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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MARTE 7

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 SysML 19

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