Real Time UML

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出版者:Addison-Wesley Professional
作者:Bruce Powel Douglass
出品人:
页数:748
译者:
出版时间:2004-2-17
价格:GBP 49.99
装帧:Paperback
isbn号码:9780321160768
丛书系列:
图书标签:
  • UML
  • Real-Time
  • 软件开发
  • UML
  • 实时系统
  • 建模
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具体描述

Praise for Real Time UML, Third Edition "I found Real Time UML, Third Edition, to provide an informative and practical application of UML 2.0 to the development of real-time systems, and well worth the read by systems and software engineers. It is written in plain English and provides the right balance of depth and breadth." -Sanford Friedenthal, Deputy, Corporate Systems Engineering, Lockheed Martin Corporation; Chair: OMG Systems Engineering, Domain Special Interest Group "Douglass has again made highly technical material accessible to everyone. This book is an excellent introduction to the new UML 2.0, and if you want to learn what modeling for real-time environments is like, this is the book to read. His witty, conversational style should be a model for all authors of technical material." -Gary K. Evans, Founder and Object Evangelist, Evanetics, Inc. (www.evanetics.com) "Douglass has been a co-chair of the OMG's group interested in quality of service issues and, therefore, has valuable insights into the usefulness of these emerging technologies. His clear presentation of this information helps those applying these advanced technologies to extract the most benefit for their organizations and products, not only for the intended real-time embedded product, but also for products whose quality of performance, while not critical, is nevertheless of interest." -Therese M. Smith, President and CEO, Air Traffic Software Architecture, Inc. (USA and Canada) "The author presents an excellent overview of UML in the real-time space with plenty of colorful examples. This book is an excellent teaching tool for a newcomer or a reference for an expert!" -Soma Chatterjee, Senior Product Manager, I-Logix The increasing complexity of embedded and real-time systems requires a more premeditated and sophisticated design approach for successful implementation. The object-based Unified Modeling Language (UML) can describe the structural and behavioral aspects critical to real-time systems and has come to the fore as an outstanding medium for effective design. Like its best-selling predecessors, Real Time UML, Third Edition, provides an overview of the essentials of real-time systems and an introduction to UML that focuses on the use of the ever-evolving standard in design and development. This accessible book examines requirements analysis, the definition of object structure and behavior, architectural and mechanistic design, and more detailed designs that encompass data structure, operations, and exceptions. Numerous figures help illustrate UML design techniques, and detailed, real-world examples show the application of those techniques to embedded systems. This significantly revised edition features the new UML 2.0 standard, which dramatically improves the clarity of the UML for capturing architectures and improving its scalability. Real Time UML, Third Edition, also introduces the UML Profile for Schedulability, Performance, and Time (STP Profile). The STP Profile provides a standardized way to capture schedulability and performance constraints of systems. This allows analysis tools to read and analyze UML models. Key topic coverage includes: * The Rapid Object-Oriented Process for Embedded Systems (ROPES) * Concurrency and resource modeling with the Real-Time (SPT) UML Profile * Tapping action semantics for greater executability * Scenario modeling with timing diagrams * Key strategies for object identification * Defining object state behavior * Representing and identifying threads * Mechanistic design patterns * Representing Command, Control, Communications, Computers, Intelligence, and Reconnaissance (C4ISR) Architectures with the UML

好的,这是一份围绕“实时系统建模与分析”这一主题,但完全不涉及《Real Time UML》具体内容的图书简介。 --- 深度剖析:现代复杂系统中的并发、时序与资源管理 1. 书籍概述:面向高可靠性与实时响应的工程实践 在当今的数字世界中,从航空航天控制、自动驾驶汽车到高频金融交易平台,系统的“正确性”不再仅仅依赖于其逻辑输出是否符合预期,更依赖于其响应是否在严格限定的时间窗口内完成。传统的软件工程方法往往难以有效应对由并发性、资源竞争和不确定延迟所带来的挑战。 本书旨在为系统架构师、软件工程师和高级开发人员提供一套系统化、可操作的建模与分析框架,用以驾驭复杂、高动态环境下的约束满足问题。我们不专注于某一特定建模语言的语法细节,而是深入探讨如何从系统需求(特别是时间约束)出发,推导出可靠的系统结构和调度策略。本书强调模型驱动的设计思维,关注如何通过精确的描述,使抽象的概念转化为可验证、可实现的工程实体。 本书的覆盖范围横跨了对系统行为的精确描述、对性能瓶颈的量化分析,以及对潜在故障模式的预测与缓解。我们将聚焦于如何构建一个能够清晰表达时间依赖关系、资源共享机制以及优先级分配策略的模型,并利用这些模型对系统的可达性、安全性和时序保证进行严格的推理。 2. 核心内容模块 本书的结构围绕构建一个健壮的实时系统所需经历的几个关键阶段展开,每个模块都旨在提供深层次的理论基础和工程应用指南。 模块一:时序约束与需求分解 本模块首先确立了“时间”在系统设计中的核心地位。我们深入探讨了不同类型的时序需求,包括硬性(Hard)、软性(Soft)和有界(Firm)实时约束的本质区别及其对设计决策的影响。 时间量化方法论: 如何将模糊的“快速响应”转化为可测量的指标,如最坏执行时间(WCET)和最大延迟(Latency)。 需求传播与分解: 探讨如何将顶层系统的时间预算,逐层向下分解到子系统、模块乃至单个任务的约束中。我们分析了依赖关系如何影响时间预算的分配,以及如何识别关键路径。 抖动与不确定性管理: 现代系统中,输入信号和环境状态的变化带来了显著的抖动。本模块将介绍处理随机性输入和系统内部延迟累积的统计与概率模型,确保设计方案具备足够的裕度(Margin)。 模块二:并发模型的构建与同步机制的选择 实时系统的核心复杂性源于多个操作单元的同时执行。本模块详细审视了用于描述并发行为的数学工具和抽象模型。 基于事件与基于状态的建模: 比较了描述系统动态演化的不同范式,并重点讨论如何构建一个能够清晰分离控制流与数据流的混合模型。 资源竞争与互斥处理: 深入分析了共享资源带来的竞争问题。我们对比了锁机制(Locking)、信号量(Semaphore)和更高级的同步原语(如屏障 Barrier)的适用场景,并着重分析了优先级反转(Priority Inversion)现象的成因、检测与消除策略,例如优先级继承协议(Priority Inheritance Protocol)和优先级天花板协议(Priority Ceiling Protocol)。 任务调度理论基础: 本模块详述了主要的调度算法,包括固定优先级调度(如Rate Monotonic, RM)和动态优先级调度(如Earliest Deadline First, EDF)。对于每种算法,我们都提供了完整的可调度性分析(Schedulability Analysis)方法,包括必要的和充分的条件验证。 模块三:性能分析与模型验证 模型构建的最终目的在于验证系统的性能和正确性。本模块聚焦于如何利用构建的模型进行量化分析和形式化验证。 最坏情况分析(Worst-Case Analysis): 介绍如何使用分析技术(如响应时间分析 RTA)来精确计算任务的响应时间,并与它们的截止时间进行比较,以证明系统的静态可调度性。 资源消耗建模: 超出CPU时间的资源(如内存带宽、I/O端口、通信总线)的消耗往往是实时系统失败的隐形杀手。本模块介绍如何对这些共享资源进行负载建模,并应用资源访问分析来预测潜在的拥塞点。 模拟与仿真框架: 讨论如何将抽象模型转化为可执行的仿真模型,以便在设计早期发现与理论分析不一致的动态行为。重点介绍基于离散事件仿真(Discrete Event Simulation)的实践方法。 模块四:面向实现的高效架构设计 理论模型必须有效映射到底层的硬件和操作系统抽象层之上。 硬件抽象层(HAL)的时序影响: 分析操作系统内核调度器、中断处理机制以及缓存一致性对任务执行时间的实际影响,以及如何通过架构设计来最小化这些非确定性因素的干扰。 分布式实时系统的时间同步: 对于跨越网络的系统,时间戳和因果关系的维护至关重要。本模块探讨了网络延迟对时间一致性的挑战,以及如NTP或更精确的时间同步协议在保证系统整体时序正确性中的作用。 安全与时序的耦合: 探讨如何将功能安全(Functional Safety)标准(如DO-178C或ISO 26262中对时间鲁棒性的要求)融入模型驱动的开发流程中,确保时序分析结果能够直接支持合规性论证。 3. 读者对象与价值体现 本书面向的读者是那些希望超越简单编程实现,构建具有高确定性、可预测性系统的专业人士。 系统架构师: 获得一套严谨的工具集,用于评估不同架构方案在时间约束下的可行性。 嵌入式与实时软件工程师: 理解其代码在复杂调度环境下的实际执行时序,并能运用先进的分析技术来优化任务间的交互。 性能分析师: 掌握从需求到验证的完整性能建模链条,能够精确量化系统的裕度和瓶颈。 阅读本书,读者将掌握的不是一套现成的工具命令,而是一种深刻的、基于时间约束的系统思维方式,使他们能够自信地设计和验证下一代复杂、高可靠性的实时应用。本书的价值在于其对工程严谨性的强调,确保设计决策是基于数学和分析的,而非仅仅是经验的试错。 ---

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读后感

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用户评价

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这本书的封面设计就给我一种非常专业、严谨的感觉,深蓝色的背景配以银色的字样,散发着一种技术性的光芒。我一直对UML在实际项目中的应用充满兴趣,尤其是“实时”这个词,让我联想到系统性能、响应速度以及并发处理等关键要素。我希望这本书能深入浅出地讲解如何利用UML进行实时系统的建模,例如如何清晰地描绘并发活动、如何表示时间约束、如何设计状态机来处理复杂的实时事件流。我特别期待书中能够提供一些实际的案例分析,比如在航空航天、工业自动化、甚至是嵌入式设备开发等领域,UML是如何帮助工程师们理解和构建那些对时间要求极为苛刻的系统的。我希望书中不仅仅停留在理论层面,而是能提供一些可操作的技巧和最佳实践,让读者能够将所学知识直接应用到自己的项目中。我对书中关于模型验证和性能分析的部分也充满期待,因为在实时系统中,模型的正确性和效率往往是决定项目成败的关键。

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当我拿到这本书时,首先吸引我的是它清晰的目录结构,让我能够快速定位到我感兴趣的主题。我对UML在应对复杂交互和动态行为方面的强大能力一直很欣赏,而“实时”这个词则赋予了UML更深层次的含义。我希望这本书能够带领我探索如何使用UML来精确地捕捉和表达实时系统中的时间依赖性,比如如何有效地建模任务调度、中断处理、以及资源竞争等问题。书中关于并发建模的部分尤其让我感到好奇,我期待能够看到书中是如何讲解各种并发模型,例如Actor模型、CSP模型等,以及它们在UML中的表示方式。此外,我也对书中可能涉及到的性能分析和优化技术很感兴趣,毕竟在实时系统中,每一个毫秒都至关重要。我希望能学习到如何通过UML模型来预测和评估系统的性能瓶颈,并找到相应的优化策略。总之,我希望这本书能为我提供一个更全面、更深入的视角来理解和应用UML于实时系统的开发。

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这本书的书名给我一种强烈的信号,表明它将深入探讨UML在处理对时间要求极为严格的系统设计中的具体应用。我一直对如何有效地利用建模语言来捕捉和表达系统的动态行为和时间约束充满热情,因此“Real Time UML”这个标题立刻勾起了我的兴趣。我希望书中能够深入讲解如何使用UML来描绘并发进程、任务调度、事件驱动机制以及时间触发的活动。我对书中可能包含的关于状态机建模的章节尤为期待,因为在许多实时系统中,状态转移和事件响应是核心。我希望能够学习到如何通过UML来清晰地定义和可视化这些复杂的状态。同时,我也对书中在性能分析和验证方面的指导非常感兴趣,例如如何通过UML模型来识别潜在的性能瓶颈,以及如何确保系统满足其实时性要求。

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当我看到这本书的名字《Real Time UML》时,我立即意识到它可能包含了我一直在寻找的那种深入而实用的知识。在我的工作经历中,我曾多次遇到对时间精度要求极高的项目,而如何用一种清晰、严谨的方式来表达这些需求和设计,一直是团队沟通和项目推进的挑战。我希望这本书能够详细地介绍如何利用UML的各种图示,例如活动图、顺序图,来精确地捕捉和可视化系统中各个组件之间随时间推移的交互过程。我特别关注书中关于如何表示和处理并发性、优先级以及时间限制的部分,因为这些是实时系统设计的核心。此外,我也非常希望能从书中学习到一些实用的建模技巧和方法论,这些技巧能够帮助我更有效地将抽象的设计转化为具体的、可执行的代码,并且能够通过UML模型进行有效的性能预测和验证。

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这本书的标题“Real Time UML”立刻吸引了我,因为它触及了我工作中经常遇到的一个痛点:如何在保证系统实时性的前提下,有效地进行系统设计和沟通。我希望这本书能够详细地阐述UML在实时系统建模中的应用,例如如何利用序列图、协作图等来清晰地展示对象之间的交互时序,如何通过状态图来精确描述系统的动态行为和对外部事件的响应。我尤其期待书中关于实时约束建模的部分,比如如何定义时间限制、优先级以及同步机制,以及如何在UML图中有效地表达这些概念。此外,我希望书中能够提供一些在实际项目开发中,如何运用UML进行实时系统需求分析、架构设计和代码生成的最佳实践。我对书中是否会包含一些关于实时操作系统(RTOS)与UML结合的案例分析很感兴趣,因为这对于嵌入式系统开发者来说尤为重要。

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