實時嵌入式系統(tǒng)軟件設計

出版者的話 

譯者序 

前言 

致謝 

第一部分　概述 

第1章　引言2 

1.1　挑戰(zhàn)2 

1.2　實時嵌入式系統(tǒng)和應用軟件2 

1.3　實時嵌入式系統(tǒng)的特征3 

1.4　分布式實時嵌入式系統(tǒng)5 

1.5　信息物理系統(tǒng)6 

1.6　嵌入式系統(tǒng)實時軟件設計方法需求6 

1.7　COMET/RTE：用于嵌入式系統(tǒng)的實時軟件設計方法7 

1.8　可視化建模語言：UML、SysML和MARTE7 

1.9　小結7 

第2章　UML、SysML和MARTE概述9 

2.1　使用SysML和UML的模型驅動體系結構9 

2.2　用例圖10 

2.3　類和對象11 

2.4　類圖11 

2.5　交互圖12 

2.6　狀態(tài)機圖14 

2.7　包圖15 

2.8　并發(fā)序列圖和通信圖15 

2.9　部署圖16 

2.10　組合結構圖17 

2.11　UML擴展機制和擴展集18 

2.12　SysML19 

2.13　MARTE擴展集20 

2.14　時序圖21 

2.15　UML、SysML和MARTE的工具支持21 

2.16　小結22 

第3章　實時軟件設計和體系結構概念23 

3.1　面向對象概念23 

3.2　信息隱藏24 

3.3　繼承25 

3.4　主動和被動對象26 

3.5　并發(fā)處理26 

3.6　并發(fā)任務之間的合作27 

3.7　信息隱藏應用于訪問同步30 

3.8　實時并發(fā)處理的運行時支持30 

3.9　任務調度31 

3.10　軟件體系結構和組件33 

3.11　小結34 

第二部分　實時軟件設計方法 

第4章　實時嵌入式系統(tǒng)軟件設計方法概述36 

4.1　COMET/RTE系統(tǒng)和軟件生命周期模型36 

4.2　COMET/RTE生命周期模型37 

4.3　COMET/RTE生命周期與其他軟件過程比較39 

4.4　實時嵌入式系統(tǒng)設計方法綜述40 

4.5　系統(tǒng)和軟件體系結構的多個視圖41 

4.6　小結42 

第5章　SysML和UML實時嵌入式系統(tǒng)結構化建模43 

5.1　靜態(tài)建模概念43 

5.2　用構造型歸類塊和類46 

5.3　SysML問題域結構化建模46 

5.4　系統(tǒng)上下文結構化建模48 

5.5　硬件/軟件邊界建模50 

5.6　軟件系統(tǒng)上下文結構化建模51 

5.7　定義硬件/軟件接口54 

5.8　系統(tǒng)部署建模54 

5.9　小結55 

第6章　實時嵌入式系統(tǒng)用例建模56 

6.1　用例56 

6.2　角色56 

6.3　確定用例60 

6.4　用例模型中的用例文檔61 

6.5　指定非功能需求61 

6.6　用例描述舉例62 

6.7　用例關系65 

6.8　包含用例關系65 

6.9　擴展用例關系67 

6.10　用例包69 

6.11　小結69 

第7章　實時嵌入式系統(tǒng)狀態(tài)機71 

7.1　狀態(tài)機71 

7.2　狀態(tài)機示例73 

7.3　事件和監(jiān)護條件74 

7.4　動作74 

7.5　分層狀態(tài)機79 

7.6　協(xié)作狀態(tài)機82 

7.7　繼承狀態(tài)機84 

7.8　從用例中開發(fā)狀態(tài)機85 

7.9　從用例中開發(fā)狀態(tài)機的示例85 

7.10　小結88 

第8章　為實時嵌入式軟件構造對象和類89 

8.1　對象和類的構造標準89 

8.2　對象和類的構造類別90 

8.3　對象的行為和模式90 

8.4　邊界類和對象91 

8.5　實體類和對象95 

8.6　控制類和對象96 

8.7　應用邏輯類和對象98 

8.8　小結100 

第9章　實時嵌入式軟件動態(tài)交互建模101 

9.1　對象交互建模101 

9.2　消息序列描述102 

9.3　動態(tài)交互建模方法102 

9.4　無狀態(tài)的動態(tài)交互建模103 

9.5　無狀態(tài)的動態(tài)交互建模示例103 

9.6　依賴于狀態(tài)的動態(tài)交互建模107 

9.7　依賴于狀態(tài)的動態(tài)交互建模示例：微波爐系統(tǒng)109 

9.8　小結116 

第10章　實時嵌入式系統(tǒng)軟件體系結構117 

10.1　軟件體系結構概述117 

10.2　軟件體系結構的多個視圖119 

10.3　從分析過渡到設計121 

10.4　子系統(tǒng)設計中的關注點分離123 

10.5　子系統(tǒng)構造標準125 

10.6　確定子系統(tǒng)間的消息通信130 

10.7　小結131 

第11章　實時嵌入式系統(tǒng)軟件體系結構模式132 

11.1　軟件設計模式132 

11.2　分層軟件體系結構模式133 

11.3　實時軟件體系結構的控制模式135 

11.4　客戶/服務軟件體系結構模式138 

11.5　基本軟件體系結構通信模式140 

11.6　軟件體系結構代理模式145 

11.7　分組消息通信模式147 

11.8　編寫軟件體系結構模式文檔148 

11.9　軟件體系結構模式應用149 

11.10　小結149 

第12章　基于組件的實時嵌入式系統(tǒng)軟件體系結構150 

12.1　基于組件的軟件體系結構150 

12.2　基于組件的分布式軟件體系結構設計151 

12.3　組件接口設計151 

12.4　復合組件設計153 

12.5　基于組件的軟件體系結構示例155 

12.6　組件構造標準156 

12.7　服務組件設計158 

12.8　數據分布161 

12.9　軟件部署162 

12.10　軟件連接器設計163 

12.11　小結165 

第13章　并發(fā)實時軟件任務設計166 

13.1　并發(fā)任務構造問題166 

13.2　分類并發(fā)任務166 

13.3　I/O任務構造標準167 

13.4　內部任務構造標準172 

13.5　任務優(yōu)先級標準177 

13.6　任務聚簇標準178 

13.7　用任務反演進行設計重構183 

13.8　開發(fā)任務體系結構184 

13.9　任務通信和同步185 

13.10　任務接口與任務行為規(guī)范189 

13.11　小結189 

第14章　實時軟件詳細設計191 

14.1　組合任務設計191 

14.2　類訪問同步196 

14.3　監(jiān)視器設計199 

14.4　任務間通信連接器設計203 

14.5　任務事件序列邏輯209 

14.6　機器人和視覺系統(tǒng)中的實時軟件詳細設計210 

14.7　并發(fā)任務的Java實現211 

14.8　小結212 

第15章　實時軟件產品線體系結構設計213 

15.1　軟件產品線工程213 

15.2　微波爐軟件產品線問題描述214 

15.3　軟件產品線需求建模214 

15.4　軟件產品線分析建模218 

15.5　軟件產品線設計建模222 

15.6　小結224 

第三部分　實時軟件設計分析 

第16章　實時嵌入式系統(tǒng)的系統(tǒng)和軟件質量屬性226 

16.1　可擴展性226 

16.2　性能227 

16.3　可用性227 

16.4　安全性228 

16.5　信息安全229 

16.6　可維護性229 

16.7　可修改性230 

16.8　可測試性231 

16.9　可跟蹤性232 

16.10　可重用性232 

16.11　小結233 

第17章　實時軟件設計的性能分析234 

17.1　實時調度理論234 

17.2　非周期任務和任務同步的實時調度239 

17.3　廣義實時調度理論240 

17.4　使用事件序列分析進行性能分析243 

17.5　使用實時調度理論和事件序列分析進行性能分析245 

17.6　高級實時調度算法245 

17.7　多處理器系統(tǒng)的性能分析246 

17.8　性能參數的估計和測量249 

17.9　小結250 

第18章　性能分析應用于實時軟件設計251 

18.1　使用事件序列分析進行性能分析的示例251 

18.2　用實時調度理論進行性能分析的示例255 

18.3　用實時調度理論和事件序列分析進行性能分析的示例258 

18.4　設計重構268 

18.5　小結268 

第四部分　實時嵌入式系統(tǒng)軟件 

設計案例研究 

第19章　微波爐控制系統(tǒng)案例研究270 

19.1　問題描述270 

19.2　結構化建模270 

19.3　用例建模272 

19.4　構造對象和類275 

19.5　動態(tài)狀態(tài)機建模276 

19.6　動態(tài)交互建模280 

19.7　設計建模290 

19.8　實時軟件設計的性能分析297 

19.9　基于組件的軟件體系結構301 

19.10　詳細的軟件設計305 

19.11　系統(tǒng)配置和部署307 

第20章　鐵路道口控制系統(tǒng)案例研究309 

20.1　問題描述309 

20.2　結構化建模309 

20.3　用例建模313 

20.4　動態(tài)狀態(tài)機建模315 

20.5　構造對象和類317 

20.6　動態(tài)交互建模318 

20.7　設計建模323 

20.8　實時軟件設計的性能分析328 

20.9　基于組件的軟件體系結構330 

20.10　系統(tǒng)配置和部署334 

第21章　輕軌控制系統(tǒng)案例研究336 

21.1　問題描述336 

21.2　結構化建模337 

21.3　用例建模338 

21.4　動態(tài)狀態(tài)機建模346 

21.5　構造子系統(tǒng)351 

21.6　構造對象和類351 

21.7　動態(tài)交互建模354 

21.8　設計建模364 

21.9　子系統(tǒng)綜合通信圖364 

21.10　分布式輕軌系統(tǒng)設計366 

21.11　基于組件的軟件體系結構373 

21.12　系統(tǒng)配置和部署375 

第22章　泵控制系統(tǒng)案例研究377 

22.1　問題描述377 

22.2　結構化建模377 

22.3　用例建模378 

22.4　構造對象和類380 

22.5　動態(tài)狀態(tài)機建模380 

22.6　動態(tài)交互建模382 

22.7　設計建模383 

第23章　高速公路收費控制系統(tǒng)案例研究387 

23.1　問題描述387 

23.2　用例建模387 

23.3　軟件系統(tǒng)上下文建模389 

23.4　構造對象和類389 

23.5　動態(tài)狀態(tài)機建模390 

23.6　動態(tài)交互建模390 

23.7　設計建模392 

附錄A　本書使用的約定396 

附錄B　軟件體系結構模式目錄399 

附錄C　并發(fā)任務偽碼模板415 

附錄D　教學考慮420 

詞匯表422 

參考文獻433 

索引439