實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

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(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)和應(yīng)用軟件2 

1.3　實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)的特征3 

1.4　分布式實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)軟件設(shè)計(jì)方法需求6 

1.7　COMET/RTE：用于嵌入式系統(tǒng)的實(shí)時(shí)軟件設(shè)計(jì)方法7 

1.8　可視化建模語言：UML、SysML和MARTE7 

1.9　小結(jié)7 

第2章　UML、SysML和MARTE概述9 

2.1　使用SysML和UML的模型驅(qū)動(dòng)體系結(jié)構(gòu)9 

2.2　用例圖10 

2.3　類和對(duì)象11 

2.4　類圖11 

2.5　交互圖12 

2.6　狀態(tài)機(jī)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(jié)構(gòu)圖17 

2.11　UML擴(kuò)展機(jī)制和擴(kuò)展集18 

2.12　SysML19 

2.13　MARTE擴(kuò)展集20 

2.14　時(shí)序圖21 

2.15　UML、SysML和MARTE的工具支持21 

2.16　小結(jié)22 

第3章　實(shí)時(shí)軟件設(shè)計(jì)和體系結(jié)構(gòu)概念23 

3.1　面向?qū)ο蟾拍?3 

3.2　信息隱藏24 

3.3　繼承25 

3.4　主動(dòng)和被動(dòng)對(duì)象26 

3.5　并發(fā)處理26 

3.6　并發(fā)任務(wù)之間的合作27 

3.7　信息隱藏應(yīng)用于訪問同步30 

3.8　實(shí)時(shí)并發(fā)處理的運(yùn)行時(shí)支持30 

3.9　任務(wù)調(diào)度31 

3.10　軟件體系結(jié)構(gòu)和組件33 

3.11　小結(jié)34 

第二部分　實(shí)時(shí)軟件設(shè)計(jì)方法 

第4章　實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)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(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法綜述40 

4.5　系統(tǒng)和軟件體系結(jié)構(gòu)的多個(gè)視圖41 

4.6　小結(jié)42 

第5章　SysML和UML實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化建模43 

5.1　靜態(tài)建模概念43 

5.2　用構(gòu)造型歸類塊和類46 

5.3　SysML問題域結(jié)構(gòu)化建模46 

5.4　系統(tǒng)上下文結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)55 

第6章　實(shí)時(shí)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(guān)系65 

6.8　包含用例關(guān)系65 

6.9　擴(kuò)展用例關(guān)系67 

6.10　用例包69 

6.11　小結(jié)69 

第7章　實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)狀態(tài)機(jī)71 

7.1　狀態(tài)機(jī)71 

7.2　狀態(tài)機(jī)示例73 

7.3　事件和監(jiān)護(hù)條件74 

7.4　動(dòng)作74 

7.5　分層狀態(tài)機(jī)79 

7.6　協(xié)作狀態(tài)機(jī)82 

7.7　繼承狀態(tài)機(jī)84 

7.8　從用例中開發(fā)狀態(tài)機(jī)85 

7.9　從用例中開發(fā)狀態(tài)機(jī)的示例85 

7.10　小結(jié)88 

第8章　為實(shí)時(shí)嵌入式軟件構(gòu)造對(duì)象和類89 

8.1　對(duì)象和類的構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)89 

8.2　對(duì)象和類的構(gòu)造類別90 

8.3　對(duì)象的行為和模式90 

8.4　邊界類和對(duì)象91 

8.5　實(shí)體類和對(duì)象95 

8.6　控制類和對(duì)象96 

8.7　應(yīng)用邏輯類和對(duì)象98 

8.8　小結(jié)100 

第9章　實(shí)時(shí)嵌入式軟件動(dòng)態(tài)交互建模101 

9.1　對(duì)象交互建模101 

9.2　消息序列描述102 

9.3　動(dòng)態(tài)交互建模方法102 

9.4　無狀態(tài)的動(dòng)態(tài)交互建模103 

9.5　無狀態(tài)的動(dòng)態(tài)交互建模示例103 

9.6　依賴于狀態(tài)的動(dòng)態(tài)交互建模107 

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

9.8　小結(jié)116 

第10章　實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)117 

10.1　軟件體系結(jié)構(gòu)概述117 

10.2　軟件體系結(jié)構(gòu)的多個(gè)視圖119 

10.3　從分析過渡到設(shè)計(jì)121 

10.4　子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)注點(diǎn)分離123 

10.5　子系統(tǒng)構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)125 

10.6　確定子系統(tǒng)間的消息通信130 

10.7　小結(jié)131 

第11章　實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)模式132 

11.1　軟件設(shè)計(jì)模式132 

11.2　分層軟件體系結(jié)構(gòu)模式133 

11.3　實(shí)時(shí)軟件體系結(jié)構(gòu)的控制模式135 

11.4　客戶/服務(wù)軟件體系結(jié)構(gòu)模式138 

11.5　基本軟件體系結(jié)構(gòu)通信模式140 

11.6　軟件體系結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)模式文檔148 

11.9　軟件體系結(jié)構(gòu)模式應(yīng)用149 

11.10　小結(jié)149 

第12章　基于組件的實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)150 

12.1　基于組件的軟件體系結(jié)構(gòu)150 

12.2　基于組件的分布式軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)151 

12.3　組件接口設(shè)計(jì)151 

12.4　復(fù)合組件設(shè)計(jì)153 

12.5　基于組件的軟件體系結(jié)構(gòu)示例155 

12.6　組件構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)156 

12.7　服務(wù)組件設(shè)計(jì)158 

12.8　數(shù)據(jù)分布161 

12.9　軟件部署162 

12.10　軟件連接器設(shè)計(jì)163 

12.11　小結(jié)165 

第13章　并發(fā)實(shí)時(shí)軟件任務(wù)設(shè)計(jì)166 

13.1　并發(fā)任務(wù)構(gòu)造問題166 

13.2　分類并發(fā)任務(wù)166 

13.3　I/O任務(wù)構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)167 

13.4　內(nèi)部任務(wù)構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)172 

13.5　任務(wù)優(yōu)先級(jí)標(biāo)準(zhǔn)177 

13.6　任務(wù)聚簇標(biāo)準(zhǔn)178 

13.7　用任務(wù)反演進(jìn)行設(shè)計(jì)重構(gòu)183 

13.8　開發(fā)任務(wù)體系結(jié)構(gòu)184 

13.9　任務(wù)通信和同步185 

13.10　任務(wù)接口與任務(wù)行為規(guī)范189 

13.11　小結(jié)189 

第14章　實(shí)時(shí)軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)191 

14.1　組合任務(wù)設(shè)計(jì)191 

14.2　類訪問同步196 

14.3　監(jiān)視器設(shè)計(jì)199 

14.4　任務(wù)間通信連接器設(shè)計(jì)203 

14.5　任務(wù)事件序列邏輯209 

14.6　機(jī)器人和視覺系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)210 

14.7　并發(fā)任務(wù)的Java實(shí)現(xiàn)211 

14.8　小結(jié)212 

第15章　實(shí)時(shí)軟件產(chǎn)品線體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)213 

15.1　軟件產(chǎn)品線工程213 

15.2　微波爐軟件產(chǎn)品線問題描述214 

15.3　軟件產(chǎn)品線需求建模214 

15.4　軟件產(chǎn)品線分析建模218 

15.5　軟件產(chǎn)品線設(shè)計(jì)建模222 

15.6　小結(jié)224 

第三部分　實(shí)時(shí)軟件設(shè)計(jì)分析 

第16章　實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)的系統(tǒng)和軟件質(zhì)量屬性226 

16.1　可擴(kuò)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(hù)性229 

16.7　可修改性230 

16.8　可測(cè)試性231 

16.9　可跟蹤性232 

16.10　可重用性232 

16.11　小結(jié)233 

第17章　實(shí)時(shí)軟件設(shè)計(jì)的性能分析234 

17.1　實(shí)時(shí)調(diào)度理論234 

17.2　非周期任務(wù)和任務(wù)同步的實(shí)時(shí)調(diào)度239 

17.3　廣義實(shí)時(shí)調(diào)度理論240 

17.4　使用事件序列分析進(jìn)行性能分析243 

17.5　使用實(shí)時(shí)調(diào)度理論和事件序列分析進(jìn)行性能分析245 

17.6　高級(jí)實(shí)時(shí)調(diào)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(shù)的估計(jì)和測(cè)量249 

17.9　小結(jié)250 

第18章　性能分析應(yīng)用于實(shí)時(shí)軟件設(shè)計(jì)251 

18.1　使用事件序列分析進(jìn)行性能分析的示例251 

18.2　用實(shí)時(shí)調(diào)度理論進(jìn)行性能分析的示例255 

18.3　用實(shí)時(shí)調(diào)度理論和事件序列分析進(jìn)行性能分析的示例258 

18.4　設(shè)計(jì)重構(gòu)268 

18.5　小結(jié)268 

第四部分　實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)軟件 

設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)化建模270 

19.3　用例建模272 

19.4　構(gòu)造對(duì)象和類275 

19.5　動(dòng)態(tài)狀態(tài)機(jī)建模276 

19.6　動(dòng)態(tài)交互建模280 

19.7　設(shè)計(jì)建模290 

19.8　實(shí)時(shí)軟件設(shè)計(jì)的性能分析297 

19.9　基于組件的軟件體系結(jié)構(gòu)301 

19.10　詳細(xì)的軟件設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)化建模309 

20.3　用例建模313 

20.4　動(dòng)態(tài)狀態(tài)機(jī)建模315 

20.5　構(gòu)造對(duì)象和類317 

20.6　動(dòng)態(tài)交互建模318 

20.7　設(shè)計(jì)建模323 

20.8　實(shí)時(shí)軟件設(shè)計(jì)的性能分析328 

20.9　基于組件的軟件體系結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)化建模337 

21.3　用例建模338 

21.4　動(dòng)態(tài)狀態(tài)機(jī)建模346 

21.5　構(gòu)造子系統(tǒng)351 

21.6　構(gòu)造對(duì)象和類351 

21.7　動(dòng)態(tài)交互建模354 

21.8　設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)366 

21.11　基于組件的軟件體系結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)化建模377 

22.3　用例建模378 

22.4　構(gòu)造對(duì)象和類380 

22.5　動(dòng)態(tài)狀態(tài)機(jī)建模380 

22.6　動(dòng)態(tài)交互建模382 

22.7　設(shè)計(jì)建模383 

第23章　高速公路收費(fèi)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(gòu)造對(duì)象和類389 

23.5　動(dòng)態(tài)狀態(tài)機(jī)建模390 

23.6　動(dòng)態(tài)交互建模390 

23.7　設(shè)計(jì)建模392 

附錄A　本書使用的約定396 

附錄B　軟件體系結(jié)構(gòu)模式目錄399 

附錄C　并發(fā)任務(wù)偽碼模板415 

附錄D　教學(xué)考慮420 

詞匯表422 

參考文獻(xiàn)433 

索引439