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UML状态机模型形式化验证技术研究

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中 图法 分 类 号 ： ３ １５ 文 献 标 识 号 ： ＴＰ １ ．６ Ａ 文 章 编 号 ： ０ ０７ ２ （ ０ ２ ０ —４ ００ １ ０—０ ４ ２ １） ９３ ６—５
Ｆｏ ｍ ａ ｅ ｉ ｃ ｔ ｎ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｏ ｒ ｌｖ ｒｆ ａ ｉ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｆ ｒＵＭ Ｌ ｔ ｔ Ｍ ａ ｈ ｎ ｄ ｌ ｉ ｏHale Waihona Puke Ｓ ａ ｅ ｃ ｉ ｅ ｍｏ ｅ
Ｈ ＯＵ ｉ ， Ｓ Ｍ ｎ ＯＮＧ ｅ － ｅ ｇ Ｗ ＡＮＧ — ａ Ｗ ｎｐ ｎ ， Ｂｏ ｈ ｎ， Ｗ ＡＮＧ ｎ ｙ Ｘｉ － ｅ （ｎ ｔ ｕ ｅ７ ６ Ｓ ｃ ｎ ａ ｅ ｆ ｈ ｎ ｒ ｓ ａ ｅ ｃ ｎ ｅ ｎ ｎ ｕ ｔｙＣ ｒ ｏ ａｉｎ Ｂ ｉｎ ０ ８ ４ Ｉ ｓｉ ｔ ０ ， ｅ ｏ ｄＡｃ ｄ ｍｙｏ ｉａＡｅｏ ｐ ｃ ｉ ｃ ｄ Ｉｄ ｓｒ ｏ ｐ ｒｔ ， ｅ ｉｇ １ ０ ５ ，Ｃ ｉａ ｔ Ｃ Ｓ ｅ ａ ｏ ｊ ｈｎ ）
（ 国航 天 科 工集 团第二研 究 院 ７ ６所 ，北 京 １０ ５ ） 中 ０ ０ ８ ４
摘 要 ：系统建模是 系统开发经常用到的分析设 计方法，如何保证模型 的正 确性一直是人 们关注的话题 。为 了验证 系统 设
计 的模 型正 确 性 ，进 而提 高整 个 系统 的 质 量 ，提 出 了一种 通 过 模 型 检 查 技 术 对 ＵＭＬ状 态机 模 型 进 行 动 态语 义 验 证 的 方 法 。
２１ ０ ２年 ９月
计算机 工程 与设 计
Ｃ ＯＭ ＰＵＴＥ ＥＮＧＩ ＥＲＩ Ｒ ＮＥ ＮＧ ＡＮＤ ＤＥＳ ＧＮ Ｉ
Ｓ ｐ． ０２ ｅ ｔ２ １
第 ３ ３卷
第 ９ 期
Ｖｏ ． ３ Ｎｏ ９ １３ ．
Ｕ ＭＬ状态机模型形式化验证技术研究
侯 敏 ，宋 文 鹏 ，王 泊 涵 ，王 新 冶
ｍｏ ｅ ｈ ｃ ｅ ． ｄ ｌ ｅｋ ｒ ｃ
Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ：ＵＭ Ｌ Ｓ ａ ｅ ａ ｈ ｎ ；ｍｏ ｅ ｈ ｃ ｔｔＭ ｃ ｉｅ ｄ ｌｃ ｅ ｋ；ｆ ｒ ｌ ｅ ｉ ｃ ｔ ｎ；ｓ ｍｂ ｌ ｄ ｌ ｅ ｉ ｅ Ｓ ｏ ｍａ ｒ ｉａ ｉ ｖ ｆ ｏ ｙ ｏ ｉ ｍｏ ｅ ｒｆ ｒ（ ＭＶ ） ｃ ｖ ｉ
性 质 ，在 两次 转 化 的 过 程 中 必 须 保 证 语 义 的 一 致 性 。本 文 采 用 的 方 法 是 直 接 将 ＵＭＬ状 态 机 图 转 化 为 ｓ 语 言 。 ｍｖ
对 状 态机 模 型 进 行 形 式 化 描 述 ，根 据 定 义 的 映射 规 则将 图形 信 息映 射 成 模 型 检 查 器 可 以读 取 的 语 言 ，分 析 待 验 证 的 性 质 内 容 ，通 过 使 用模 型 检 查 器 得 到 验 证 结 果 。 关 键 词 ：ＵＭＬ状 态机 ；模 型检 查 ；形 式 化验 证 ；符 号 模 型 检 查 器
０ 引 言
统 一 建 模 语 言 （ｎｆ ｄｍｏ ｅｎ ａｇ ａｅ ｕ ｉｅ ｄ ｌ ｇｌｎ ｕｇ ，ＵＭＬ） 是 ｉ ｉ
的比较 多的方法 是先将 状态机 图转 化为一 种 中间语言 ，如 Ｘ ＭＬ或者 Ｅ ＨＡ；然后再转 化成模 型检查工具 （ Ｓ ｉ 如 ｐｎ或 者Ｓ ＭＶ）的输入语言 ，再通过模型 检查工具验证 待检查 的
Ａｂ ｔａ ｔ Ｓ ｓ ｅ ｍｏ ｅｉ ｇ ｉ ｏ ｅ ｏ ｎ ｌｚｎ ｎ ｅ ｉｎ ｎ ｔ ｏ ｓｔ ａ ｓ ａ ｌ ｓ ｄ ｉ ｙ ｔ ｍ ｅ ｅ ｏ ｍ ｅ ｔ ｕ ｏ ｔ ｓ ｓｒ ｃ ： ｙ ｔｍ ｄ ｌ ｓ ｎ ｆａ ａ ｙ ｉ ｇ ａ ｄ ｄ ｓｇ ｉ ｇ ｍｅ ｈ ｄ ｈ ｔｕ ｕ ｌ ｕ ｅ ｓ ｓ ｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ，ｂ ｔｈ ｗ ｏ ａ — ｎ ｙ ｎ ｓ ｒ ｄ ｌ ’ｖ ｌ ｉ ｏ ｏ ｉ ｌ ｔ ｅｔ ．Ａ ｔ ｏ ｏ ｖ ｒｆ ｕ ｅｍｏ ｅｓ ａｉ ｔ ｉ ａ ｈ ｔ ｐｃａ ｌ ｈ ｉ ｄ ｙｓ ｔ ｍｅ ｍｅ ｈ ｄ ｔ ｅ ｉ ＵＭ Ｌ Ｓｔｔ Ｍ ａ ｈ ｎ ｓ ｇ ｍｏ ｅ ｈ ｃ ｉ ｇ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｒ ｅ ｙ ａ ｅ ｃ ｉ ｅｕ ｉ ｄ ｌ ｅ ｋ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｉ ｏ ｄ ｒ ｎ ｃ ｎ ｔ ｅ ｉ ｈ ｙ ｔｍ ｅ ｉ ｎ’ ａ ｉｉｙ ｎ ｈ ｎ ｅ ｈ ｎ ｅ ｔ ｅ ｓ ｓ ｅ ’ ｕ ｌ ｙ Ｆｉ ｔ ｏ ｖ ｒ ｙ ｔ ｅ ｓ ｓ ｅ ｄ ｓｇ Ｓ ｖ ｌ ｔ ，ａ ｄ ｔ ｅ ｎ ａ ｃ ｈ ｙ ｔｍ Ｓ ｑ ａ ｉ ． ｒ ｌ ｆ ｄ ｔ ｓ ｙ，ｉ ｓ ｏ ｈ ｏ ｍ ａ ｄ ｓ ｒｐ ｉ ｎ ｏ ｈ ｔ ｈ ｗｓ ｔ ｅ ｆ ｒ ｌ ｅ ｃ ｉｔｏ ｆ ｔ ｅ ＵＭ Ｌ ｔ ｔ Ｍ ａ ｈ ｎ ｄ １ Ｓ ｃ ｎ ｌ ，ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｈ ｐ ｉ ｇ ｒ ｌ ｓ ｉ ｔ ａ ｓａ ｅ ｈ ｉ ｕ ｅ ｉ ｆ ｒ ｔ ｎ ｔ ｈ ａ ｇ ａ ｅ ｗｈ ｃ Ｓ ａ ｅ ｃ ｉ ｅｍｏ ｅ． ｅ ｏ ｄ ｙ ｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｔ ｅ ｍａ ｐ ｎ ｕ ｅ ｔ ｒ ｎ ｌｔ ｓ ｔ ｅ ｆ ｒ ｎ ｏ ｍａ ｉ Ｏ ｔ ｅ ｌｎ ｕ ｇ ｉｈ ｇ ｏ ｃ ｕ ｄ ｂ ｅ ｄ ｂ ｄ ｌ ｈ ｃ ｅ ，Ａｆｅ ｎ ｌ ｚ ｇ ｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔｏ ｕ ｌ ｙ ｔ ｅ ｉ ，ｉ ｗｉ ｅ ｈ ｅ ｉ ｃ ｔ ｎ ｒ ｓ ｌ ｔ ｒ ｕ ｈ ｕ ｉ ｇ ｏ ｌ ｅ ｒ ａ ｙ ｍｏ ｅ ｅ ｋ ｒ ｃ ｔ ｒ ａ ａ ｙ ｉ ｈ ｏ ｔ ｎ ｆｑ ａ ｉ ｏ ｖ ｒ ｙ ｔ ｌ ｇ ｔｔ ｅ ｖ ｒ ｉａ ｉ ｅ ｕ ｔ ｈ ｏ ｇ ｓ ｎ ｔ ｆ ｌ ｆ ｏ ｎ

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软件工程智慧树知到答案章节测试2023年山东财经大学

软件工程智慧树知到答案章节测试2023年山东财经大学

第一章测试1.软件没有相应的文档，且最终不能满足用户要求是软件危机的一种表现。

（）A:错B:对答案:B2.软件本身的不可见性和复杂性随规模的增加呈指数上升是产生软件危机的主要原因。

（）A:错B:对答案:A3.开发软件就是写程序。

（）A:错B:对答案:A4.开发软件所需高成本和产品的低质量之间有着尖锐的矛盾，这种现象称（）。

A:软件危机B:软件工程C:软件产生D:软件周期答案:A5.以下对软件工程描述正确地是（）。

A:结合最好的技术方法。

B:经济地开发出高质量的软件并有效地维护它。

C:一门工程学科。

D:采用经过时间考验而证明正确的管理技术。

答案:ABCD6.软件生命周期中所花费费用最多的阶段是（）。

A:需求分析。

B:软件总体设计。

C:软件实现。

D:软件维护。

答案:D7.软件是（）。

A:计算机系统。

B:处理对象和处理规则的描述。

C:程序。

D:程序、数据及其文档的集合。

答案:D8.同螺旋模型相比，原型模型主要缺少（）。

A:客户评估B:制定计划C:风险分析D:实施工程答案:C9.在软件生存周期模型中，不适应变化需求的软件开发模型是（）。

A:原型模型B:瀑布模型C:螺旋模型D:增量模型答案:B10.针对高质量软件的生产的软件过程模型（）。

A:RUP模型B:基于构件的模型C:净室模型D:增量模型答案:C第二章测试1.可行性研究的技术可行性是指现有技术是否可行。

（）A:对B:错答案:A2.可行性研究的成本效益分析是从经济方面讨论是否可行。

（）A:对B:错答案:A3.可行性分析研究的目的是（）。

A:功能内聚B:项目值得开发否C:开发项目D:争取项目答案:B4.描绘物理系统的传统工具是（）。

A:程序流程图B:系统流程图C:数据流程图D:软件结构图答案:B5.数据字典的基本功能是（）。

A:数据维护。

B:数据通信。

C:数据定义。

D:数据库设计。

答案:C6.使用数据流图对工资系统进行需求分析建模，外部实体是（）。

A:工资单B:工资系统代码C:工资数据库维护D:接受工资单的银行答案:D7.数据流图的作用包括（）。

基于SysML的嵌入式软件系统建模与验证方法研究

基于SysML的嵌入式软件系统建模与验证方法研究

基于SysML的嵌入式软件系统建模与验证方法研究仵林博;陈小红;彭艳红;聂长海【摘要】嵌入式软件系统由于广泛采用分布式异构网络,使得软件系统复杂性呈现几何增长,因此需要在系统设计的论证阶段,对系统需求和设计方案进行正确性和充分性验证,进而发现系统性设计缺陷,避免可能引发或导致的严重系统性问题.为此,提出一种基于SysML的嵌入式软件系统结构与行为需求建模方法.通过对嵌入式软件系统的结构和逻辑行为进行层次化建模,并利用Modelica离散与连续融合的仿真特点,在系统需求论证阶段,基于建立的仿真模型对系统关键功能指标进行仿真,结果表明,该方法对系统需求论证具有可行性.【期刊名称】《计算机工程》【年(卷),期】2019(045)001【总页数】8页(P1-8)【关键词】SysML模型;系统建模;Modelica仿真;系统结构;嵌入式系统【作者】仵林博;陈小红;彭艳红;聂长海【作者单位】中国工程物理研究院计算机应用研究所,四川绵阳621999;华东师范大学计算机科学与软件工程学院,上海200062;中国工程物理研究院计算机应用研究所,四川绵阳621999;南京大学计算机科学与技术系,南京210023【正文语种】中文【中图分类】TP3910 概述随着网络和通信技术的快速发展,嵌入式系统从以单片微处理器为核心的简单嵌入式系统,逐渐发展成为通过外部总线、高速或低速网络连接起来的分布式系统[1],该系统称为网络化嵌入式软件系统。

与传统的软件系统相比,网络化嵌入式软件系统通常由很多节点组成,采用分布式网络互联,有些系统甚至内嵌在一个更大的系统中,形成规模更加庞大的网络结构。

随着系统规模的增加,系统交互复杂度越来越高,系统设计时不仅考虑内部节点之间存在各种交互行为,还要通过接口与周围环境中的节点进行交互通信,特别是不同节点的并发行为,这些行为之间需要同步完成特定功能。

从上述特点可以看出,网络化嵌入式软件系统在系统设计前期,即需求论证阶段,缺乏一套系统的建模与验证方法,需通过对嵌入式软件系统进行建模来验证系统功能正确性和业务逻辑一致性。

软件形式化方法

软件形式化方法

对软件需求的描述：非形式化的描述很可能导致描述的不 明确和不一致；形式化方法则要求描述的明确性，而描述的 不一致性也就相对易于发现。 对软件设计的描述：软件设计的描述和软件需求的描述一 样重要。 对于编程：自动代码生成。 对于测试：测试用例的自动生成。
20
软件开发中为什么使用形式化方法
• 保证质量的需要
➢ 模型验证：是否满足需求及具有所期望的特性； ➢ 模型变换：从模型表示向计算机系统变换的过程。
• 这些任务对应三方面的活动：形式化规约、形式化验证、 程序求精
25
形式化方法的发展
• 20世纪60年代：程序正确性证明研究 • 20世纪80年代：硬件电路设计的形式化方
法应用（时序逻辑和模型检验的诞生） • 20世纪90年代：通信协议和智能控制系统
正错误代价高昂 发布运行软件时常崩溃，维护代价依然很高
正如许多软件工程方法所指出的，即使遵
循了很多优秀设计准则和优良编码规范，
程序仍可能包含很多错误，因此，使用一
些方法来消除程序中的人为错误就变得更
加重要了。
19
软件开发中为什么使用形式化方 法
形式化方法的目的是为开发过程提供一些技术和 工具，用于发现并指出软件实现中潜在的缺陷问 题。
经典案例及应用
• Praxis公司于1992年交付给英国民航局的信息显示 系统是伦敦机场新空中交通管理系统的一部分。 在该系统的需求分析阶段，形式化描述和非形式 结构化的需求概念相结合；在系统规格阶段，采 用了抽象的VDM模型；在设计阶段，抽象VDM细 化为更为具体的规格。项目开发的生产效率和采 用非形式化技术相当，甚至更好。同时，软件质 量得到了很大的提高，软件的故障率仅为0.75每 千行代码，大大低于采用非形式化技术所提供的 软件的故障率（约为2~20每千行代码）。
高可靠性智能灌溉系统的形式化验证方法

高可靠性智能灌溉系统的形式化验证方法

高可靠性智能灌溉系统的形式化验证方法许海洋;王萍【摘要】For improving the reliability of embedded software , we propose to use MARTE to build the software model and transform software model into formal model .At the design stages of the software ,we can analyze the reliability of software . We analyze the reliability of embedded software of intelligent irrigation system and show that the sub -software in data col-lection unit has the biggest failure rate , so we need to improve the situation in practical application .Through formal analy-zing the failure of each software subsystem in intelligent irrigation system ,we can solve unfavorable influence factors of re-liability,and enhance the reliability of the whole system .%针对智能灌溉系统中嵌入式软件的可靠性，提出了在软件的设计阶段，采用 MARTE 建立软件的系统模型，通过将软件模型转换为形式化模型，对软件系统中各个子系统的可靠性进行验证。

通过对智能灌溉系统的嵌入式软件进行可靠性分析，指出在本文假设前提下，数据采集单元软件的故障率最大，在实际应用中应该有针对性的进行改善，有助于解决不利于可靠性的影响因素，提高整个智能灌溉系统的可靠性。