Formal Techniques in Real-Time and Fault-Tolerant Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Ftrtft 9 (1998 Lyngby, Denmark)/ Ravn, Anders P./ Rischel, Hans

出品人:

页数:338

译者:

出版时间:

价格:69.95

装帧:Pap

isbn号码:9783540650034

丛书系列:

图书标签:

• 形式化方法
• 实时系统
• 容错系统
• 系统验证
• 模型检测
• 定理证明
• 嵌入式系统
• 可靠性工程
• 软件工程
• 形式化规约

《计算系统的行为抽象与模型检测》 在现代工程领域，特别是在航空航天、汽车工业、医疗设备以及关键基础设施等对安全性和可靠性要求极高的应用中，确保软件系统的正确性和鲁棒性至关重要。这些系统通常需要在严格的时间约束下运行，并且必须能够在发生故障时继续提供服务。因此，对这些复杂计算系统进行形式化分析，以验证其行为是否符合预期，以及在出现故障时能否有效恢复，是软件开发过程中的核心挑战。 本书《计算系统的行为抽象与模型检测》深入探讨了用于分析和验证这类关键系统的核心理论与实践方法。本书将首先聚焦于“行为抽象”，这是理解复杂系统本质的关键步骤。我们知道，现实世界的系统及其运行环境可能极其庞大和复杂，直接分析所有可能的行为路径是不切实际的。因此，通过行为抽象，我们可以构建一个简化但仍能保留系统关键特性的模型。这包括如何选择合适的抽象层次，以及如何精确地捕捉系统的动态行为，例如并发性、时序特性、资源共享以及响应机制。我们将介绍多种成熟的行为抽象技术，例如状态机模型、Petri网、时序逻辑公式等，并详细阐述如何将一个实际的系统问题映射到这些抽象模型中。本书将强调抽象过程中的权衡，即如何在简化模型的同时，最大限度地保留原始系统的语义，确保分析结果的有效性。 在行为抽象的基础上，本书将重点介绍“模型检测”这一强大的形式化验证技术。模型检测是一种自动化的技术，它能够系统地探索一个系统的所有可能执行路径，并检查其是否满足预定义的属性。这些属性通常以形式化语言（如时序逻辑）来表达，可以涵盖诸如“系统是否总是能在有限时间内响应”、“系统是否会发生死锁”、“在任何情况下，安全属性是否都能被维持”等多种安全性和活性要求。本书将详细介绍经典的以及最新的模型检测算法，包括状态空间探索技术，如显式状态模型检测和隐式状态模型检测（SMV、NuSMV、UPPAAL等工具的核心）。我们将分析这些算法的时间和空间复杂度，并讨论如何处理因状态空间爆炸而导致的计算瓶颈。 本书的一个重要特色在于，它将行为抽象与模型检测紧密结合。我们将展示如何通过精心的行为抽象，显著减小模型的规模，从而使得模型检测工具能够高效地处理大型和复杂的系统。我们将探讨不同抽象技术对模型检测性能的影响，以及如何根据具体的系统特性和验证目标来选择最优的抽象策略。此外，本书还将涵盖一些高级主题，例如： 组合模型检测： 如何将多个独立但相互作用的组件模型进行组合，以验证整体系统的行为。 参数化模型检测： 如何处理具有任意数量副本的系统，例如网络协议或分布式传感器网络。 混合动力系统验证： 如何对同时包含连续动态行为（如微分方程）和离散事件的系统进行建模和验证，这在许多控制系统中非常常见。 概率模型检测： 如何分析具有随机行为的系统，并验证概率性的安全或性能指标。 不确定性下的验证： 如何在系统行为存在不确定性（例如，传感器噪声、执行器漂移）的情况下进行分析。 为了增强本书的实用性，我们将通过一系列精心设计的案例研究来阐述这些概念。这些案例将覆盖不同领域的关键系统，例如实时操作系统调度、嵌入式控制系统、通信协议的正确性验证、以及并发软件的死锁和活性分析。通过这些实例，读者将能够理解如何将抽象技术和模型检测工具应用于实际的工程问题，从而提高系统的可靠性和安全性。 《计算系统的行为抽象与模型检测》适合于计算机科学、软件工程、电气工程以及相关领域的学生、研究人员和工程师。通过阅读本书，读者将能够掌握形式化方法的核心思想，并具备使用先进的建模和验证工具来分析和确保复杂计算系统正确性的能力，从而为开发安全、可靠、高效的现代工程系统奠定坚实的基础。

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读到《形式化技术在实时与容错系统中的应用》这个书名，我脑海里立刻浮现出那些在最恶劣环境下工作的系统，比如深空探测器、核电站控制系统，或者救护车上的生命监测仪。这些系统不仅要精确地在规定时间内完成任务，还要在面对各种不可预测的状况时，不至于崩溃，甚至能够自我修复。我一直对这种“双重保险”的设计理念非常着迷。我希望这本书能够深入探讨，如何将数学上的严谨性，也就是“形式化技术”，应用于解决“实时”和“容错”这两个在工程实践中极具挑战性的问题。我特别关注书中是否会介绍一些用于建模实时系统动态行为的数学工具，以及如何分析这些模型以确保其满足严格的时间约束。同时，我也希望能够了解，在容错方面，这本书会提供哪些基于形式化方法的解决方案，比如如何用数学方法来描述和推理系统的故障模式，以及如何证明系统的容错机制在面对这些故障时能够有效地发挥作用，并且不会影响系统的实时性能。我期待这本书能够为我打开一扇新的视角，让我能够以一种更系统、更科学的方式来应对复杂系统的设计和验证挑战。

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我之前接触过一些关于实时系统设计的书籍，但往往侧重于调度算法或者RTOS的API层面，对于底层原理的探讨并不深入。而“容错”这个概念，在我看来更是技术领域中一个充满挑战且引人入胜的难题。如何在系统不可避免地出现故障时，依然能够继续提供服务，甚至在一定程度上“容忍”故障的存在，这是一个非常吸引我的研究方向。这本书的名字就点出了这两个关键要素，让我觉得它很可能是一个宝库。我期待书中能够详细讲解各种容错策略，例如冗余、检测、隔离和恢复等，以及这些策略如何在实时系统中得到有效的集成。我特别好奇的是，这本书是如何将“形式化技术”与“实时”和“容错”这两个相对独立又紧密关联的领域结合起来的。是否有专门的篇章来探讨如何利用形式化方法来验证容错机制的有效性？例如，能否通过数学模型证明，在发生特定类型的故障时，系统能够按照预期的容错逻辑进行响应，并最终达到安全状态？我希望这本书不仅仅是理论的堆砌，更能提供一些实际的设计思路和实现指南，帮助我更好地理解和应用这些高级技术。

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说实话，我在看到这本书的标题时，脑海里闪过的第一个念头是：“这得有多难啃啊！”。毕竟，“形式化技术”这四个字本身就带着一股浓浓的学术和理论气息，而“实时”和“容错”又是计算机科学中公认的高难度方向。我之前尝试阅读过一些形式化方法相关的论文，但常常因为概念过于抽象、符号系统繁杂而望而却步。这次我下定决心要挑战一下，主要还是被“实时”和“容错”的结合所吸引。在实际的项目开发中，我们经常会遇到在保证系统性能的同时，又要考虑到潜在的故障，这两者之间的权衡和取舍是非常困难的。我特别希望能在这本书中找到一种能够系统性地分析和设计这种“软硬兼施”的解决方案。例如，当系统设计需要严格的实时性，但又可能因为硬件老化、软件bug等原因出现故障时，这本书是否会提供一些通用的方法论，来指导我们如何找到一个在性能和可靠性之间最优的平衡点？我希望书中能够深入探讨如何在形式化模型中同时嵌入时间约束和故障模型，并在此基础上进行分析和推理。

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《形式化技术在实时与容错系统中的应用》这本书，我拿到的时候就觉得名字挺“硬核”的，但作为一名在嵌入式领域摸爬滚打多年的开发者，我一直对如何让系统在严苛环境下稳定可靠地运行抱有极大的兴趣。尤其是在那些对时间要求极为苛刻的航空航天、医疗器械以及自动驾驶这些领域，任何一点小小的延误或者故障都可能带来灾难性的后果。我一直想深入了解，除了凭经验和大量的测试之外，有没有更系统、更数学化的方法来保证系统的正确性和及时性。这本书的名字正好击中了我的痛点，我期待它能提供一套严谨的理论框架，来分析和设计那些对时间约束和故障处理有着极致要求的复杂系统。我尤其关注书中关于模型检查、定理证明等形式化方法的介绍，希望能借此学习如何精确地描述系统的行为，并从数学上证明其满足特定时间属性，以及在发生故障时能够优雅地处理并恢复，而不是一塌糊涂。我非常好奇书中是否会通过大量的案例分析，将这些抽象的概念转化为实际可操作的工程实践，毕竟理论联系实际才能真正解决问题。

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作为一名在安全关键领域工作的工程师，我每天都在与“万无一失”的目标搏斗。在这样的环境中，任何可能导致系统失效的因素都需要被仔细评估和控制。而“形式化技术”一直是我认为解决这类问题的终极武器，它代表了一种追求极致严谨和可验证性的方法论。这本书的标题《形式化技术在实时与容错系统中的应用》立刻引起了我的注意，因为它精准地命中了我在工作中遇到的两大核心挑战。我对书中关于如何使用形式化方法来证明实时系统的可调度性、无死锁等属性有着强烈的学习愿望。更重要的是，我非常好奇这本书如何将形式化技术应用于容错系统。这是否意味着我们可以用形式化的语言来描述故障的发生、传播和处理过程，并在此基础上进行严格的分析和验证？我希望书中能提供一些关于如何构建形式化容错模型的具体指导，以及如何利用这些模型来评估不同容错策略的有效性和性能。我期待书中能够展示一些行业内的最佳实践，以及如何将这些形式化方法集成到实际的开发流程中，从而真正提升系统的可靠性和安全性。

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