基于CPS的實時系統(tǒng)的面向方面的時間特性建模.pdf

1、Cyber-Physical Systems(CPS)是近年的一個研究熱點。CPS描述的是一類由計算單元和物理對象之間通過通訊網(wǎng)絡高度集成的復雜系統(tǒng)。CPS的應用前景廣泛,代表了新一代工業(yè)技術的發(fā)展方向,得到各界的高度重視。同時,CPS涉及到計算機科學、通信科學和控制科學等多個學科領域,目前面臨系統(tǒng)理論,設計方法,設計工具等諸多方面的挑戰(zhàn)。
　　 時間特性是實時系統(tǒng)的一個關鍵因素,系統(tǒng)的可靠性和質量,很大程度上取決于實時性。但是

2、,時間特性散布在整個系統(tǒng)的各個功能部件里,帶來了前述的代碼混亂和代碼分散問題,導致系統(tǒng)代碼不易讀,不易修改,易產(chǎn)生不一致,重用性差,不易修改和升級等一系列問題。因此,把時間特性單獨作為一個方面進行面向方面建模便成為一個理想的方法。
　　 面向方面技術作為一種基于關注分離的新技術,在軟件開發(fā)領域已經(jīng)得到了一定的應用,擁有不少相對成熟的面向方面編程語言,在一些通用的技術框架里面向方面編程也得到了較好地體現(xiàn)。但在面向方面建模方面,目前

3、仍然還沒有一個統(tǒng)一的建模標準或通用方法。使用最廣泛的UML標準至今也沒有對面向方面的支持,還是通過UML的擴展機制來進行面向方面的建模。
　　 對于實時系統(tǒng)的時間特性建模,這方面已有不少研究。AOSDM-UML模型結合形式化描述來進行實時擴展,把時間分離出來構造為一個時間方面,建立一個比較完整的時間模型來建模系統(tǒng)時間,是一種比較好的方法。
　　 本文主要圍繞CPS這一主題,介紹其基本概念以及相關特點,指出其當前面臨的挑戰(zhàn)

4、。討論CPS對時間語義的新需求,并介紹一些相關的研究方向。結合UML的MARTE框架進行時間建模,對UML進行面向方面的擴展,并結合MARTE框架,建立基于UML的時間方面模型。對CPS的實時特性進行分解,并針對不同的方面,建立對應的時間特性模型。首先將時間特性劃分基本時間,時間事件,定時機制,時間服務四個方面。每個方面可以通過擴展的UML來進行建模。其次針對CPS所具有離散時間、連續(xù)時間、混合時間的特性,將時間特性劃分為離散時間方面、