高阶类型化可验证应用系统体系结构建模及案例

随着应用软件体系结构风格变化和规模变大,其运行环境变得日趋复杂,对应用系统体系结构的设计及其正确性验证提出了新的挑战.现有的应用系统体系结构设计无法支持需求满足验证,需求满足验证需要其它验证工具的支持.而应用系统体系结构在设计阶段的需求满足验证,有助于客观评价应用系统部署方案和系统如期上线以及主动运维.本文面向应用系统体系结构设计及其验证,在模型驱动的软件工程背景下,提出了一种高阶类型化模型驱动的可验证应用系统体系结构建模语言（V_ASAML）与可验证应用系统体系结构建模方法（V_ASAMM）.V_ASAML语言通过定义类型和项的语法和语义,描述构成应用系统体系结构的类型和对象的结构,通过定义两种类型规则及其类型检查算法,判定Γ⊦t：T和Γ⊦R（T₁,T₂）是否成立,其中,结构类类型规则用于描述应用系统体系结构中的组成部分,关系类类型规则用于描述组成部分之间的关系和配置.V_ASAMM方法给出了应用系统体系结构建模过程,包括构建M_bd（基本数据类型）、M_bti（基本接口类型）、M_dev（设备类型）和M_frwk（应用系统框架）等四层,以及自动生成层内与层间类型之间关系对应的类型规则,同时定义了设备类型服务调用图（G_DSI）用以刻画部署要求,定义了类型序列及其正确性用以刻画需求期望性质,并给出了相应的基于类型检查的验证算法.设计实现了基于该方法的原型工具系统V_ASAMS,其中,建模编辑环境支持应用系统部署方案的设计过程,验证环境支持设计是否满足需求的自动验证.通过一个实际案例完成了某行业较大规模应用系统体系结构的建模和验证.     

基于类型理论的领域数据建模和验证及案例

数据作为软件系统的主要处理对象,其规范性有助于软件系统的设计开发和软件系统之间的数据交换。本文面向行业数据规范及其验证,提出了一种基于类型理论的领域数据建模语言（DDML）和领域建模方法（DDMM）。DDML语言通过定义类型和项的语法和语义,描述领域数据类型和对象的结构,通过定义类型规则及其类型检查算法判定任意项t：T?。DDMM给出了领域数据建模的方法,即构建K₁（原子类型）、K₂（数据元）、K₃（数据元目录）三层框架,生成表示K3层数据元目录之间关系的类型规则。在此基础上,给出了数据元目录序列的定义及其正确性判定算法。基于上述方法,实现了一种领域数据建模工具原型系统,并通过领域数据建模与自动验证的一个实际案例,完成了一个较大规模行业数据规范的制定与验证。     

描述逻辑ALC中关于伪子概念极小改变的R-演算

AGM公设是用于信念修正的（被一个单一信念修正）,而DP公设是用于迭代修正的（被一个有限的信念序列修正）.李未给出了对于R-构型（configuration）△|Γ的R-演算,其中,△是一个原子公式或原子公式否定的集合,而Γ是一个有限的公式集合.为了在修正过程中能够保留断言中尽可能多的信息,将考虑一种新的极小改变的定义：伪子概念极小改变（≤-极小改变）,其中,≤是一种伪子概念的关系;之后,在此基础上给出一种新的R-演算T^DL,它是关于≤-极小改变可靠和完备的,使得△|Γ在T^DL中可以被约减为一个理论△∪Θ（记作├_T^DL △|Γ⇒△,Θ）当且仅当Θ是Γ关于△的一个≤-极小改变.     

基于余归纳的最小Kripke结构的求解

状态空间爆炸问题是模型检测的最大障碍.从余归纳（特别是余代数）的角度研究了这个问题.用余归纳的方法证明：（1） 对于任意给定的一类Kripke结构（记为K）,在互模拟等价意义下K中最小Kripke结构（记为K₀）的存在唯一性.K₀描述了K中所有Kripke结构的行为而且没有冗余的状态;（2） 对于任意的M∈K（M可能包含无穷多个状态）,在互模拟等价意义下的相对于（M且基于K₀）的最小Kripke结构（记为K_M）的存在唯一性.由此提出一种求解K_M的算法,并用Ocaml予以简单实现.其应用之一在于可以用状态空间更小的K_M代替M进行模型检测.该方法可自然地推广到基于其他类型函子的余代数结构.     

Goguen命题逻辑系统公理化扩张的Γ-k真度理论及性质

本文首先对n值Goguen命题逻辑进行公理化扩张,Goguen_~,△,记为Π_~,△.利用公式的诱导函数给出公式在k（k任取~或△）连接词下相对于局部有限理论Γ的Γ-k真度的定义;讨论了Π_~,△中Γ-k真度的MP规则、HS规则等相关性质;最后,在Π_~,△中定义了两公式间的Γ-k相似度与Γ-k伪距离,得到了公式在连接词下相对于局部有限理论Γ的Γ-k相似度与Γ-k伪距离所具有的一些良好性质.     

一种基于OCL的体系结构一致性验证环境

在软件体系结构的相关研究中,如何保证软件体系结构的一致性成为了很重要的课题.提出了一种基于OCL的体系结构一致性验证方法,通过建模之前的对体系结构的约束进行定义,建模过程中和建模过程后对体系结构模型的一致性验证,来保证最终的模型符合用户所定义的一致性约束,提高了环境的易用性和可靠性.设计并实现了原型体系结构建模工具Artemis-GODE.     

一种软件体系结构设计决策的建模工具

体系结构设计在整个软件生命周期中起到关键作用,而设计知识的蒸发会导致系统演化花费代价高、涉众之间交流出现障碍、体系结构制品的复用受到限制等问题,为此需要在软件体系结构层次对设计决策进行显式化的建模.基于一种以决策为中心的体系结构设计方法,实现了一个软件体系结构设计决策的建模工具.该工具帮助架构师对体系结构设计中的问题、方案、决策、理由等核心概念进行建模,完成从需求到体系结构的设计过程,并实现了自动化的候选体系结构方案的合成和部分设计理由的捕捉.该工具还提供了体系结构设计模型与设计决策之间的相互追踪性,以及帮助实现体系结构设计过程中设计决策知识的复用.     

半动态矩形交查询算法

本文讨论了动态矩形交查询算法.文中介绍了两个半动态矩形查询的新算法，它们分别基于一维数据结构和二维数据结构.一维查询算法的查询时间复杂度是O（logM＋k′），更新时间复杂度是O（logMlogn），空间复杂度是O（nlogM/）.二维查询算法的查询时间复杂度是O（log²M＋k），更新时间复杂度是O（log²Mlogn），空间复杂度是O（nlog²M）.本文分别实现了这两个算法，通过对它们的性能进行比较，发现一维查询算法是一种高效、实用的算法.     

基于时序逻辑证明编译优化程序变换的保义性

基于时序逻辑CTL(computation tree logic)的一种扩展CTL-FV对优化编译中的语句交换和变量替换这两种常见变换的保义性条件给出了形式刻画,采用含条件重写规则定义了保义语句交换T_exch和保义变量替换T_sub,并基于一种归纳证明框架对它们的保义性进行了证明.此外,基于变换Texch对程序基本块内保依赖语句重排的保义性也给出了一种构造性的证明.     

关于二元延迟3步前馈逆有限自动机的结构

前馈逆有限自动机的结构是有限自动机可逆性理论中的基本问题.对延迟步数≥3的前馈逆结构的刻划,则是一个长期的未解决问题.研究了二元延迟3步前馈逆有限自动机的结构.对于自治有限自动机M_a的状态图为圈的二元延迟3步弱可逆半输入存储有限自动机C(M_af ),给出了其长3极小输出权分别为1,2,8三种情形下结构的一种刻画.由于C(M_af )延迟3步弱可逆当且仅当它是延迟3步弱逆,因此,得到了二元延迟3步前馈逆有限自动机结构的一种部分刻画.     

软件体系结构研究与实践

软件体系结构的使用是提高软件开发质量、减少软件开销和促进软件生产率提高的最有效方法之一。对软件体系结构的研究也开始超出传统的对软件设计阶段的支持,并逐步扩展到整个软件生命周期。采用定性分析、比较研究等多种方法,阐述软件体系结构研究的基本内容及软件体系结构实践等相关内容。首先给出了软件体系结构的定义,介绍了软件体系结构风格,然后从软件生命周期的角度阐述了软件体系结构实践及相关内容,最后总结了软件体系结构的研究现状与发展趋势。     

软件体系结构研究与实践

软件体系结构的使用是提高软件开发质量、减少软件开销和促进软件生产率提高的最有效方法之一。对软件体系结构的研究也开始超出传统的对软件设计阶段的支持，并逐步扩展到整个软件生命周期。采用定性分析、比较研究等多种方法，阐述软件体系结构研究的基本内容及软件体系结构实践等相关内容。首先给出了软件体系结构的定义，介绍了软件体系结构风格，然后从软件生命周期的角度阐述了软件体系结构实践及相关内容，最后总结了软件体系结构的研究现状与发展趋势。     

基于反射机制的软件体系结构重用方法及工具

针对软件开发早期阶段软件资源重用进展缓慢,反射机制在代码重用方面取得成功但还没有用于软件体系结构及其组成元素的重用等问题,提出一种支持软件体系结构设计时重用的反射机制,概述基于反射机制的软件体系结构重用方法。给出基于反射机制的软件体系结构重用的支撑工具ArchBean Studio的设计和实施过程。利用该方法,设计人员通过重用软件体系结构及其组成元素能高效地完成软件设计任务。     

软件体系结构评估技术

作为在软件生命周期早期保障软件质量的重要手段之一,软件体系结构评估技术是软件体系结构研究中的一个重要组成部分.将现有的软件体系结构评估方法划分为3类:基于场景的评估方法、基于度量和预测的评估方法以及特定软件体系结构描述语言的评估方法.按照软件体系结构评估技术的评价框架,分别从评估方法的目标、质量属性、关键技术等方面对这3类方法的特点进行介绍和对比.最后分析了现有研究中存在的不足并进一步探讨了软件体系结构评估技术的研究趋势.     

软件体系结构的概念

软件体系结构作为软件的整体结构,从整个系统的角度来看,除了包括由构件、连接件和约束构成的软件结构之外,软件体系结构还应包括软件完成的业务、执行业务的组织、组织的位置、运行软件所需的信息和技术基础设施等方面的内容。软件体系结构对软件性能和质量的影响是致命的,它与具体的开发过程紧密相关。文章从系统的角度阐述了软件体系结构的概念,基于此概念,说明了以体系结构为中心的开发过程,并结合软件体系结构与软件过程的关系说明了软件体系结构对软件质量的影响,最后总结了研究软件体系结构的目的。     

软件体系结构开发方法及其应用

简要介绍了软件体系结构开发方法的作用和内容，对领域专用的软件体系结构的意义和开发方法进行了阐述。通过分析机场领域中信息系统的通用功能需求，提出了系统的拓扑结构，采用统一建模语言建立系统模型，并利用设计模式、中间件、构件等技术实现了领域的软件框架，为领域内系统的实现提供了基础，大大提高了系统的开发效率。     

基于正交软件体系结构的CRM系统

为解决软件体系结构在应用软件领域难以实施的问题,避免软件开发的盲目性,提高软件质量,通过对正交软件体系结构理论的研究,给出其在客户关系管理系统中的运用。事实证明,正交软件体系结构具有结构清晰、易于理解和修改、重用力度大等优点。     

新型软件体系结构研究

软件体系结构的研究成果显著，已经总结和提炼了一批经典的软件体系结构风格，并得到了广泛应用。但不能有效满足和适应当前日益复杂和千变万化的需求，需要适时趣从理论上作更深入的研究和提出一些新的软件体系结构风格来支撑。本文对软件体系结构研究的新动向和新兴的体系结构风格进行了总结和比较，并就当前的研究现状给出了几点思考，指出层级理论是构建复杂软件体系的基本原则，模型比语言更具有描述大型复杂系统的优势。     

某无人机机载软件架构研究

无人机的飞控系统日益复杂,机载软件的开发难度增大,如何开发稳健的飞控系统软件成为一个技术难题;面对这个问题,首先针对某型无人机飞控系统的质量属性要求,研究了软件架构技术和机载软件的特点,给出了机载软件架构的一般步骤,设计了此型无人机的机载软件架构,并描述了此架构的分解结构、分层结构和数据流结构;试验表明,此软件架构能很好的指导机载软件的开发,从根本上提高了机载软件的鲁棒性,保证了飞控系统软件的高可靠性和灵活性,达到了设计目的.     

软件体系结构分析与评价方法评述

近年来，软件体系结构逐渐成为软件工程领域的研究热点以及大型软件系统开发和产品线开发中的关键技术．体系结构分析评价的目的是为了识别体系结构设计中的潜在风险，帮助开发人员进行设计决策．从软件体系结构的概念出发，分类介绍了体系结构描述的不同观点，评述了国内外有代表性的分析评价方法和工具．最后探讨了软件体系结构分析评价研究中存在的不足及其原因，作为总结，给出体系结构分析评价未来的发展方向．