基于CPS的實時系統(tǒng)的面向方面的時間特性建模.pdf

1、Cyber-Physical Systems(CPS)是近年的一個研究熱點。CPS描述的是一類由計算單元和物理對象之間通過通訊網(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,CPS涉及到計算機(jī)科學(xué)、通信科學(xué)和控制科學(xué)等多個學(xué)科領(lǐng)域,目前面臨系統(tǒng)理論,設(shè)計方法,設(shè)計工具等諸多方面的挑戰(zhàn)。
　　 時間特性是實時系統(tǒng)的一個關(guān)鍵因素,系統(tǒng)的可靠性和質(zhì)量,很大程度上取決于實時性。但是

2、,時間特性散布在整個系統(tǒng)的各個功能部件里,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,不易修改和升級等一系列問題。因此,把時間特性單獨作為一個方面進(jìn)行面向方面建模便成為一個理想的方法。
　　 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。
　　 對于實時系統(tǒng)的時間特性建模,這方面已有不少研究。AOSDM-UML模型結(jié)合形式化描述來進(jìn)行實時擴(kuò)展,把時間分離出來構(gòu)造為一個時間方面,建立一個比較完整的時間模型來建模系統(tǒng)時間,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,指出其當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)

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