基于部件设计的可靠性研究

研究基于部件设计的可靠性问题,首先提出了一个基于部件设计的模型：如何抽象地描述一个部件？如何利用已存在的部件构造新的部件？如何在给定部件实现的情况下,静态地验证部件的正确性？然后讨论在部件实现不可知的情况下,如何利用包裹（ｓｒａｐｐｅｒ）技术和虚拟部件行为模式动态地检测并保证部件运行的正确性。     

基于SimpleSim-ARM模拟器的软错误易感性分析与评估

随着集成电路特征尺寸的逐步缩小,随之而来快速增长的软错误率严重限制了现代微处理器的应用,因此对微处理器可靠性进行评估十分重要。在微处理器体系结构级进行软错误易感性评估能反映出微处理器部件的可靠性,提出基于SimpleSim-ARM模拟器对微处理器体系结构级进行软错误易感性评估的方法,可用于对ARM体系结构微处理器进行软错误易感性评估。根据提出方法对StrongARM SA-11xx进行软错误易感性分析,实验结果表明,在基准配置情况下,存储部件中寄存器文件的平均AVF值为57.76%;非存储部件发射队列（IQ）、保留站与重定序缓冲（RUU）与功能单元（FUs）的平均AVF值分别为38.53%、32.02%和12.39%。在不同配置下,IQ和RUU部件容量越大,对应部件AVF评估值越小;FUs数量越多,该部件AVF评估值越小。     

微处理器体系结构级软错误易感性评估

随着集成电路特征尺寸的缩小和集成度的增加,微处理器的软错误问题越来越严重。为了提高微处理器的可靠性,设计者需要在体系结构设计时精确估算各个部件的软错误率,从而对各部件进行相应的容错设计。本文针对微处理器中的软错误问题,研究了体系结构级软错误易感性估算模型,基于该模型对超标量微处理器主要部件的软错误易感性进行定量分析,并讨论了可靠性与性能的折衷设计。实验结果对微处理器软错误的预防和保护具有一定指导意义,也为微处理器主要部件的容错设计提供了参考。     

低开销容错FPGA系统

容错系统是许多工作环境（从汽车到空间探索）都要应用的一个重要系统。提高系统可靠性的常规技术是采用部件备份的手段。而这通常要显著地增加开销：如增加设计时间、测验、功耗、体积和重量。我们已经开发出一种新的容错方案，它利用的是现场可编程门阵列（FPGA）的独特重构能力。将物理的设计划分成一组独立的单元设计。当某个部件出故障时，用一个与其功能相似，但与该故障部件无关的单元来替换受影响的单元。固定结构的专用集成电路（ASIC）和微处理器的设计方法不同，该技术允许用独立的物理部件为不同类型的部件提供冗余的备份。对MCNC基准的一个子集进行试验的结果验证了该系统具有较高的可靠性．其定时和硬件的开销较低。     

基于离散控制器合成的异构多核系统资源管理方法

近年来，随着半导体技术的发展以及应用多样化的需求，异构多核处理器已被广泛应用于高性能嵌入式系统中。这类系统面临的一个主要挑战就是如何在运行时对系统的可用资源（包括处理核等）进行管理分配从而满足系统及其所运行应用在性能和功耗等方面的需求。然而，虽然目前一些主流的资源管理技术在性能和/或功耗优化等方面取得了良好表现，但却经常对所设计的资源管理部件缺乏严格的可靠性保证，因此提出了一种基于离散控制器合成（DCS）的方法来对异构多核系统的在线资源管理策略进行自动、可靠的设计，即将形式化的、能够自动构造管理控制部件的DCS应用到异构多核系统的在线资源管理部件设计中。该方法通过采用形式化模型来描述异构系统的运行行为（例如如何为应用分配处理核），并将在线资源管理问题转换为一个面向某个系统管理目标（例如最大化应用性能）的DCS问题。在此基础上，通过现有的DCS工具对提出的方法进行了示例演示和验证，并对所使用DCS方法的可扩展性进行了评估。     

基于T-S模糊神经网络模型的编码器故障软闭环容错控制方法

针对舞台吊杆调速系统中速度反馈元件增量式编码器可能产生的丢码、断码等问题,为防止故障影响的传播,结合数据驱动技术提出了一种基于T-S模糊神经网络(T-S FNN)模型的编码器故障检测与软闭环容错控制方法。首先,利用系统正常运行时的历史数据建立系统较为精确的T-S FNN预测模型,并用实际编码器测量值与模型预测值相减获得残差信息;其次,将其残差实时数据通过改进的序贯概率比检验(SPRT)算法进行故障检测,以克服检测延迟确保故障检测的可靠性,当检测出故障时,再用T-S FNN模型的预测输出替代故障编码器的输出,实现软闭环方式下的容错运行;最后,针对编码器丢码、断码等故障,采用上述方法进行了软闭环容错控制的有效性仿真验证。仿真结果表明,该方法能够快速可靠地检测到编码器故障,并用预测的重构信息通过容错切换机制,及时、安全地以软闭环方式实现了对故障编码器的容错控制,提高了舞台吊杆调速系统运行的安全可靠性。     

一个基于Internet的软部件信息系统的研究和实现

当前对软部件技术的研究多数侧重于软部件的制作、存储、检索、裁剪和组装等问 题，且往往过分强调了以上问题而忽略了另一个非常重要的方面，即部件的生产者与部件的 使用者之间、生产者与生产者之间、使用者与使用者之间的充分的信息交流和有效协作问题 ．从这一思想出发，本文提出了一个基于Internet的软部件信息系统，讨论了它的思想、基 本模型及其实现．     

基于软测量技术的推断控制在共沸精馏系统中的应用

针对某丁二烯共沸精馏塔控制系统实际存在的问题，利用大量的现场数据，运用基于回归分析的软测量技术，设计了釜液中水含量软测量模型，实现了釜液水含量的在线实时估计。同时并根据实际的质量控制目标，设计了一个基于软测量的推断控制方案，并在推断控制算法中增加了约束控制功能，增强了控制系统的可靠性和实用性。现场运行结果表明，控制系统能够有效地解决精馏塔产品质量不能在线实时检测和直接质量闭环控制的问题，实现了釜液水含量的卡边控制。     

基于STM32的增量式编码器测速设计及实验验证

齿轮渐进式防坠安全器是施工升降机最重要的安全部件,防坠安全器的定期检测尤为重要。为解决施工升降机的实时速度检测问题,提出基于STM32的增量式编码器测速模块设计,并在东元TSTA系列伺服驱动器测速试验台上进行速度（100-1000r/min）标定实验,以验证设计的可靠性。数据分析表明测量速度范围在100-500r/min时速度误差在±1%以内,满足渐进式防坠安全器的安全标准(GB/T 34025-2017)要求。     

基于SNMP的主动入侵检测系统的设计与实现

针对当前入侵检测系统中响应的被动性、滞后性问题，结合网络管理思想和包过滤防火墙技术，提出了一种分布式主动响应的入侵检测系统（SNMP_AIDS）的结构并给出了该系统的体系结构图。然后设计了系统中的3大部件：入侵检测系统（intrusion detection system，IDS）群集、中央事件管理器、防火墙代理模堤，并对这3大部件的功能和特点进行了分析。最后，在对系统进行详细设计之后，又给出了系统中3大部件的原型实现。该系统经过实验证明了其主动响应能力，并能向防火墙发出简单网络管理协议（simple network management protocol，SNMP）报文。     

基于组件程序的模型及动态唤醒

软件重用致力于根据已存组件的构造软件,在应用重用技术进行设计时,所需考虑的一个重要问题是如何唤醒底层子组件的服务,本文首先给出了基于组件设计的模型,然后给出了一种动态唤醍的策略,这种唤醒方式通过动态说明匹配和考察组件的运行时特性来确定目标线件,并较之静肪唤醒提供了更多的的灵活性和扩展性。     

A robust reconfiguration protocol for the dynamic update of component‐based software systems

This paper focuses on the dynamic reconfiguration of component‐based software systems. From a structural point of view, such systems are made of components linked together through their provided and required services, the code of components being defined by modules (e.g., jar files). Today, the ability to reconfigure component‐based systems at runtime faces limitations. Some component frameworks allow to dynamically reconfigure components – starting or stopping them, or changing how they are wired together for instance – but forbid any dynamic evolution of the modules defining their code. Other frameworks allow to dynamically update modules but at the cost of loosing control on component wires, preventing software architects or tools alike to decide how components are wired together. In this paper, we propose a component framework that addresses these limitations through a unified approach for the management of components and modules. Our approach uniquely enables to reconfigure both components and modules at runtime, without restrictions. We prototyped the proposed framework in Java and exercised various dynamic reconfigurations of component‐based systems. Furthermore, we formalized this framework and proved the correctness of its reconfiguration protocol with the Coq proof assistant. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于身份的一次性公钥分析与重构

针对一种基于身份一次性公钥的构造方案给出2种攻击方法,指出其是可伪造的。基于超奇异椭圆曲线并利用一般椭圆曲线签名算法对基于身份的一次性公钥方案进行重新构造,新的构造方案能够抵抗伪造性攻击,是安全高效的。由于用户每次可以使用不同的公钥,方案可用于解决Internet通信中的匿名认证问题,实现用户隐私的有效保护。     

基于构件的网构软件系统动态演化

为适应网构软件系统在线演化的需求,提出一种基于构件的网构软件系统动态演化模型。该模型以构件为基本单位,基于软件体系结构部署和实施演化,给出构件添加、删除和替换需求的演化算法,通过引入一致性检查机制保证演化的安全和可靠。该模型实施简单、具有普遍适用性,软件系统无须进行大量的改动即可适应该演化模型。     

服务化软件系统的运行时资源动态分配方法

Web软件是一种典型的基于Internet的软件形态,它自身的特点决定了其运行时的可靠保障以及质量优化都需要系统具有一定的自适应能力。对于服务化的Web软件系统而言,各服务之间的动态资源分配是实现运行时自适应的重要基础。针对这一问题,构建了一个基于Web的在线购物系统,并在此基础上对基于Web服务资源动态分配及负载均衡的Web软件系统运行时自适应技术进行了研究。对Web软件系统的运行时自适应管理问题进行了分析,提出并实现了资源动态分配及负载均衡方法,在此基础上针对在线购物系统进行了有效性验证。实验结果表明,优化的资源动态分配及负载均衡方法可以有效地提高Web软件系统的运行质量。     

基于Agent的网构软件构件模型及其实现

网构软件代表了Internet环境下的一种新型的软件形态,但仍然面临着外部环境显式化、软件实体主体化、运行机制自适应等问题.从构件的角度出发,提出了EBDI(electronic business document exchange)结构以表示能够根据环境变化实施自主行为的构件,利用动态绑定关系解释了构件的自适应演化特征.根据形式化的Role模型,描述了构件的运行状态、自主运行及自适应演化运行机制.开发了DAgent-Internetware原型作为网构软件的支撑平台,支持以DAgent为构件的网构软件从设计到实现、部署、运行、演化等一系列流程.     

参数化运行时监控研究

随着计算机软件广泛应用于各类安全关键系统以及软件日趋复杂,软件可靠性变得越来越重要。作为一种广泛使用于各种平台的软件解决方案,运行时监控是提高软件可靠性的最灵活的解决方案之一。但随着运行时监控技术以及软件技术的发展,人们希望通过运行时监控技术来验证系统的动态属性,从而提出参数化性质的运行时监控技术。由于其在面向对象系统中的适用性,参数化性质的运行时监控已经受到了越来越多的关注。综述了参数化运行时监控的研究进展,提出了参数化运行时监控的问题定义,介绍了这一领域的主要研究内容:参数化运行时监控方法、减少参数化监控开销的技术、多属性规约的参数化运行时监控。     

An Approach for Recovering Distributed System Architectures

Reasoning about software systems at the architectural level is key to effective software development, management, evolution and reuse. All too often, though, the lack of appropriate documentation leads to a situation where architectural design information has to be recovered directly from implemented software artifacts. This is a very demanding process, particularly when involving recovery of runtime abstractions (clients, servers, interaction protocols, etc.) that are typical to the design of distributed software systems. This paper presents an exploratory reverse engineering approach, called X-ray, to aid programmers in recovering architectural runtime information from a distributed system's existing software artifacts. X-ray comprises three domain-based static analysis techniques, namely component module classification, syntactic pattern matching, and structural reachability analysis. These complementary techniques can facilitate the task of identifying a distributed system's implemented executable components and their potential runtime interconnections. The component module classification technique automatically distinguishes source code modules according to the executables components they implement. The syntactic pattern matching technique in turn helps to recognise specific code fragments that may implement typical component interaction features. Finally, the structural reachability analysis technique aids in the association of those features to the code specific for each executable component. The paper describes and illustrates the main concepts underlying each technique, reports on their implementation as a suit of new and off-the-shelf tools, and, to give evidence of the utility of the approach, provides a detailed account of a successful application of the three techniques to help recover a static approximation of the runtime architecture for Field, a publicly-available distributed programming environment.     

构件化领域框架设计与实现

文中介绍了由东北大学软件中心研究的构件化领域框架系统ＮＥＳＣ。它以构件技术、软件体系结构技术和应用软件开发技术为基础,采用了界面、规则和存储的层次化结构,实现了规则控制、时空关系描述、可视化信息表达、构件静态组合、功能动态组合、分布式构件管理等功能。框架体系结构设计通过应用－技术二维划分、功能提取、局部封闭和全局分层等技术实现,可望达到合理规划设计构件,简化依赖关系,提高运动效率,增强构件通用性以