کتاب صوتی طراحی سیستم‌های توکار قابل اطمینان با زبان برنامه‌نویسی SIGNAL

📚 کتاب آموزشی جامع

📚 اطلاعات کتاب

عنوان کتاب: کتاب طراحی سیستم‌های توکار قابل اطمینان با زبان برنامه‌نویسی SIGNAL

موضوع کلی: مهندسی سیستم‌های توکار

موضوع میانی: طراحی و برنامه‌نویسی سیستم‌های توکار

📋 سرفصل‌های کتاب (100 موضوع)

• 1. مقدمه‌ای بر سیستم‌های توکار
• 2. ویژگی‌ها و چالش‌های سیستم‌های زمان-حقیقی (Real-Time)
• 3. اهمیت اطمینان‌پذیری، ایمنی و امنیت در سیستم‌های توکار
• 4. معرفی رویکردهای مدل-محور (Model-Based Design)
• 5. محدودیت‌های زبان‌های برنامه‌نویسی سنتی (C/C++) برای سیستم‌های واکنشی
• 6. معرفی پارادایم برنامه‌نویسی همزمان (Synchronous Programming)
• 7. فرضیه همزمانی (The Synchronous Hypothesis)
• 8. مفهوم زمان منطقی در برابر زمان فیزیکی
• 9. مزایای رویکرد همزمان: قطعیت و قابلیت تحلیل
• 10. مقایسه رویکردهای همزمان، غیرهمزمان و چندریسمانی
• 11. تاریخچه و معرفی زبان برنامه‌نویسی SIGNAL
• 12. فلسفه طراحی SIGNAL: جریان داده‌های زمان‌بندی شده
• 13. محیط توسعه و ابزارهای مرتبط با SIGNAL (Polychrony/SME)
• 14. مفهوم بنیادین سیگنال (Signal) در زبان SIGNAL
• 15. مفهوم ساعت (Clock) یک سیگنال
• 16. انواع داده‌های پایه در SIGNAL
• 17. اولین برنامه در SIGNAL: ساخت یک فرایند ساده
• 18. ساختار یک برنامه SIGNAL: فرایند، ورودی، خروجی و متغیرهای محلی
• 19. فرایندهای اولیه (Primitive Processes): توابع آنی بر روی سیگنال‌ها
• 20. عملگر تخصیص آنی (Instantaneous Assignment)
• 21. عملگر تأخیر (Delay) و مقدار اولیه
• 22. نمونه‌برداری از سیگنال (Down-sampling) با عملگر `when`
• 23. ترکیب دو سیگنال با عملگر `default`
• 24. همگام‌سازی سیگنال‌ها: مفهوم ساعت مشترک
• 25. ترکیب فرایندها: عملگر ترکیب موازی (|)
• 26. کپسوله‌سازی و پنهان‌سازی سیگنال‌های داخلی با `where`
• 27. تحلیل ساعت‌ها: مقدمه‌ای بر حسابان ساعت (Clock Calculus)
• 28. رابطه تساوی ساعت (`^=`)
• 29. رابطه زیرساعت (Sub-clock)
• 30. رابطه ابرساعت (Super-clock)
• 31. استنتاج ساعت یک فرایند ترکیبی
• 32. تعریف صریح ساعت‌ها با سیگنال‌های بولی
• 33. ایجاد ساعت‌های متناوب و دوره‌ای
• 34. مدل‌سازی سیستم‌های چندنرخی (Multi-rate Systems)
• 35. فرایندهای کتابخانه‌ای استاندارد در SIGNAL
• 36. عملگرهای حسابی و منطقی بر روی سیگنال‌ها
• 37. طراحی ماژولار: تعریف و استفاده از انواع فرایند (Process Types)
• 38. پارامتری‌سازی فرایندها
• 39. مفهوم فرایندهای چندساعته (Multi-clock Processes)
• 40. مدیریت جریان کنترل با استفاده از ساعت‌ها
• 41. طراحی کنترل‌کننده‌های مبتنی بر رویداد
• 42. الگوهای طراحی رایج در SIGNAL: فیلترها
• 43. الگوهای طراحی رایج در SIGNAL: ماشین‌های حالت
• 44. الگوهای طراحی رایج در SIGNAL: ادغام‌کننده‌ها (Mergers)
• 45. استفاده از آرایه‌هایی از سیگنال‌ها و فرایندها
• 46. فرایندهای مرتبه بالاتر (Higher-Order Processes)
• 47. مفهوم فرایندهای بازگشتی (Recursive Processes)
• 48. مدل‌سازی سیستم‌های گسسته-زمان (Discrete-Time)
• 49. مدل‌سازی سیستم‌های رویداد-گسسته (Discrete-Event)
• 50. ترکیب مدل‌های زمان‌محور و رویدادمحور
• 51. مقدمه‌ای بر مشخصه‌سازی صوری (Formal Specification)
• 52. بیان نیازمندی‌های ایمنی و زمانی با SIGNAL
• 53. استفاده از ناظرها (Observers) برای بررسی خواص سیستم
• 54. مقدمه‌ای بر تحلیل و اعتبارسنجی (Verification & Validation)
• 55. تحلیل ایستای برنامه‌های SIGNAL
• 56. بررسی سازگاری ساعت‌ها (Clock Consistency)
• 57. بررسی علیت (Causality Analysis) و تشخیص حلقه‌های بدون تأخیر
• 58. تشخیص بن‌بست (Deadlock Detection) در مدل‌های SIGNAL
• 59. اثبات خواص با استفاده از ابزارهای اثبات قضیه
• 60. شبیه‌سازی مدل‌های SIGNAL
• 61. تولید سناریوهای تست و دنباله‌های ورودی
• 62. اشکال‌زدایی (Debugging) برنامه‌های همزمان
• 63. روند تولید کد از مدل‌های SIGNAL
• 64. نگاشت مفهوم زمان منطقی به زمان اجرایی
• 65. تولید کد ترتیبی (Sequential Code Generation)
• 66. تولید کد برای معماری‌های تک‌هسته‌ای
• 67. زمان‌بندی (Scheduling) کدهای تولید شده
• 68. تولید کد برای معماری‌های چندپردازنده‌ای و توزیع‌شده
• 69. چالش‌های توزیع یک برنامه همزمان
• 70. پارتیشن‌بندی خودکار و دستی برنامه
• 71. سنتز پروتکل‌های ارتباطی
• 72. یکپارچه‌سازی کد تولید شده با کدهای دستی (C/Ada)
• 73. بهینه‌سازی کد تولید شده برای حافظه و کارایی
• 74. مطالعه موردی: طراحی یک کنترل‌کننده PID
• 75. مدل‌سازی بخش فیزیکی (Plant) و کنترل‌کننده
• 76. مشخصه‌سازی و اعتبارسنجی کنترل‌کننده PID
• 77. مطالعه موردی: سیستم کنترل کروز خودرو (Cruise Control)
• 78. مدل‌سازی نیازمندی‌ها و محیط سیستم
• 79. طراحی و تحلیل کنترل‌کننده کروز
• 80. مطالعه موردی: یک پروتکل ارتباطی ساده (مانند ARQ)
• 81. مدل‌سازی فرستنده، گیرنده و کانال ارتباطی
• 82. اعتبارسنجی صحت عملکرد پروتکل
• 83. مطالعه موردی: سیستم مدیریت باتری (BMS)
• 84. مدل‌سازی حالت شارژ و نظارت بر سلول‌ها
• 85. پیاده‌سازی منطق ایمنی در BMS
• 86. مقایسه SIGNAL با زبان‌های همزمان دیگر (Lustre, Esterel)
• 87. مقایسه SIGNAL با ابزارهای مدل‌سازی گرافیکی (Simulink/Stateflow)
• 88. مفاهیم پیشرفته: سیگنال‌های نمادین و تحلیل پارامتریک
• 89. مفاهیم پیشرفته: زمان‌بندی پویا و تطبیقی
• 90. مفاهیم پیشرفته: طراحی سیستم‌های مقاوم به خطا (Fault-Tolerant)
• 91. استفاده از SIGNAL در چارچوب استانداردهای ایمنی (مانند DO-178C, ISO 26262)
• 92. اکوسیستم Polychrony: ابزارهای تحلیل و سنتز
• 93. یکپارچه‌سازی مدل‌های SIGNAL با سایر زبان‌های مدل‌سازی
• 94. چالش‌های عملی در استفاده از رویکرد همزمان
• 95. روندهای آینده در طراحی سیستم‌های توکار حیاتی
• 96. جمع‌بندی دوره و مرور مفاهیم کلیدی