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第一部分 概述2

第1章 引言2

1.1挑战2

1.2实时嵌入式系统和应用软件2

1.3实时嵌入式系统的特征3

1.4分布式实时嵌入式系统5

1.5信息物理系统6

1.6嵌入式系统实时软件设计方法需求6

1.7 COMET/RTE：用于嵌入式系统的实时软件设计方法7

1.8可视化建模语言：UML、SysML和MARTE7

1.9小结7

第2章 UML、 SysML和MARTE概述9

2.1使用SysML和UML的模型驱动体系结构9

2.2用例图10

2.3类和对象11

2.4类图11

2.5交互图12

2.6状态机图14

2.7包图15

2.8并发序列图和通信图15

2.9部署图16

2.10组合结构图17

2.11 UML扩展机制和扩展集18

2.12 SysML19

2.13 MARTE扩展集20

2.14时序图21

2.15 UML、SysML和MARTE的工具支持21

2.16小结22

第3章 实时软件设计和体系结构概念23

3.1面向对象概念23

3.2信息隐藏24

3.3继承25

3.4主动和被动对象26

3.5并发处理26

3.6并发任务之间的合作27

3.7信息隐藏应用于访问同步30

3.8实时并发处理的运行时支持30

3.9任务调度31

3.10软件体系结构和组件33

3.11小结34

第二部分 实时软件设计方法36

第4章 实时嵌入式系统软件设计方法概述36

4.1 COMET/RTE系统和软件生命周期模型36

4.2 COMET/RTE生命周期模型37

4.3 COMET/RTE生命周期与其他软件过程比较39

4.4实时嵌入式系统设计方法综述40

4.5系统和软件体系结构的多个视图41

4.6小结42

第5章 SysML和UML实时嵌入式系统结构化建模43

5.1静态建模概念43

5.2用构造型归类块和类46

5.3 SysML问题域结构化建模46

5.4系统上下文结构化建模48

5.5硬件/软件边界建模50

5.6软件系统上下文结构化建模51

5.7定义硬件/软件接口54

5.8系统部署建模54

5.9小结55

第6章 实时嵌入式系统用例建模56

6.1用例56

6.2角色56

6.3确定用例60

6.4用例模型中的用例文档61

6.5指定非功能需求61

6.6用例描述举例62

6.7用例关系65

6.8包含用例关系65

6.9扩展用例关系67

6.10用例包69

6.11小结69

第7章 实时嵌入式系统状态机71

7.1状态机71

7.2状态机示例73

7.3事件和监护条件74

7.4动作74

7.5分层状态机79

7.6协作状态机82

7.7继承状态机84

7.8从用例中开发状态机85

7.9从用例中开发状态机的示例85

7.10小结88

第8章 为实时嵌入式软件构造对象和类89

8.1对象和类的构造标准89

8.2对象和类的构造类别90

8.3对象的行为和模式90

8.4边界类和对象91

8.5实体类和对象95

8.6控制类和对象96

8.7应用逻辑类和对象98

8.8小结100

第9章 实时嵌入式软件动态交互建模101

9.1对象交互建模101

9.2消息序列描述102

9.3动态交互建模方法102

9.4无状态的动态交互建模103

9.5无状态的动态交互建模示例103

9.6依赖于状态的动态交互建模107

9.7依赖于状态的动态交互建模示例：微波炉系统109

9.8小结116

第10章 实时嵌入式系统软件体系结构117

10.1软件体系结构概述117

10.2软件体系结构的多个视图119

10.3从分析过渡到设计121

10.4子系统设计中的关注点分离123

10.5子系统构造标准125

10.6确定子系统间的消息通信130

10.7小结131

第11章 实时嵌入式系统软件体系结构模式132

11.1软件设计模式132

11.2分层软件体系结构模式133

11.3实时软件体系结构的控制模式135

11.4客户/服务软件体系结构模式138

11.5基本软件体系结构通信模式140

11.6软件体系结构代理模式145

11.7分组消息通信模式147

11.8编写软件体系结构模式文档148

11.9软件体系结构模式应用149

11.10小结149

第12章 基于组件的实时嵌入式系统软件体系结构150

12.1基于组件的软件体系结构150

12.2基于组件的分布式软件体系结构设计151

12.3组件接口设计151

12.4复合组件设计153

12.5基于组件的软件体系结构示例155

12.6组件构造标准156

12.7服务组件设计158

12.8数据分布161

12.9软件部署162

12.10软件连接器设计163

12.11小结165

第13章 并发实时软件任务设计166

13.1并发任务构造问题166

13.2分类并发任务166

13.3 I/O任务构造标准167

13.4内部任务构造标准172

13.5任务优先级标准177

13.6任务聚簇标准178

13.7用任务反演进行设计重构183

13.8开发任务体系结构184

13.9任务通信和同步185

13.10任务接口与任务行为规范189

13.11小结189

第14章 实时软件详细设计191

14.1组合任务设计191

14.2类访问同步196

14.3监视器设计199

14.4任务间通信连接器设计203

14.5任务事件序列逻辑209

14.6机器人和视觉系统中的实时软件详细设计210

14.7并发任务的Java实现211

14.8小结212

第15章 实时软件产品线体系结构设计213

15.1软件产品线工程213

15.2微波炉软件产品线问题描述214

15.3软件产品线需求建模214

15.4软件产品线分析建模218

15.5软件产品线设计建模222

15.6小结224

第三部分 实时软件设计分析226

第16章 实时嵌入式系统的系统和软件质量属性226

16.1可扩展性226

16.2性能227

16.3可用性227

16.4安全性228

16.5信息安全229

16.6可维护性229

16.7可修改性230

16.8可测试性231

16.9可跟踪性232

16.10可重用性232

16.11小结233

第17章 实时软件设计的性能分析234

17.1实时调度理论234

17.2非周期任务和任务同步的实时调度239

17.3广义实时调度理论240

17.4使用事件序列分析进行性能分析243

17.5使用实时调度理论和事件序列分析进行性能分析245

17.6高级实时调度算法245

17.7多处理器系统的性能分析246

17.8性能参数的估计和测量249

17.9小结250

第18章 性能分析应用于实时软件设计251

18.1使用事件序列分析进行性能分析的示例251

18.2用实时调度理论进行性能分析的示例255

18.3用实时调度理论和事件序列分析进行性能分析的示例258

18.4设计重构268

18.5小结268

第四部分 实时嵌入式系统软件设计案例研究270

第 19章 微波炉控制系统案例研究270

19.1问题描述270

19.2结构化建模270

19.3用例建模272

19.4构造对象和类275

19.5动态状态机建模276

19.6动态交互建模280

19.7设计建模290

19.8实时软件设计的性能分析297

19.9基于组件的软件体系结构301

19.10详细的软件设计305

19.11系统配置和部署307

第20章 铁路道口控制系统案例研究309

20.1问题描述309

20.2结构化建模309

20.3用例建模313

20.4动态状态机建模315

20.5构造对象和类317

20.6动态交互建模318

20.7设计建模323

20.8实时软件设计的性能分析328

20.9基于组件的软件体系结构330

20.10系统配置和部署334

第21章 轻轨控制系统案例研究336

21.1问题描述336

21.2结构化建模337

21.3用例建模338

21.4动态状态机建模346

21.5构造子系统351

21.6构造对象和类351

21.7动态交互建模354

21.8设计建模364

21.9子系统综合通信图364

21.10分布式轻轨系统设计366

21.11基于组件的软件体系结构373

21.12系统配置和部署375

第22章 泵控制系统案例研究377

22.1问题描述377

22.2结构化建模377

22.3用例建模378

22.4构造对象和类380

22.5动态状态机建模380

22.6动态交互建模382

22.7设计建模383

第23章 高速公路收费控制系统案例研究387

23.1问题描述387

23.2用例建模387

23.3软件系统上下文建模389

23.4构造对象和类389

23.5动态状态机建模390

23.6动态交互建模390

23.7设计建模392

附录A本书使用的约定396

附录B 软件体系结构模式目录399

附录C并发任务伪码模板415

附录D教学考虑420

词汇表422

参考文献433

索引439