SPS系统的一种精确语义描述

规约模式系统SPS是根据性质的语义抽象而成的描述程序性质的表达模式,既能方便程序员使用,又有对应的时序逻辑表达式。但是,它现有的语义描述不够精确。首先介绍了规约模式系统及其现有的语义,并用它描述了实例的性质,接着采用模型检测工具SPIN验证了该系统表达的性质,通过对比验证结果及现有语义,给出了系统精确的语义描述。     

UML类图的形式化及分析

统一建模语言(UML)是一种通用的图形化建模语言,在面向对象系统的分析和设计中,它已成为事实上的工业标准。但是UML不是形式化的建模语言,缺乏精确的语义描述,因此会导致一些问题。Z是一种广泛使用的形式化规约语言,Z适合用来精确地表示模型的语法和语义。文章采用Z符号来表示UML类图的组成元素的语法和语义及其映射关系,最后对UML类图的一些性质进行分析和验证。     

一种从Z到精化演算的软件开发方法

一、引言形式化方法的研究和应用已有二十多年的历史,源于Dijkstra和Hoare的程序验证以及Scott、stratchey等人的程序语义研究,指为保证复杂系统的可靠性,以数学为基础对其进行精确描述和验证的语言、技术和工具。形式化方法的关键在于形式规约语言。通过语法和语义有严格数学定义的形式规约语言对系统及其各方面性能的描述,产生系统的形式规约,可以帮助开发者获得对所描述系统的深刻理解,并通     

基于反例确认的CPS不确定性模型校准

信息物理系统被广泛应用于众多关键领域,例如工业控制与智能制造.作为部署在这些关键领域中的系统,其系统质量尤为重要.然而,由于信息物理系统自身的复杂性以及系统中存在的不确定性（例如系统通过传感器感知环境时的偏差）,信息物理系统的质量保障面临巨大挑战.验证是保障系统质量的有效途径之一,基于系统模型与规约它可以证明系统是否满足要求的性质.现有一些信息物理系统的验证工作也取得了显著进展,例如模型检验技术就被已用工作用于验证系统在不确定性影响下的行为是否满足性质规约,并在性质违反的情况给出具体的反例.这些验证工作的一个重要输入就是不确定性模型,它描述了系统中不确定性的具体情况.而实际中要对系统中不确定性精确建模却并非易事,因此验证中使用的不确定性模型很可能与实际不完全相符,这将导致验证结果不准确并与现实偏离.针对这一问题,本文提出了一种基于反例确认的不确定性模型校准方法,来进一步精化验证结果以提高其准确度.首先通过确认反例在系统的执行中能否被触发来判断验证使用的不确定性模型是否精确.对于不精确的模型再利用遗传算法进行校准,并根据反例确认的结果来构造遗传算法的适应度函数以指导搜索,最后结合假设检验来帮助决定是否接受校准后的结果.在代表案例上的实验结果表明了我们提出的不确定性模型校准方法的有效性.     

并行软件功能规约的组合语义方法

文章提出了一种将代数语义、Hoars逻辑和UNITY逻辑集成在一起描述并行软件功能规约的方法。其目的在于充分发挥并集成代数语义描述抽象数据类型、Hoars逻辑描述功能、UNITY逻辑描述并行程序性质的优点。表示形式有利于规约的分解、细化和验证。     

基于设计演算的形式化用例分析建模框架

提出一种形式化用例分析建模框架,引入类图、用例顺序图、用例状态图、功能规约函数和系统不变式从多个角度为需求建模.通过定义这些视图的形式化语义,为需求的各个方面定义了准确的形式化描述.利用该框架,可以从方法的交互行为规约和功能规约合成描述方法全部行为的全规约;也可以定义用例模型的性质,并通过设计演算中的证明来分析验证这些性质.作为应用,研究了检查用例模型一致性的规则.给出一个实例说明建模框架的可行性.     

基于进程代数规约生成软件体系结构模型的方法

需求规约到软件体系结构(SA)模型的转换是软件工程领域的一个研究热点,UML-RT广泛用于实时系统软件体系结构建模,然而基于自然语言规约建立的UML-RT模型往往是不精确的,存在二义性,为了解决这一问题,需要赋予UML-RT模型形式化语义.进程代数是一种用来解决并发系统通信问题的形式化方法,具有精确的语法和语义,并且便于机器自动检验与验证.TCSP是进程代数CSP的实时扩展,适合于规约实时系统带有时间约束的行为.提出一种基于进程代数规约生成SA模型的方法.首先建立了自然语言规约到SA模型的转换框架;然后使用时间通信顺序进程(TCSP)描述实时系统需求规约,通过建立TCSP到UML-RT的转换机制,从而实现进程代数规约到SA模型的转换;最后通过一个实例来验证该方法在实时软件建模过程中的有效性.实验分析表明通过该方法建立的UML-RT模型能够从整体上提高实时系统SA设计的可信性.     

服务组合的代数规约

现有的服务组合描述途径不能有效地验证和测试组合正确性,针对这一问题,提出了一个代数规约方法,引入规约包机制扩展面向服务代数规约语言SOFIA以支持该方法。用代数规约单元描述服务系统中的各种实体,其中基调部分定义实体的语法和结构,公理部分定义其功能和行为特性。与一个服务相关的规约单元封装在一个包中或拆分在几个相互引用的包中,每个包形成一个命名空间。当多个服务组合在一起时,以这些服务的代数规约包为基础,一方面抽象地定义组合服务的交互过程和语义,形成描述服务组合实现方式的实现规约包;另一方面抽象地定义组合服务对外接口及其功能语义,形成描述组合服务需求的抽象规约包。在实现规约和抽象规约的双元结构基础上,进一步定义了实现规约和抽象规约之间必须满足的“实现”关系,证明了满足实现关系可以保证实现的正确性,从而为服务组合的可验证性和可测试性奠定了理论基础。最后结合实例分析阐述了用代数规约描述服务组合的抽象性、可表达性和可验证性。     

状态图到PTL形式规范的转化

本文讨论从状态图到PTL形式规范的转化方法.状态图是描述系统行为的半形式化的图形工具,但缺少精确的形式语义,PTL(投影时序逻辑)是一种具有离散的时间模型的时序逻辑,把状态图转换到PTL后可以使其具有精确的形式语义并能使用形式化验证方法来证明状态图所描述的系统的一些重要性质是否得到满足,同时可把系统的形式描述转换为Tempura程序进行模拟,从而提高系统设计的可信性.     

位置不确定移动对象的连续概率反Skyline查询

为了确保包括非功能属性在内的服务规约与服务实际运行行为之间的一致性,提出一种Web服务运行时行为验证方法。首先对UML 2.0序列图进行扩展,将QoS属性和功能属性的描述统一起来,以精确表达Web服务的需求规约。然后,提出利用确定有限自动机构造出扩展序列图(Extended Sequence Diagrams,ESD)的语义模型的方法。最后,给出验证准则,根据Web服务的交互消息和规约建模的结果来验证Web服务运行时行为与需求规约之间的一致性。基于上述研究,设计开发了Web服务运行时验证工具(Runtime Verification Tool for Web Services,RVT4WS),以支持对Web服务运行时行为的验证。