1.3 实时系统的设计方法与技术

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更新时间：2007-04-25 17:43
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阅读提示：《实时UML与Rational Rose RealTime建模案例剖析》第一章主要介绍实时系统的基本概念、开发模型和统一开发过程，以及对典型的实时系统进行分析，最后对本书涉及到的4个典型案例进行介绍。通过本章的学习，可使读者能够对实时系统及其开发有一个初步的认识。本文是实时系统的设计方法与技术。

1.3  实时系统的设计方法与技术
实时软件的设计通常可以看做是一个并发通信过程的集合。一般各过程以不同的速度异步执行，然后通过通信过程交换数据和控制信息。在实时系统设计过程中，模块化和信息隐藏原则可以降低系统设计的复杂度。把实时系统分解成构件是降低系统设计复杂度的主要步骤。由于结构化设计的思想是对系统进行功能分解，并将其分解成许多模块，所以结构化的设计方法在嵌入式系统开发中得到了广泛的应用。但随着实时系统复杂性的增加，上市周期的缩短，结构化设计方法越来越显现出其固有的缺陷。面向对象技术内在地支持了对系统的抽象、分层和复用技术，有助于实时系统软件的开发，能够很好地控制系统的复杂性，因为它能自然地反映实时系统的固有特征，这为软件开发提供了许多益处。因此，面向对象技术在实时系统软件开发中得到了越来越广泛的应用。同时，采用基于组件的软件体系结构，应用实时系统设计模式，可以提高设计的质量，加快设计周期。本节主要介绍实时系统的主要抽象层次、实时系统设计的一些考虑、典型的实时系统模型、实时系统的设计方法学、统一建模语言和基于UML的实时系统开发概述等内容。
1.3.1  实时系统的主要抽象层次
实时系统的设计方法主要包括3个主要的级别：行为级、结构级和物理级。这些级别可以看成一组抽象层。
1）行为级
行为级利用可执行模型定义系统的功能，这些模型可以是系统原型，用于测试是否满足所有的设计需求。可执行模型在设计过程的所有阶段都非常有用，因为它可以作为系统功能的一个参考模型。模型可以在设计早期进行验证，从而测试某些设计约束是否得到满足，以便评估所做的修改是否正确，而且，行为级可以作为产品升级和维护的开始点。
行为系统模型的需求包括能够在高层对系统建模，不用考虑实现细节。模型对于非技术人员来说易于理解，使得系统功能能够在不同的角色之间进行交流。同时，它应当具有形式化定义，并支持模拟和分析。
2）结构级
在结构级，组件定义为相互交互的部件，用于实现所需要的功能。在这个级别，需要执行设计决策，如考虑系统组件的数量、连接和功能，作为通信组件集定义系统的全部功能和约束。算法的设计和测试可以在这个级别上进行。在这个级别上，还有一些设计模式（如体系结构模式），支持系统的设计。
3）物理级
物理级是做实现决策和评估实现场景的，所使用的模型进一步精化，可获得硬件和软件实现。

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