嵌入式與實(shí)時(shí)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)：使用UML、對(duì)象技術(shù)、框架與模式

第一部分  基礎(chǔ)知識(shí)
第1章  對(duì)象及統(tǒng)一建模語(yǔ)言介紹        2
1.1  對(duì)象的優(yōu)點(diǎn)        2
1.2  術(shù)語(yǔ)和概念        6
1.3  UML中的面向?qū)ο?nbsp;       6
1.3.1  對(duì)象        7
1.3.2  屬性        11
1.3.3  行為        11
1.3.4  消息傳遞        13
1.3.5  職責(zé)        15
1.3.6  并發(fā)        15
1.3.7  自主機(jī)器式對(duì)象        16
1.4  類圖        16
1.5  用例        24
1.6  順序圖        25
1.7  物理表示        26
1.8  圖中常見(jiàn)的元素        27
1.8.1  注釋        27
1.8.2  包        27
1.8.3  約束        28
1.8.4  構(gòu)造型        29
1.9  小結(jié)        32
1.10  展望        33
1.11  練習(xí)        33
1.12  參考文獻(xiàn)        34
第2章  實(shí)時(shí)系統(tǒng)的基本概念        35
2.1  什么是實(shí)時(shí)系統(tǒng)        35
2.2  術(shù)語(yǔ)和概念        35
2.3  守時(shí)性        37
2.4  響應(yīng)        39
2.5  并發(fā)        41
2.5.1  并發(fā)線程的調(diào)度        41
2.5.2  事件到達(dá)模式        42
2.5.3  線程匯合點(diǎn)模式        43
2.5.4  資源共享        44
2.6  可預(yù)測(cè)性        45
2.7  正確性和健壯性        46
2.7.1  死鎖        46
2.7.2  異常條件        48
2.7.3  競(jìng)爭(zhēng)條件        49
2.8  分布式系統(tǒng)        50
2.9  容錯(cuò)性和保險(xiǎn)性        51
2.10  處理資源受限的目標(biāo)環(huán)境        51
2.11  低層硬件接口        51
2.12  實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)        51
2.12.1  可伸縮性        52
2.12.2  調(diào)度        52
2.12.3  實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的典型特征        52
2.13  小結(jié)        58
2.14  展望        58
2.15  練習(xí)        59
2.16  參考文獻(xiàn)        59
第3章  保險(xiǎn)性關(guān)鍵系統(tǒng)的基本概念        60
3.1  保險(xiǎn)性引論        60
3.1.1  Therac-25故事        60
3.1.2  其他故事        60
3.2  術(shù)語(yǔ)和概念        61
3.3  保險(xiǎn)性相關(guān)故障        63
3.3.1  保險(xiǎn)性是一個(gè)系統(tǒng)問(wèn)題        64
3.3.2  隨機(jī)故障與系統(tǒng)故障        64
3.3.3  單點(diǎn)失效        65
3.3.4  共態(tài)失效        66
3.3.5  潛在故障        68
3.3.6  失效－保險(xiǎn)狀態(tài)        68
3.3.7  實(shí)現(xiàn)保險(xiǎn)性        68
3.4  保險(xiǎn)性架構(gòu)        70
3.4.1  單通道保護(hù)式設(shè)計(jì)        71
3.4.2  多通道表決模式        72
3.4.3  同構(gòu)冗余模式        72
3.4.4  相異冗余模式        73
3.4.5  監(jiān)視器－傳動(dòng)器模式        75
3.4.6  門禁模式        75
3.4.7  保險(xiǎn)性執(zhí)行體模式        76
3.5  實(shí)現(xiàn)保險(xiǎn)性的八個(gè)步驟        77
3.5.1  第一步：辨別危害        78
3.5.2  第二步：確定風(fēng)險(xiǎn)        82
3.5.3  第三步：確定保險(xiǎn)性措施        83
3.5.4  第四步：建立保險(xiǎn)性需求        84
3.5.5  第五步：創(chuàng)建保險(xiǎn)性設(shè)計(jì)        84
3.5.6  第六步：實(shí)現(xiàn)保險(xiǎn)性        85
3.5.7  第七步：確立保險(xiǎn)性過(guò)程        89
3.5.8  第八步：測(cè)試，測(cè)試，測(cè)試        89
3.6  一些保險(xiǎn)性相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)        91
3.7  小結(jié)        92
3.8  展望        93
3.9  練習(xí)        93
3.10  參考文獻(xiàn)        94
第4章  用于嵌入式系統(tǒng)的快速面向?qū)ο筮^(guò)程        96
4.1  引論        96
4.2  術(shù)語(yǔ)和概念        97
4.2.1  開(kāi)發(fā)階段        97
4.2.2  排序        98
4.2.3  成熟度        99
4.3  開(kāi)發(fā)任務(wù)序列        99
4.3.1  瀑布生命周期        99
4.3.2  迭代生命周期        100
4.3.3  開(kāi)發(fā)原型        100
4.4  進(jìn)度安排與估計(jì)        102
4.4.1  精確的進(jìn)度計(jì)劃的好處        103
4.4.2  精確的進(jìn)度計(jì)劃的困難        104
4.5  ROPES宏周期        105
4.6  分析        108
4.6.1  需求分析        108
4.6.2  系統(tǒng)分析        112
4.6.3  對(duì)象分析        113
4.7  設(shè)計(jì)        115
4.7.1  架構(gòu)設(shè)計(jì)        117
4.7.2  機(jī)制設(shè)計(jì)        118
4.7.3  詳細(xì)設(shè)計(jì)        118
4.8  轉(zhuǎn)化        119
4.8.1  活動(dòng)        120
4.8.2  制品        120
4.9  測(cè)試        120
4.9.1  活動(dòng)        121
4.9.2  制品        121
4.10  小結(jié)        122
4.11  展望        122
4.12  練習(xí)        122
4.13  參考文獻(xiàn)        123
第二部分  分      析
第5章  實(shí)時(shí)系統(tǒng)的需求分析        126
5.1  引論        126
5.2  術(shù)語(yǔ)和概念        126
5.2.1  用例        126
5.2.2  消息和事件        127
5.2.3  場(chǎng)景、協(xié)議和狀態(tài)機(jī)        129
5.3  用例        130
5.3.1  用例間的關(guān)系        131
5.3.2  用例實(shí)例：空中交通控制系統(tǒng)        132
5.4  外部事件        135
5.5  指定外部消息        136
5.5.1  外部事件列表        136
5.5.2  響應(yīng)時(shí)間        137
5.6  用例行為詳述        138
5.6.1  非形式文本描述        138
5.6.2  場(chǎng)景        139
5.6.3  順序圖        139
5.6.4  用狀態(tài)圖定義用例行為        141
5.7  確定用例        141
5.8  使用用例        143
5.9  制作好的需求分析圖的啟發(fā)式方法        143
5.9.1  用例圖的啟發(fā)式方法        144
5.9.2  用例的啟發(fā)式方法        144
5.9.3  用例順序圖的啟發(fā)式方法        144
5.10  小結(jié)        145
5.11  展望        145
5.12  練習(xí)        145
5.13  參考文獻(xiàn)        145
第6章  結(jié)構(gòu)對(duì)象分析        146
6.1  引論        146
6.2  術(shù)語(yǔ)和概念        146
6.3  對(duì)象識(shí)別的關(guān)鍵策略        147
6.3.1  在名詞下劃線        149
6.3.2  識(shí)別因果代理        151
6.3.3  識(shí)別內(nèi)聚性服務(wù)        152
6.3.4  識(shí)別現(xiàn)實(shí)世界的元素        152
6.3.5  識(shí)別物理設(shè)備        152
6.3.6  識(shí)別域的基本抽象        152
6.3.7  識(shí)別事務(wù)        154
6.3.8  識(shí)別持久性信息        154
6.3.9  識(shí)別可視化元素        155
6.3.10  識(shí)別控制元素        156
6.3.11  執(zhí)行對(duì)象模型中的場(chǎng)景        157
6.4  對(duì)象到類的具體化        159
6.5  識(shí)別對(duì)象關(guān)聯(lián)        160
6.5.1  多重性        162
6.5.2  關(guān)聯(lián)和鏈接        163
6.6  聚合與組合        163
6.7  對(duì)象屬性        163
6.8  泛化關(guān)系        165
6.9  AATCS實(shí)例：類圖        168
6.10  創(chuàng)建好的類圖的啟發(fā)式方法        171
6.11  小結(jié)        173
6.12  展望        174
6.13  練習(xí)        174
6.14  參考文獻(xiàn)        174
第7章  行為對(duì)象分析        175
7.1  引論        175
7.2  術(shù)語(yǔ)和概念        175
7.2.1  簡(jiǎn)單行為        176
7.2.2  狀態(tài)行為        176
7.2.3  連續(xù)行為        180
7.3  UML狀態(tài)圖        186
7.3.1  基本狀態(tài)語(yǔ)義        186
7.3.2  轉(zhuǎn)換和事件        188
7.3.3  動(dòng)作和活動(dòng)        189
7.3.4  偽狀態(tài)        192
7.3.5  正交區(qū)與同步        193
7.3.6  基本狀態(tài)圖語(yǔ)法        194
7.3.7  繼承狀態(tài)模型        198
7.3.8  構(gòu)造錯(cuò)誤的狀態(tài)模型        198
7.3.9  實(shí)例：AATCS報(bào)警系統(tǒng)        201
7.4  場(chǎng)景在行為定義中的角色        204
7.4.1  時(shí)序圖        204
7.4.2  順序圖        206
7.4.3  活動(dòng)圖        207
7.5  定義操作        210
7.5.1  操作的類型        212
7.5.2  定義操作的策略        214
7.6  狀態(tài)圖的啟發(fā)式原則        216
7.7  時(shí)序圖的啟發(fā)式原則        217
7.8  活動(dòng)圖的啟發(fā)式原則        217
7.9  小結(jié)        218
7.10  展望        218
7.11  練習(xí)        218
7.12  參考文獻(xiàn)        219
第三部分  設(shè)      計(jì)
第8章  架構(gòu)設(shè)計(jì)        223
8.1  引論        223
8.2  術(shù)語(yǔ)和概念        223
8.3  任務(wù)分配模型        224
8.3.1  表示任務(wù)        224
8.3.2  定義任務(wù)線程        230
8.3.3  將對(duì)象指派給任務(wù)        233
8.3.4  定義任務(wù)匯合        234
8.4  構(gòu)件模型        238
8.5  部署模型        242
8.5.1  在UML中表示物理架構(gòu)        243
8.5.2  多處理器系統(tǒng)        244
8.6  保險(xiǎn)性/可靠性模型        248
8.6.1  同構(gòu)冗余模式        249
8.6.2  相異冗余模式        249
8.6.3  監(jiān)視器-傳動(dòng)器模式        251
8.6.4  門禁模式        253
8.6.5  保險(xiǎn)性執(zhí)行體模式        254
8.7  小結(jié)        254
8.8  展望        255
8.9  練習(xí)        255
8.10  參考文獻(xiàn)        256
第9章  機(jī)制設(shè)計(jì)        257
9.1  引論        257
9.2  術(shù)語(yǔ)和概念        261
9.3  機(jī)制設(shè)計(jì)模式        267
9.3.1  正確性模式        268
9.3.2  執(zhí)行控制模式        273
9.4  小結(jié)        286
9.5  展望        287
9.6  練習(xí)        287
9.7  參考文獻(xiàn)        287
第10章  詳細(xì)設(shè)計(jì)        288
10.1  詳細(xì)設(shè)計(jì)引論        288
10.2  術(shù)語(yǔ)和概念        288
10.3  數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)        289
10.3.1  基本表示類型        289
10.3.2  子范圍約束        292
10.3.3  派生屬性        296
10.3.4  數(shù)據(jù)集結(jié)構(gòu)        298
10.4  關(guān)聯(lián)        299
10.5  對(duì)象接口        301
10.6  操作的定義        303
10.7  詳細(xì)算法設(shè)計(jì)        303
10.7.1  在UML中表示算法        304
10.7.2  算法實(shí)例：運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)插值        305
10.8  異常        310
10.8.1  基于源語(yǔ)言的異常處理        312
10.8.2  基于狀態(tài)的異常處理        316
10.9  小結(jié)        316
10.10  展望        317
10.11  練習(xí)        317
10.12  參考文獻(xiàn)        318
第四部分  高級(jí)實(shí)時(shí)對(duì)象建模
第11章  線程與可調(diào)度性        320
11.1  引論        320
11.2  術(shù)語(yǔ)和概念        320
11.2.1  基于時(shí)間的系統(tǒng)        320
11.2.2  反應(yīng)式系統(tǒng)        321
11.2.3  時(shí)間概念        321
11.3  調(diào)度線程        329
11.3.1  速率單調(diào)調(diào)度        332
11.3.2  最早期限優(yōu)先調(diào)度        333
11.3.3  最弱松弛動(dòng)態(tài)調(diào)度        333
11.3.4  最高緊迫性優(yōu)先調(diào)度        333
11.3.5  加權(quán)最短處理時(shí)間優(yōu)先調(diào)度        334
11.3.6  最小化最大遲滯調(diào)度        334
11.4  線程同步與資源共享        335
11.4.1  互斥信號(hào)量        336
11.4.2  Dekker算法        337
11.4.3  自旋鎖        339
11.4.4  計(jì)數(shù)信號(hào)量        339
11.4.5  條件變量        340
11.4.6  屏障        342
11.4.7  匯合對(duì)象        342
11.5  硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)的可調(diào)度性分析        343
11.5.1  全局分析        343
11.5.2  帶任務(wù)阻塞的全局方法        346
11.5.3  計(jì)算阻塞        347
11.5.4  分離任務(wù)效用邊界        349
11.5.5  非周期性任務(wù)        350
11.6  軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)的可調(diào)度性分析        351
11.6.1  溫和與模糊：軟環(huán)境下的守時(shí)性        352
11.6.2  軟可調(diào)度性        353
11.7  小結(jié)        354
11.8  展望        355
11.9  練習(xí)        356
11.10  參考文獻(xiàn)        357
第12章  動(dòng)態(tài)建模        358
12.1  引論        358
12.2  術(shù)語(yǔ)和概念        358
12.3  行為模式        365
12.3.1  鎖存狀態(tài)模式        366
12.3.2  輪詢狀態(tài)模式        367
12.3.3  鎖存數(shù)據(jù)模式        369
12.3.4  設(shè)備方式狀態(tài)模式        370
12.3.5  事務(wù)狀態(tài)模式        371
12.3.6  構(gòu)件同步狀態(tài)模式        371
12.3.7  屏障狀態(tài)模式        373
12.3.8  事件層次狀態(tài)模式        374
12.3.9  隨機(jī)狀態(tài)模式        377
12.3.10  空狀態(tài)模式        377
12.3.11  門禁狀態(tài)模式        378
12.3.12  可再觸發(fā)的計(jì)數(shù)器狀態(tài)模式        379
12.4  模型層的調(diào)試與測(cè)試        380
12.4.1  動(dòng)畫調(diào)試        382
12.4.2  動(dòng)畫測(cè)試        384
12.4.3  調(diào)試會(huì)話實(shí)例        386
12.5  小結(jié)        390
12.6  展望        392
12.7  練習(xí)        392
12.8  參考文獻(xiàn)        392
第13章  實(shí)時(shí)框架        393
13.1  引論        393
13.2  術(shù)語(yǔ)和概念        394
13.3  實(shí)時(shí)框架        395
13.3.1  架構(gòu)支持模式        396
13.3.2  協(xié)作和分布模式        398
13.3.3  保險(xiǎn)性和可靠性模式        402
13.3.4  行為模式        404
13.4  框架設(shè)計(jì)原理與度量        406
13.4.1  服務(wù)的集合        406
13.4.2  泛化層次結(jié)構(gòu)        407
13.4.3  可替換構(gòu)件        407
13.4.4  可移植性        408
13.4.5  命名和語(yǔ)法約定        408
13.4.6  性能        408
13.5  Rhapsody執(zhí)行框架（OXF）        409
13.5.1  Rhapsody架構(gòu)        409
13.5.2  執(zhí)行框架        411
13.5.3  對(duì)象間關(guān)聯(lián)模式        412
13.5.4  使用C++標(biāo)準(zhǔn)模板庫(kù)        414
13.5.5  抽象操作系統(tǒng)        414
13.5.6  動(dòng)畫框架        415
13.6  Rhapsody OXF框架應(yīng)用實(shí)例        415
13.7  小結(jié)        427
13.8  練習(xí)        427
13.9  參考文獻(xiàn)        427
附      錄
附錄A  UML符號(hào)表示總結(jié)        429
附錄B  Rhapsody：完全構(gòu)造性的UML可視化編程工具        445
附錄C  TimeWiz：用于時(shí)序分析的集成工具        453