考文献 243 ?? ?? ?? 內容試閱： 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 本书中涉及的所有品牌名称和商标均为各自合法所有者所拥有，仅用于描述。 Translated and Extended from the German Edition P. Gliwa “Embedded Software Timing”(c) 2020 Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (c) The Editor(s) (if applicable) and The Author(s)， under exclusive license to Springer Nature Switzerland AG 2021 ?? ?? ?? Python语言简介

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