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第1部分 概论3

第1章 嵌入式软件概述3

1.1 引言3

1.1.1 嵌入式系统3

1.1.2 嵌入式软件7

1.2 可信软件8

1.2.1 处理模型及其假设10

1.2.2 可信性软件的研究内容11

1.3 软件属性及软件可信性属性12

1.3.1 软件可用性15

1.3.2 软件可靠性16

1.3.3 软件安全性16

1.3.4 软件信息安全性18

1.3.5 软件维修性20

第2章 软件困惑23

2.1 软件的特点23

2.1.1 可塑性23

2.1.2 变态性24

2.1.3 开发过程24

2.2 软件不可信因素26

2.2.1 定义26

2.2.2 错误26

2.2.3 故障28

2.2.4 失效28

2.3 错误、故障、失效的关系29

2.4 软件的困扰31

第3章 软件工程概念36

3.1 软件工程概念的提出36

3.2 软件工程基本概念39

3.2.1 狭义的软件工程化39

3.2.2 广义的软件工程化39

3.3 软件工程的基本原则42

3.4 软件工程的研究内容45

3.4.1 软件工程过程45

3.4.2 软件工程方法研究47

3.4.3 计算机辅助软件工程工具研究56

第2部分 软件工程概念61

第4章 软件全生命周期模型61

4.1 瀑布模型65

4.2 增量迭代模型70

4.3 快速原型模型73

4.4 螺旋模型76

4.5 敏捷模型79

4.5.1 极限编程82

4.5.2 Scrum模式86

第5章 开发计划与策划89

5.1 软件策划与软件计划概述91

5.1.1 软件策划过程是高质量软件的保证91

5.1.2 软件策划的依据与参考92

5.2 软件策划过程的目标92

5.3 软件计划92

5.3.1 软件开发计划93

5.3.2 软件验证计划93

5.3.3 软件配置管理计划94

5.3.4 软件质量保证计划95

5.4 软件开发标准96

5.4.1 软件需求标准96

5.4.2 软件设计标准96

5.4.3 软件编码标准96

5.5 软件计划和软件开发标准的配置管理97

5.6 软件策划过程的评审和质量保证97

第6章 需求开发及管理98

6.1 需求标准106

6.1.1 需求的正确性107

6.1.2 需求完整性108

6.1.3 需求的可验证性110

6.1.4 非功能需求112

6.1.5 需求的鲁棒性117

6.2 需求开发技术119

6.2.1 需求开发流程120

6.2.2 需求获取122

6.2.3 需求分析127

6.2.4 需求验证152

6.3 需求管理154

6.3.1 需求基线管理155

6.3.2 需求的变更控制156

6.3.3 需求追溯160

6.3.4 需求过程的风险160

第7章 软件架构设计技术163

7.1 软件架构设计163

7.1.1 软件架构的定义164

7.1.2 软件架构的运行基础167

7.1.3 软件架构设计原则167

7.1.4 软件架构设计方法168

7.1.5 软件架构的层次化设计方法171

7.1.6 机载软件的软件架构设计173

7.1.7 软件架构设计常见的问题178

7.2 架构设计与高可信性软件179

7.2.1 保证软件的正确性：避错179

7.2.2 使用容错的方法：避错180

7.2.3 保证软件的安全性183

7.2.4 保证软件信息安全性184

7.2.5 可信性的实现与矛盾184

第8章 机载软件的设计186

8.1 机载软件设计要求186

8.1.1 机载软件设计环境要求186

8.1.2 机载软件特性设计要求187

8.1.3 理论、算法和模型相关设计要求188

8.2 机载软件的设计概念198

8.2.1 并发处理198

8.2.2 信息隐藏199

8.2.3 有限状态机200

8.3 机载软件的设计方法201

8.3.1 设计策略的选取201

8.3.2 结构化设计方法202

8.3.3 面向对象设计方法204

8.3.4 基于模型设计方法204

8.4 机载软件的特性设计技术205

8.4.1 软件特性概述205

8.4.2 特性设计技术206

8.5 机载软件的设计约束209

8.5.1 接口设计约束209

8.5.2 中断设计约束210

8.5.3 模块设计约束210

8.5.4 异常设计约束210

8.5.5 数据安全设计约束210

8.5.6 余量设计约束211

8.5.7 其他设计约束211

第9章 软件测试技术213

9.1 软件测试概述213

9.1.1 软件测试的定义213

9.1.2 软件测试的重要性215

9.1.3 软件测试与软件开发的关系216

9.2 软件测试的工程应用217

9.2.1 航空嵌入式软件测试217

9.2.2 民机机载软件验证过程222

9.2.3 GJB 5000A—2008的软件验证与确认过程225

9.3 软件测试的研究内容227

9.3.1 航空电子系统与软件测试技术227

9.3.2 综合模块化航空电子系统软件测试227

9.3.3 模型软件测试技术231

第10章 软件质量保证234

10.1 软件质量定义235

10.1.1 软件质量概述236

10.1.2 软件质量指标体系237

10.1.3 软件质量模型240

10.2 软件质量保证248

10.3 软件开发质量保证251

10.4 NASA定义的软件保证254

第11章 软件可信性评估261

11.1 软件可信性评估263

11.1.1 基于软件开发过程的可信性评估263

11.1.2 基于提交软件产品的可信性评估266

11.1.3 基于软件产品应用阶段的可信性评估267

11.2 评估方法268

11.2.1 认知预演268

11.2.2 启发式评估268

11.2.3 用户测试法269

11.3 NASA的软件评估269

11.4 软件技术成熟度及其评估270

11.4.1 技术成熟度的概念274

11.4.2 软件技术成熟度（STRL）的定义281

11.4.3 基于开发和使用维度的软件成熟度定义288

11.4.4 软件成熟度评估（STRA）294

11.4.5 系统成熟度等级（SRL）294

第12章 软件可靠性298

12.1 软件可靠性概念298

12.1.1 软件可靠性定义298

12.1.2 软件可靠性的特点299

12.2 软件可靠性标准299

12.2.1 IEEE的软件可靠性标准299

12.2.2 我国软件可靠性标准300

12.3 软件可靠性度量301

12.3.1 IEEE可靠性度量参数体系301

12.3.2 常用软件可靠性度量参数302

12.4 软件可靠性评估303

12.4.1 软件可靠性评估的目的303

12.4.2 软件可靠性评估的时机303

12.4.3 软件可靠性评估过程304

12.4.4 软件可靠性评估模型305

12.4.5 软件可靠性评估方法306

12.5 软件可靠性分析307

12.5.1 软件失效模式及影响分析307

12.5.2 软件故障树分析308

12.6 软件可靠性保障技术309

12.6.1 软件避错技术309

12.6.2 软件容错技术311

第13章 软件安全性及其评估313

13.1 机载软件与安全313

13.2 软件安全性概述313

13.2.1 软件安全性定义313

13.2.2 软件安全性与系统安全性314

13.2.3 软件安全性和硬件安全性314

13.2.4 影响软件安全性的因素315

13.2.5 软件安全性设计方法316

13.3 对软件安全性的讨论319

13.4 基于系统论的软件安全性分析方法320

13.5 软件安全性设计工程措施321

第3部分 机载软件及软件工程325

第14章 机载嵌入式软件325

14.1 操作系统325

14.1.1 操作系统概述325

14.1.2 嵌入式操作系统的概述326

14.1.3 嵌入式操作系统的架构概述328

14.1.4 机载嵌入式实时操作系统332

14.2 嵌入式数据库335

14.2.1 机载领域对数据库的要求335

14.2.2 机载领域典型数据库介绍337

14.2.3 后续研究的技术趋势338

14.3 嵌入式文件系统339

14.3.1 机载领域对文件系统的要求339

14.3.2 机载领域典型文件系统介绍339

14.3.3 后续研究的技术趋势340

第15章 DO-178概要342

15.1 适航与软件适航342

15.2 DO-178的背景344

15.2.1 DO-178344

15.2.2 DO-178A344

15.2.3 DO-178B345

15.2.4 DO-178C346

15.2.5 DO-178C主要变化348

15.3 DO-178B/C的本质351

15.4 机载软件研制和DO-178352

15.5 面向适航的系统、软件与DO-178353

15.6 DO-178B概要357

15.6.1 DO-178B的基本架构357

15.6.2 计划过程359

15.6.3 软件开发过程360

15.6.4 软件验证过程361

15.6.5 软件配置管理过程364

15.6.6 软件质量保证过程365

15.6.7 合格审定联络过程365

第16章 GJB 5000A—2008概要366

16.1 GJB 5000A—2008概述366

16.1.1 GJB 5000A—2008简介366

16.1.2 GJB 5000A—2008与CMM的区别366

16.1.3 发达国家CMM现状367

16.2 实施GJB 5000A—2008的必要性369

16.2.1 推进GJB 5000A—2008的必要性369

16.2.2 GJB 5000A—2008推进的紧迫性370

16.3 GJB 5000A—2008模型的结构及评价372

16.3.1 GJB 5000A—2008各级别与过程域372

16.3.2 过程域部件组成374

16.3.3 GJB 5000A—2008过程域示例376

16.4 GJB 5000A—2008推进的重点378

16.4.1 GJB 5000A—2008推进的基本要求378

16.4.2 实效推进的思路379

第17章 知识管理382

17.1 知识管理的必要性382

17.2 知识管理的基本概念383

17.2.1 什么是知识383

17.2.2 什么是知识管理384

17.2.3 知识管理的主要内容385

17.2.4 知识管理的作用386

17.3 实施知识管理的方法387

17.3.1 知识管理及其关注点387

17.3.2 知识管理：组织变革387

17.3.3 知识管理系统及知识库392

第4部分 一个可信性软件（天脉操作系统）的实践401

第18章 天脉操作系统的研制策划401

18.1 操作系统发展思路策划401

18.1.1 操作系统与应用软件401

18.1.2 天脉产生的必要性403

18.1.3 早期原型与天脉操作系统研制405

18.2 天脉操作系统研制目标412

第19章 项目立项论证和研制总要求论证414

19.1 项目立项论证414

19.1.1 研制原则、目标、思路414

19.1.2 必要性论证415

19.1.3 可行性论证417

19.1.4 工程实施方案论证417

19.2 研制总要求论证424

19.2.1 总体论证425

19.2.2 指标体系论证427

第20章 软件计划过程430

20.1 制订计划431

20.1.1 软件开发计划431

20.1.2 软件配置管理计划436

20.1.3 软件验证计划437

20.1.4 软件质量保证计划440

20.2 制定标准441

20.2.1 软件需求标准441

20.2.2 软件设计标准444

20.2.3 软件编码标准446

20.3 软件可靠性、安全性考虑448

20.3.1 软件可靠性448

20.3.2 软件安全性450

第21章 软件开发过程实践452

21.1 软件需求开发452

21.1.1 需求开发过程452

21.1.2 需求的表示453

21.1.3 需求开发过程产品456

21.2 软件设计开发457

21.2.1 软件设计过程457

21.2.2 关键技术设计461

21.2.3 确定性的数据配置设计465

21.3 软件实现467

21.3.1 软件实现过程467

21.3.2 代码安全性分析467

21.3.3 软/硬件集成468

21.4 软件验证469

21.4.1 同行评审469

21.4.2 软件测试470

21.4.3 鲁棒性设计与测试473

21.5 可靠性与安全性实践473

21.5.1 可靠性473

21.5.2 安全性479

21.6 开发环境与OSS话题481

21.6.1 开发环境组成481

21.6.2 集成开源软件策略482

21.6.3 开源软件缺陷处理原则483

21.6.4 编译器验证484

第22章 天脉操作系统定型阶段487

22.1 软件定型测评487

22.2 软件地面综合试验488

22.3 应用软件空中试飞试验489

22.4 天脉操作系统定型审查490

第23章 天脉操作系统项目管理491

23.1 项目管理策划491

23.2 目标及范围管理492

23.2.1 项目目标管理493

23.2.2 项目范围管理493

23.3 资源管理495

23.3.1 项目团队建设495

23.3.2 项目人力资源管理500

23.3.3 项目外部资源管理501

23.4 计划管理502

23.4.1 项目总体计划制订502

23.4.2 项目进程和活动控制505

23.4.3 项目沟通管理506

23.5 质量保证507

23.5.1 质量保证组织的建立及其职责507

23.5.2 质量保证的主要方法507

23.5.3 质量保证数据507

23.6 风险管理508

缩略语510

参考文献516