基于cps的实时系统的面向方面的时间特性建模

上传者：林志伟
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上传时间：2015-04-26
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基于cps的实时系统的面向方面的时间特性建模

摘要
摘要
Ｃｙｂｅｒ．ＰｈｙｓｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ（ＣＰＳ）是近年的一个研究热点。ＣＰＳ描述的是一类由计
算单元和物理对象之间通过通讯网络高度集成的复杂系统。ＣＰＳ的应用前景广泛，
代表了新一代工业技术的发展方向，得到各界的高度重视。同时，ＣＰＳ涉及到计算
机科学、通信科学和控制科学等多个学科领域，目前面临系统理论，设计方法，设
计工具等诸多方面的挑战。
时间特性是实时系统的一个关键因素，系统的可靠性和质量，很大程度上取决
于实时性。但是，时间特性散布在整个系统的各个功能部件里，带来了前述的代码
混乱和代码分散问题，导致系统代码不易读，不易修改，易产生不一致，重用性差，
不易修改和升级等一系列问题。因此，把时间特性单独作为一个方面进行面向方面
建模便成为一个理想的方法。
面向方面技术作为一种基于关注分离的新技术，在软件开发领域已经得到了一
定的应用，拥有不少相对成熟的面向方面编程语言，在一些通用的技术框架里面向
方面编程也得到了较好地体现。但在面向方面建模方面，目前仍然还没有一个统一
的建模标准或通用方法。使用最广泛的ＵＭＬ标准至今也没有对面向方面的支持，
还是通过ＵＭＬ的扩展机制来进行面向方面的建模。
对于实时系统的时间特性建模，这方面已有不少研究。ＡＯＳＤＭ．ＵＭＬ模型结合
形式化描述来进行实时扩展，把时间分离出来构造为一个时间方面，建立一个比较
完整的时间模型来建模系统时间，是一种比较好的方法。
本文主要围绕ＣＰＳ这一主题，介绍其基本概念以及相关特点，指出其当前面临
的挑战。讨论ＣＰＳ对时间语义的新需求，并介绍一些相关的研究方向。结合ＵＭＬ的
ＭＡＲＴＥ框架进行时间建模，对ＵＭＬ进行面向方面的扩展，并结合ＭＡＲＴＥ框架，建
立基于ＵＭＬ的时间方面模型。对ＣＰＳ的实时特性进行分解，并针对不同的方面，建
立对应的时间特性模型。首先将时间特性划分基本时间，时间事件，定时机制，时
间服务四个方面。每个方面可以通过扩展的ＵＭＬ来进行建模。其次针对ＣＰＳ所具有
离散时间、连续时间、混合时间的特性，将时间特性划分为离散时间方面、连续时
间方面、混合时间方面，并建立相应模型。再次，将时间特性划分为确定性时间限
制、随机性时间限制、模糊性时问限制三个方面，并建立相应的模型。对不同时间

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