基于CPS的實(shí)時(shí)系統(tǒng)的面向方面的時(shí)間特性建模.pdf

1、Cyber-Physical Systems(CPS)是近年的一個(gè)研究熱點(diǎn)。CPS描述的是一類由計(jì)算單元和物理對(duì)象之間通過通訊網(wǎng)絡(luò)高度集成的復(fù)雜系統(tǒng)。CPS的應(yīng)用前景廣泛,代表了新一代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展方向,得到各界的高度重視。同時(shí),CPS涉及到計(jì)算機(jī)科學(xué)、通信科學(xué)和控制科學(xué)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域,目前面臨系統(tǒng)理論,設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)工具等諸多方面的挑戰(zhàn)。
　　 時(shí)間特性是實(shí)時(shí)系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵因素,系統(tǒng)的可靠性和質(zhì)量,很大程度上取決于實(shí)時(shí)性。但是

2、,時(shí)間特性散布在整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)功能部件里,帶來了前述的代碼混亂和代碼分散問題,導(dǎo)致系統(tǒng)代碼不易讀,不易修改,易產(chǎn)生不一致,重用性差,不易修改和升級(jí)等一系列問題。因此,把時(shí)間特性單獨(dú)作為一個(gè)方面進(jìn)行面向方面建模便成為一個(gè)理想的方法。
　　 面向方面技術(shù)作為一種基于關(guān)注分離的新技術(shù),在軟件開發(fā)領(lǐng)域已經(jīng)得到了一定的應(yīng)用,擁有不少相對(duì)成熟的面向方面編程語言,在一些通用的技術(shù)框架里面向方面編程也得到了較好地體現(xiàn)。但在面向方面建模方面,目前

3、仍然還沒有一個(gè)統(tǒng)一的建模標(biāo)準(zhǔn)或通用方法。使用最廣泛的UML標(biāo)準(zhǔn)至今也沒有對(duì)面向方面的支持,還是通過UML的擴(kuò)展機(jī)制來進(jìn)行面向方面的建模。
　　 對(duì)于實(shí)時(shí)系統(tǒng)的時(shí)間特性建模,這方面已有不少研究。AOSDM-UML模型結(jié)合形式化描述來進(jìn)行實(shí)時(shí)擴(kuò)展,把時(shí)間分離出來構(gòu)造為一個(gè)時(shí)間方面,建立一個(gè)比較完整的時(shí)間模型來建模系統(tǒng)時(shí)間,是一種比較好的方法。
　　 本文主要圍繞CPS這一主題,介紹其基本概念以及相關(guān)特點(diǎn),指出其當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)

4、。討論CPS對(duì)時(shí)間語義的新需求,并介紹一些相關(guān)的研究方向。結(jié)合UML的MARTE框架進(jìn)行時(shí)間建模,對(duì)UML進(jìn)行面向方面的擴(kuò)展,并結(jié)合MARTE框架,建立基于UML的時(shí)間方面模型。對(duì)CPS的實(shí)時(shí)特性進(jìn)行分解,并針對(duì)不同的方面,建立對(duì)應(yīng)的時(shí)間特性模型。首先將時(shí)間特性劃分基本時(shí)間,時(shí)間事件,定時(shí)機(jī)制,時(shí)間服務(wù)四個(gè)方面。每個(gè)方面可以通過擴(kuò)展的UML來進(jìn)行建模。其次針對(duì)CPS所具有離散時(shí)間、連續(xù)時(shí)間、混合時(shí)間的特性,將時(shí)間特性劃分為離散時(shí)間方面、