形式化语言RT-Z的合成及其应用

Z是一种确定相关数据特征的非常成功的形式化语言,却在构造动态行为方面的模型缺乏相应的功能;而TimedCSP是一种确定动态行为的功能强大的语言,但它没提供适当的结构来构造相关数据特征.文中通过形式化语言Z和过程代数Timed CSP合成一种新的形式化方法RT-Z,使得RT-Z在软件系统开发过程的需求定义和设计阶段能书写软件系统一致、简单的规格说明.     

RTCS：一种具有精确语义的实时构件描述机制

大规模和复杂的实时系统可以显著获益于基于构件的软件开发方法，即通过已有的经过验证的可复用构件来构造实时系统，如能将这一集成过程自动化，将会显著提高实时系统的开发效率。通过对实时任务特性的分析，在Timed CSP等形式化工具的基础上，提出了一种具有精确语义的实时构件描述机制-RTCS，并探讨了在实时COR—BA架构内利用RTCS实现构件自动生成的方法。     

使用时间化自动机形式化带有时间扩展的UML状态图

严格建模是嵌入式实时系统设计的核心技术，通过UMI。方法与形式化方法结合可以给严格建模提供很好的工具支持。时间化自动机(Timed Automata)是一种用于描述、验证实时系统的理论模型。文中提出了一种通过时间化自动机来形式化带有时间扩展的UML状态图的方法，这种方法为UMI。与形式化方法的结合构造了桥梁作用。带有时间扩展的UML状态图用于嵌入式系统动态模型的建模，从时间化自动机模型得到形式化规范将更容易。UML状态图的形式化分为两部分完成；层次状态图的平面化以及时间化自动机的构造。     

Z语言与软件体系结构风格的形式化

软件体系结构风格是软件设计人员在长期开发某种类型软件经验的基础上总结出来的适合于构建某一类软件的模型,也称为构建模式.形式化则是一种基于数学的严谨的描述方式和方法.形式化不仅能够清晰地描述软件体系结构风格,并且为软件体系结构的设计提供了一种易于交流和理解的途径,因此形式化是现在软件体系结构研究的主要课题之一.文中通过Z语言描述管道一过滤器这一软件体系结构风格静态性质和动态行为来说明如何运用Z语言形式化的描述软件体系结构风格,从中可以看出Z语言的严谨、清晰、简洁.     

AADL进程子集行为语义研究

AADL是一种基于组件的半形式化建模语言,采用结构化方法对大型复杂软件系统的软硬件进行统一建模,有效描述系统的功能行为、非功能属性以及运行时的体系结构动态演化,但其许多问题需要进一步研究与完善。本文首先分析了AADL形式语义研究现状,然后定义了AADL进程子集的形式语言,建立了AADL进程子集通信模型,通过对事件的形式化定义和分析体现了事件在系统状态转变过程中的重要作用,对AADL进程子集行为语义进行了研究。与相关研究成果的对比说明了本文的优势。本文为AADL语言及其形式语义的发展提供了一种有益的参考,进一步完善大型复杂软件系统体系结构建模与分析技术。     

从过程描述语言到Z语言

Z语言是一种得到广泛应用的形式化规格语言，Z语言可以方便地描述系统操作的数据转换，却很难描述系统操作间的时序关系，而过程描述语言可以方便地描述时序关系，本文利用时序状态转换系统作为中介，提出一种把过程描述语言的项转换成Z规格的机械算法，利用这一算法，Z文也能方便地描述时序关系，本文还通过实例说明了该算法在多视点需求工程中的应用。     

基于可拓学的自适应软件形式化方法

可拓学的核心是建立灵活变通地应对不确定变化和灵感涌现的适应性模型。讨论引入可拓理论去描述、分析和评价软件系统的自适应性质、范围和程度的可能性。用基元描述软件实体,将软件系统构造成基元网,利用拓展分析、可拓变换和优度评价等定性与定量相结合的方法揭示了自适应软件系统的动态性质,并形成了一种自适应软件形式化方法。     

协同状态网及其在软件建模和分析中的应用

软件建模是软件活动的根本任务和模型驱动开发过程的核心,软件工程界一直追寻“银弹”式的软件建模方法。在分析现有软件建模方法的基础上,提出了协同状态网,以实现对软件系统的静态和动态特征描述。首先给出了协同状态网的形式化定义、图形化表示以及相关概念解释。以锅炉控制软件系统为例,详细说明了模型构造算法、模型可靠性分析方法。阐述了协同状态网在软件建模与实现等方面的一些优点,如便于理解,一个模型描述静动态特征,模型可分析可执行,可视化和一致性较好等。     

基于Object—Z的形式化验证方法

定理证明是一种形式化验证技术，也是形式化方法的重要组成部分，它能从形式规格说明中推理出应具备的性质与属性，从而可以对规格说明进行形式验证。Obiect-Z是形式规格说明语言Z的面向对象扩充，基于集合论与数理逻辑，具有严密的逻辑性，适合精确地描述大型软件系统，并且可以对其形式规格说明进行推理。本文首先给出了基于Object—Z规格说明的定理证明验证方法，接着用Object-Z描述了一个电梯操作系统的实例，在此基础上给出了其形式规格说明的定理证明方法来进行形式化验证。     

Powerlink协议异步调度机制的建模与分析

针对通信协议进行形式化建模与分析，能够很大程度上提高工控协议的安全性。通过分析开源实时以太网Powerlink的同步、异步阶段的不同通信行为，以及在同步阶段的不同通信模式，提出一种利用CSP（Communication Sequential Process）语言对Powerlink协议进行形式化建模的方法。使用该方法能够描述Powerlink在数据链路层上不同节点之间的通信行为，以及描述在随机产生异步请求的情况下，异步阶段的异步请求调度行为。同时，该方法也准确模拟了协议运行过程中，错误处理机制对丢失帧情况的处理过程。最后利用软件PAT（Process Analysis Toolkit）验证了这些异步调度过程是否满足优先级顺序等性质，有助于对协议的运行机制进行深入分析。     

An Overview of the Integrated Formalism RT-Z

We present an integration of the formal specification languages Z and timed CSP, called RT-Z, incorporating their combined strengths in a coherent frame. To cope with complex systems, RT-Z is equipped with structuring constructs built on top of the integration, because both Z and timed CSP lack appropriate facilities. The formal semantics of RT-Z, based on the denotational semantics of Z and timed CSP, is a prerequisite for preciseness and mathematical rigour. RT-Z is intended to be used in the requirements definition and design phases of the system and software development process. The envisaged application area is the development of real-time embedded systems. Received September 2000 / Accepted in revised form June 2001     

Z实时扩展及基于多视点的应用模式

RT—Z是由Z和经实时扩展的通信顺序进程timed CSP集成的用以描述实时系统的规格说明语言,它将Z对状态描述的优点和timed CsP对时序关系和并发描述的优点相结合,具有强大的描述能力;而基于时序转化系统的Z扩展适合描述系统状态的转化。给出了Z实时扩展的分类原则并从讨论了其应用特点,最后在分析RT—Z的语义集成的基础上提出了Z实时扩展的多视点应用模式。     

一种从Object—Z到CSP规格说明的转化方法

面向对象形式规格说明语言Object-Z与进程代数CSP相结合是当今的一个热点,它既可以表示复杂的模块化数据与算法,又可以表示系统的行为,但求精与验证对它们结合后的规格说明需要分别进行处理。本文提出了一个方法,把Object-Z规格说明转化为CSP规格说明,可以方便地处理结合后的规格说明,因此求精与推理对结合后的规格说明可以按CSP规则与方法一致来进行处理。此外,转化后的Object-Z规格说明可以按照CSP方法进行模型检查。     

从类树形流程图到Z语言的形式化规格

在软件工程中,使用Z语言形式化规格可以大大提高软件开发质量,提高稳定性,降低开发成本,但要开发出高质量的形式化规格并通过验证,却需要损耗较多的时间和精力.为使软件开发人员能够较快地并且高质量地开发出基于Z语言的形式化规格,提出一种简明的类树形流程图,并以电信服务系统中的呼叫转移功能模块为例子,详细描述如何把类树形流程图应用到Z语言的形式化规格开发当中,以期为开发人员带来便利,节省开发时间,提高形式化规格的质量.     

用带时钟变量的线性时态逻辑扩充Object-Z*

Object-Z是形式规格说明语言Z的面向对象扩充,适合描述大型面向对象软件规格说明,但它不能很好地描述连续性实时变量和时间限制。线性时态逻辑能够描述实时系统,但不能很好地处理连续时间关系,也不能很好地模块化描述形式规格说明。首先用时钟变量扩充线性时态逻辑,接着提出了一个方法——用带时钟变量的时态逻辑(LTLC)来扩充Object-Z。用LTLC扩充的Object-Z是一个模块化规格说明语言,是Object-Z语法和语义的最小扩充,其最大优点在于它能方便地描述和验证复杂的实时软件规格说明。     

一个Object-Z规格说明的证明责任产生器

定理证明是一种形式化验证技术,也是形式化方法的重要组成部分,它能从形式规格说明中推理出应具备的性质与属性,从而可以对规格说明进行形式验证。Object-Z是形式规格说明语言Z的面向对象扩充,基于集合论与数理逻辑,具有严密的逻辑性,适合于精确地描述大型软件系统,并且可以对其形式规格说明进行推理。设计一个证明责任产生器,从Object-Z形式规格说明出发,按照相关规则自动抽取相应的证明责任,这些证明责任可以直接输入到已有的定理证明器Z/EVES中进行证明之。证明责任产生器起着Object-Z规格说明编辑器与证明器Z/EVES之间的桥梁作用,方便于Object-Z形式规格说明的验证。     

基于实时语言和面向方面的形式化开发方法

面向方面方法和实时语言特性应用于实时软件开发工程，将降低实时软件开发的复杂性，而形式化方法将提升系统的可信度。该文提出的一种面向方面的实时软件开发方法AOSDBRTL，它基于经面向方面扩展的形式化方法AO RT Z，在编码阶段应用实时语言PEARL，实现了软件开发各个阶段对面向方面的无缝支持。     

两种形式语言:RSL与Z的分析比较

RSL(RAISE规格说明语言)和Z是目前广泛应用的软件规格说明语言,本文从软件开发生命周期的角度对两种语言进行了比较,提出了将不同规格说明语言结合形式地描述系统的设想。