一种面向特征的软件产品线非功能需求建模方法

分析传统非功能需求定义的不足,基于需求分析阶段的系统抽象—"需求模型"重新定义非功能需求,规范并简化功能需求与非功能需求之间的关系。扩展面向特征的软件产品线建模方法,在特征模型中显式地建模功能需求、非功能需求、非功能需求类型以及它们之间的相互关系,沿用传统特征模型中固有的变化性建模机制建模并管理非功能需求的变化性,显式地复用与非功能需求相关的建模知识和资产,为进一步研究定量评估产品线变体质量的新技术奠定基础。设计了一个基于多视图的特征建模方法,指导开发者在迭代的过程中建模非功能需求和功能需求,支持关注点分离和模型的复杂性管控。实现了工具原型并进行了实例验证。     

面向服务的可信软件体系结构代数模型

针对面向服务体系结构(Service Oriented Architecture,SOA)在形式化和可信属性建模方面的不足,用代数学方法对服务、服务组合以及服务体系结构的属性和行为特征进行抽象,把服务组合解释成组件运算实现,并结合进程代数中算子概念,定义了多种服务组合运算,从而建立SOA的代数模型.在代数模型基础上,进一步对SOA可信属性建模,提出多种SOA可信范式,为可信SOA软件设计提供理论支持.最后介绍了一个应用案例.     

仿真模型的语义可组合性研究

可组合性是选择和组装仿真组件并以不同的方式组合成为有效的仿真系统来满足用户需求的一种能力。在语法组合的基础上,语义可组合性保证了组合模型的有效性。语义可组合性的形式化理论能够以形式化的方式确定模型组合的基本特征,为实现正确有效的模型组合奠定基础。首先,提出了模型、仿真、可组合性和有效性的形式化定义,并对对定义的合理性进行了分析;然后,建立形式化定义与语义之间的联系,研究了基于MDA的元建模方法,并确定了仿真模型中的语义元数据。     

基于构件运算的可重构系统代数模型

可重构系统是指一个系统由构件组成,随着构件被替换以及组合拓扑关系的变化,系统表现出不同的功能.针对可重构系统在形式化和重构建模方面的不足,用代数学方法对可重构构件、构件组合、可重构系统的属性和行为特征进行抽象,把构件组合定义成构件的"运算"实现,结合进程代数中算子的概念,定义了多种构件组合运算,建立了可重构系统的代数模型.在代数模型基础上,提出了重构建模和重构范式,为可重构系统提供理论支持,最后介绍了应用案例.     

软件生产线可变性建模与分析方法的研究

为了对软件生产线进行可变性建模,提出了使用特征模型捕获领域需求的思想。针对传统特征模型缺乏对可变性建模的支持,仅有图形上的表示,缺乏严谨的语义分析的不足,通过对软件生产线可变性依赖约束的形式化描述,提出了一种扩展特征模型的软件生产线可变性需求建模方法,以手机领域为例子进行了可变性需求建模。提出了扩展特征模型图形元素的语义特征及文档类型定义,并与传统特征模型建模进行了对比。结合逻辑学提出了可变性绑定配置过程中的分析方法。     

一种基于逻辑Petri网的Web服务簇组合方法

Web服务组合是实现快速服务增值和软件重用的重要方式,但现有的静态服务组合和动态服务组合方式都有待于进一步完善.文中集成静态服务组合和动态服务组合的优点,提出了一种在虚拟层面上基于服务簇进行服务组合的思想;研究并提出了一种基于服务簇的服务组合方法,并应用逻辑Petri网对其进行形式化建模描述;给出了服务簇网的基本组合模型,并分别对其完备性继承作了分析;研究了服务簇网组合的代数运算性质.最后,通过实验证明了服务簇网组合运算的可行性和有效性.     

一种基于形状特征的建模方法*

特征建模近年来受到国内外的广泛重视，成为实现新一代CAD系统的有效途径．本文在给出特征形式化定义的基础上，提出了一种基于形状特征的形体表示方法，并给出了作者所研制的实用性造型系统中一种重要的模型，即形状特征建模．     

基于问题模式的形式化软件规格说明生成方法

精确的形式化软件规格说明是软件描述、开发与验证的基础,而工业界普遍使用非(半)形式化的表示定义与描述用户需求,如何由非(半)形式化的用户需求生成形式化软件规格说明是需求工程的难点之一.将设计模式的概念进行扩展,定义了问题模式,提出了一种基于问题模式形式化软件规格说明生成方法.该方法从结构化自然语言SNL描述的高层问题需求出发,通过选择知识库中的问题模式逐步精化得到各个新的子问题对应的形式化规格说明,之后对各个子问题组合并进行优化以得到最终的形式化规格说明.进一步,使用模型精化演算的原理与概念给出了该生成方法的理论基础.采用算法程序领域作为研究对象并使用Radl语言作为形式化规格说明语言.通过算法程序领域中的典型实例对这一方法进行了详细的描述,实际效果表明该方法能有效地生成高质量形式化规格说明.     

基于敏捷建模的形式化需求分析方法

软件需求分析是软件生命周期中最关键的一步。传统的需求建模方法主要有两个重大的缺陷：1）非形式化的需求描述常常导致需求的歧义性和不一致性,因而难以确认和验证;2）易变一牲,需求变更及其连锁反应是对项目质量、进度乃至合同履行影响最大的风险因素。本文针对软件需求分析阶段的难点,通过将形式化方法和敏捷建模理论相结合,提出一套基于敏捷建模的形式化需求分析方法。     

基于敏捷建模的形式化需求分析方法

软件需求分析是软件生命周期中最关键的一步。传统的需求建模方法主要有两个重大的缺陷:1)非形式化的需求描述常常导致需求的歧义性和不一致性,因而难以确认和验证;2)易变性,需求变更及其连锁反应是对项目质量、进度乃至合同履行影响最大的风险因素。本文针对软件需求分析阶段的难点,通过将形式化方法和敏捷建模理论相结合,提出一套基于敏捷建模的形式化需求分析方法。     

Toward automated feature model configuration with optimizing non-functional requirements

ContextA software product line is a family of software systems that share some common features but also have significant variabilities. A feature model is a variability modeling artifact, which represents differences among software products with respect to the variability relationships among their features. Having a feature model along with a reference model developed in the domain engineering lifecycle, a concrete product of the family is derived by binding the variation points in the feature model (called configuration process) and by instantiating the reference model.ObjectiveIn this work we address the feature model configuration problem and propose a framework to automatically select suitable features that satisfy both the functional and non-functional preferences and constraints of stakeholders. Additionally, interdependencies between various non-functional properties are taken into account in the framework.MethodThe proposed framework combines Analytical Hierarchy Process (AHP) and Fuzzy Cognitive Maps (FCM) to compute the non-functional properties weights based on stakeholders’ preferences and interdependencies between non-functional properties. Afterwards, Hierarchical Task Network (HTN) planning is applied to find the optimal feature model configuration.ResultOur approach improves state-of-art of feature model configuration by considering positive or negative impacts of the features on non-functional properties, the stakeholders’ preferences, and non-functional interdependencies. The approach presented in this paper extends earlier work presented in [1] from several distinct perspectives including mechanisms handling interdependencies between non-functional properties, proposing a novel tooling architecture, and offering visualization and interaction techniques for representing functional and non-functional aspects of feature models.Conclusionour experiments show the scalability of our configuration approach when considering both functional and non-functional requirements of stakeholders.     

可信软件非功能需求形式化表示与可满足分析

可信软件的可信性由其功能需求和非功能需求共同来体现,其中,非功能需求的实现是可信软件获得用户对其行为实现预期目标能力的信任程度的客观依据.针对可信软件的重要性以及对可信软件的迫切需求,在可信软件的早期需求工程阶段,提出可信软件非功能需求驱动的过程策略选取方法.首先,对可信软件需求进行定义,提出由功能需求和非功能需求中的可信关注点构成可信需求,非可信关注点的非功能需求则定义为软目标,用于表达质量需求,基于模糊集合论和信息熵对可信软件非功能需求进行排序并获取可信关注点和软目标.在此基础上,提出可信软件非功能需求驱动的过程策略选取方法.传统的软件早期需求工程阶段的目标是为了获取满足需求的技术及设计决策,与此不同,本文对可信软件非功能需求进行分析的目标是获取过程策略,从过程角度解决可信软件生产问题.由于非功能需求间复杂的相关关系,尤其是因为存在冲突关系,故提出了基于可满足性问题求解方法推理过程策略的方法,选取满足可信软件非功能需求的过程策略.最后,通过第三方可信认证中心软件的案例,说明所提出方法的可行性.     

一种基于反射的非功能特性分析设计方法

软件系统非功能特性的分析设计一直是面向对象方法研究中的薄弱环节,缺乏系统化的建模手段。文章提出了一种基于反射的非功能特性分析设计方法,该方法利用反射思想分离功能特性和非功能特性。对于非功能特性,扩展UML并结合相关的非功能需求建模策略对其进行分析设计。     

基于场景分析的系统形式化模型生成方法

采用形式化方法对系统的安全性进行分析与验证,是构造可靠安全软件系统的一个重要途径。当前的形式化安全分析方法,面临着系统的形式化建模难的问题。以铁路车站联锁系统中基本进路建立为例,提出基于场景分析的系统形式化模型生成方法。该方法首先采用OCL前/后置条件分析法对UML时序场景作一致性分析,然后将UML时序图中对象交互的行为序列转换成FSP进程代数模型,进而得到系统的形式化模型。该方法为系统的形式化建模提供了新思路,从安全质量方面改善了安全苛求软件的设计与开发,丰厚了基于模型的软件形式化开发方法。     

一个机载软件需求形式化建模与分析实例研究

现代民机机载软件系统的功能与复杂度在快速增长的同时还必须满足更严格的安全标准, 使得在机载软件需求层级必须进行诸如一致性、完整性等分析与验证成为重要的挑战. 工作基于一个自主设计实现的面向机载软件自然语言需求形式化建模与分析工具平台(ART)展开对座舱显控软件子系统(EICAS)需求的建模与分析, 包括: ART工具平...     

面向软件动态演化的需求建模及其模型规范化

针对目前需求工程阶段对软件动态演化考虑不足的现状,在分析软件动态演化面临的挑战的基础上,设计了面向动态演化的需求元模型(dynamic-evolution-orientedrequi rements meta-model,DERM)。该元模型以特征为基本部件,按特征组合的方式建立需求模型,需求模型由行为特征和属性特征组成。行为特征被区分为计算行为特征和交互行为特征,以实现计算和交互的相对隔离;属性特征通过其作用域,指定其在行为特征模型中的作用范围,从而将行为特征模型和属性特征模型统一为需求模型。在此基础上,讨论了需求模型的参照完整性、依赖一致性和互斥一致性,并进一步把需求模型规范化为需求模型第一范式到第三范式,需求模型规范化的过程提供了一种保证需求模型一致性的方法。最后通过案例研究,表明了该方法的可行性及其对软件动态演化的有效支持。     

Automatic synthesis and verification of real-time embedded software for mobile and ubiquitous systems

Currently available application frameworks that target the automatic design of real-time embedded software are poor in integrating functional and non-functional requirements for mobile and ubiquitous systems. In this work, we present the internal architecture and design flow of a newly proposed framework called Verifiable Embedded Real-Time Application Framework (VERTAF), which integrates three techniques namely software component-based reuse, formal synthesis, and formal verification. Component reuse is based on a formal unified modeling language (UML) real-time embedded object model. Formal synthesis employs quasi-static and quasi-dynamic scheduling with multi-layer portable efficient code generation, which can output either real-time operating systems (RTOS)-specific application code or automatically generated real-time executive with application code. Formal verification integrates a model checker kernel from state graph manipulators (SGM), by adapting it for embedded software. The proposed architecture for VERTAF is component-based which allows plug-and-play for the scheduler and the verifier. The architecture is also easily extensible because reusable hardware and software design components can be added. Application examples developed using VERTAF demonstrate significantly reduced relative design effort as compared to design without VERTAF, which also shows how high-level reuse of software components combined with automatic synthesis and verification increases design productivity.     

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。     

Decomposition in Real-Time Safety-Critical Systems

Existing formal techniques for the development of software for use in safety-critical systems do not adequately address non-functional system requirements such as those involving timing. In this paper we describe a formal development method in which specifications may be decomposed into unexceptional programs whilst preserving the functional and timing requirements of the specification. We illustrate the method with a speed monitoring example.