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本教材向讀者介紹了關於即時嵌入式系統設計過程中採用SysML，UML和MARTE從用例到完整軟體體系結構方面的內容，展示了如何針對實際問題應用COMET/RTE設計方法。
本教材涵蓋了關鍵主題，例如即時系統的用例、即時控制的狀態機、分散式和分層即時控制的體系結構模式、即時基於元件的軟體體系結構模式、採用即時調度的即時設計性能分析，以及單一處理器和多處理器系統時序分析。
第一部分概述
第1章引言2
1.1挑戰2
1.2即時嵌入式系統和應用軟體2
1.3即時嵌入式系統的特徵3
1.4分散式即時嵌入式系統5
1.5資訊物理系統6
1.6嵌入式系統即時軟體設計方法需求6
1.7COMET/RTE：用於嵌入式系統的即時軟體設計方法7
1.8視覺化建模語言：UML、SysML和MARTE7
1.9小結7
第2章UML、SysML和MARTE概述9
2.1使用SysML和UML的模型驅動體系結構9
2.2用例圖10
2.3類和對象11
2.4類圖11
2.5交互圖12
2.6狀態機圖14
2.7包圖15
2.8併發序列圖和通信圖15
2.9部署圖16
2.10組合結構圖17
2.11UML擴展機制和擴展集18
2.12SysML19
2.13MARTE擴展集20
2.14時序圖21
2.15UML、SysML和MARTE的工具支援21
2.16小結22
第3章即時軟體設計和體系結構概念23
3.1物件導向概念23
3.2信息隱藏24
3.3繼承25
3.4主動和被動對象26
3.5併發處理26
3.6併發任務之間的合作27
3.7資訊隱藏應用於訪問同步30
3.8即時併發處理的運行時支援30
3.9任務調度31
3.10軟體體系結構和元件33
3.11小結34
第二部分即時軟體設計方法
第4章即時嵌入式系統軟體設計方法概述36
4.1COMET/RTE系統和軟體生命週期模型36
4.2COMET/RTE生命週期模型37
4.3COMET/RTE生命週期與其他軟體過程比較39
4.4即時嵌入式系統設計方法綜述40
4.5系統和軟體體系結構的多個視圖41
4.6小結42
第5章SysML和UML即時嵌入式系統結構化建模43
5.1靜態建模概念43
5.2用構造型歸類塊和類46
5.3SysML問題域結構化建模46
5.4系統上下文結構化建模48
5.5硬體/軟體邊界建模50
5.6軟體系統上下文結構化建模51
5.7定義硬體/軟體介面54
5.8系統部署建模54
5.9小結55
第6章即時嵌入式系統用例建模56
6.1用例56
6.2角色56
6.3確定用例60
6.4用例模型中的用例文檔61
6.5指定非功能需求61
6.6用例描述舉例62
6.7用例關係65
6.8包含用例關係65
6.9擴展用例關係67
6.10用例包69
6.11小結69
第7章即時嵌入式系統狀態機71
7.1狀態機71
7.2狀態機示例73
7.3事件和監護條件74
7.4動作74
7.5分層狀態機79
7.6協作狀態機82
7.7繼承狀態機84
7.8從用例中開發狀態機85
7.9從用例中開發狀態機的示例85
7.10小結88
第8章為即時嵌入式軟體構造物件和類89
8.1物件和類的構造標準89
8.2物件和類的構造類別90
8.3物件的行為和模式90
8.4邊界類和對象91
8.5實體類和物件95
8.6控制類和物件96
8.7應用邏輯類和物件98
8.8小結100
第9章即時嵌入式軟體動態交互建模101
9.1對象交互建模101
9.2消息序列描述102
9.3動態交互建模方法102
9.4無狀態的動態交互建模103
9.5無狀態的動態交互建模示例103
9.6依賴於狀態的動態交互建模107
9.7依賴於狀態的動態交互建模示例：微波爐系統109
9.8小結116
第10章即時嵌入式系統軟體體系結構117
10.1軟體體系結構概述117
10.2軟體體系結構的多個視圖119
10.3從分析過渡到設計121
10.4子系統設計中的關注點分離123
10.5子系統構造標準125
10.6確定子系統間的消息通信130
10.7小結131
第11章即時嵌入式系統軟體體系結構模式132
11.1軟體設計模式132
11.2分層軟體體系結構模式133
11.3即時軟體體系結構的控制模式135
11.4客戶/服務軟體體系結構模式138
11.5基本軟體體系結構通信模式140
11.6軟體體系結構代理模式145
11.7分組消息通信模式147
11.8編寫軟體體系結構模式文檔148
11.9軟體體系結構模式應用149
11.10小結149
第12章基於元件的即時嵌入式系統軟體體系結構150
12.1基於元件的軟體體系結構150
12.2基於元件的分散式軟體體系結構設計151
12.3元件介面設計151
12.4複合組件設計153
12.5基於元件的軟體體系結構示例155
12.6元件構造標準156
12.7服務元件設計158
12.8資料分佈161
12.9軟體部署162
12.10軟體連接器設計163
12.11小結165
第13章併發即時軟體任務設計166
13.1併發任務構造問題166
13.2分類併發任務166
13.3I/O任務構造標準167
13.4內部任務構造標準172
13.5任務優先順序標準177
13.6任務聚簇標準178
13.7用任務反演進行設計重構183
13.8開發任務體系結構184
13.9任務通信和同步185
13.10任務介面與任務行為規範189
13.11小結189
第14章即時軟體詳細設計191
14.1組合任務設計191
14.2類訪問同步196
14.3監視器設計199
14.4任務間通信連接器設計203
14.5任務事件序列邏輯209
14.6機器人和視覺系統中的即時軟體詳細設計210
14.7併發任務的Java實現211
14.8小結212
第15章即時軟體產品線體系結構設計213
15.1軟體產品線工程213
15.2微波爐軟體產品線問題描述214
15.3軟體產品線需求建模214
15.4軟體產品線分析建模218
15.5軟體產品線設計建模222
15.6小結224
第三部分即時軟體設計分析
第16章即時嵌入式系統的系統和軟體品質屬性226
16.1可擴展性226
16.2性能227
16.3可用性227
16.4安全性228
16.5資訊安全229
16.6可維護性229
16.7可修改性230
16.8可測試性231
16.9可跟蹤性232
16.10再使用性232
16.11小結233
第17章即時軟體設計的性能分析234
17.1即時調度理論234
17.2非週期任務和任務同步的即時調度239
17.3廣義即時調度理論240
17.4使用事件序列分析進行性能分析243
17.5使用即時調度理論和事件序列分析進行性能分析245
17.6高級即時調度演算法245
17.7多處理器系統的性能分析246
17.8性能參數的估計和測量249
17.9小結250
第18章性能分析應用於即時軟體設計251
18.1使用事件序列分析進行性能分析的示例251
18.2用即時調度理論進行性能分析的示例255
18.3用即時調度理論和事件序列分析進行性能分析的示例258
18.4設計重構268
18.5小結268
第四部分即時嵌入式系統軟體
設計案例研究
第19章微波爐控制系統案例研究270
19.1問題描述270
19.2結構化建模270
19.3用例建模272
19.4構造物件和類275
19.5動態狀態機建模276
19.6動態交互建模280
19.7設計建模290
19.8即時軟體設計的性能分析297
19.9基於元件的軟體體系結構301
19.10詳細的軟體設計305
19.11系統組態和部署307
第20章鐵路道口控制系統案例研究309
20.1問題描述309
20.2結構化建模309
20.3用例建模313
20.4動態狀態機建模315
20.5構造物件和類317
20.6動態交互建模318
20.7設計建模323
20.8即時軟體設計的性能分析328
20.9基於元件的軟體體系結構330
20.10系統組態和部署334
第21章輕軌控制系統案例研究336
21.1問題描述336
21.2結構化建模337
21.3用例建模338
21.4動態狀態機建模346
21.5構造子系統351
21.6構造物件和類351
21.7動態交互建模354
21.8設計建模364
21.9子系統綜合通信圖364
21.10分散式輕軌系統設計366
21.11基於元件的軟體體系結構373
21.12系統組態和部署375
第22章泵控制系統案例研究377
22.1問題描述377
22.2結構化建模377
22.3用例建模378
22.4構造物件和類380
22.5動態狀態機建模380
22.6動態交互建模382
22.7設計建模383
第23章高速公路收費控制系統案例研究387
23.1問題描述387
23.2用例建模387
23.3軟體系統上下文建模389
23.4構造物件和類389
23.5動態狀態機建模390
23.6動態交互建模390
23.7設計建模392
附錄A本書使用的約定396
附錄B軟體體系結構模式目錄399
附錄C併發任務虛擬碼範本415
附錄D教學考慮420
詞彙表422
參考文獻433
索引439
