嵌入式数控系统模型驱动开发新方法

为了解决传统嵌入式数控系统开发中出现的各种问题,提出并实现了一种嵌入式数控系统模型驱动开发方法,该方法以模型为中心,主要包括领域建模语言构建、模型转换、代码自动生成3个部分.为了实现对数控系统全面而真实的描述,采用了基于多视角的数控系统元模型的构建方法.在模型转换部分详细描述了转换的四点要求及相应的处理策略.最后详述了基于领域类库的代码生成器技术,保证了系统开发效率的提高.     

设计模式对领域驱动设计的支持及其应用

领域驱动设计结合了分析模型与设计模型,在领域建模中应用设计模式不仅可以帮助做出更加灵活、更加符合领域逻辑的设计,而且有助于把分析模型平滑地转换为实现模型.然而传统的设计模式一般着眼于技术问题,用类、继承和接口来表达,本文将领域模型元素引入设计模式,并以此分类,探讨、归纳了设计模式对领域建模支持和优化的一般方法.     

安全关键软件的AADL模型自动逆向构造方法

近年来,采用模型驱动(Model-Driven)尤其是形式化模型驱动的安全关键软件设计与开发方法逐渐受到重视,并被工业界认为是切实可行的重要手段.AADL(Architecture Analysis and Design Language)是一种广泛应用于安全关键领域的形式化建模语言标准.在安全关键软件系统开发与维护过程中,部分需求与设计信息往往遗留在源代码中,在对已有软件系统架构进行复用或重构的过程中,如何将这部分需求与设计信息从代码中构造到设计模型是一个重要问题.本文基于模型驱动逆向工程,提出一种从C代码到AADL模型的自动构造方法C2AADL.首先分析了源语言结构、行为和运行时性质,并根据分析结果提出了源代码结构、行为和运行时性质到AADL模型的转换规则,然后根据转换规则设计并实现了原型工具,最后基于雷达信息处理子系统案例验证本文所提方法的有效性.     

嵌入式数控系统模型层验证设计策略研究

在分析传统嵌入式数控的开发方法上的不足,以及目前对其开发方法的诸多变革的基础上,提出并实现将特定领域模型驱动开发融入到嵌入式数控系统的开发,构建了嵌入式数控系统模型层验证框架.该方法为嵌入式数控系统的开发提升了相应的抽象层次,提高了模型在系统开发中的作用,并利于提高系统的可操作性、可靠性、开发效率.通过对数控系统不同工作模式在第三方工具(StateFlow)的仿真实例,详述了该方法在特定领域建模语言的构建、模型转换的实现等方面的细节,并给出了转换后的对应StateFlow模型图.     

特定领域建模与代码生成的研究与实现

DSM 通过提高抽象程度实现软件生产力的提高。本文在深入研究DSM 与元建模以及代码生成等技术后,提出一种特定领域建模与代码生成的方法,并建立起它的实现。本文归纳总结了创建特定领域元模型及其实现的方法与原则;介绍了使用GMF 通过特定领域元模型快速定制生成特定领域建模工具的过程;提出基于系统架构与框架创建覆盖不同业务类型的样例代码的方法与原则;总结归纳了特定领域建模与代码生成的整体过程;提出根据特定元模型将样例代码制作成代码模板的方法与原则;最后介绍了通用代码生成引擎的组成部分及其作用以及代码生成的过程。     

芯片开发功能验证的形式化方法

在芯片设计领域,采用模型驱动的FPGA设计方法是目前较为安全可靠的一种方法.但是,基于模型驱动的FPGA设计需要证明FPGA设计模型和生成Verilog/VHDL代码的一致性.同时,芯片设计的正确性、可靠性和安全性也至关重要.目前,多采用仿真方法对模型和代码的一致性进行验证,很难保证设计的可靠性和安全性,并存在验证效率低、工作量大等问题.本文提出了一种新型验证设计模型和生成代码一致性的方法.该方法利用MSVL语言进行系统建模,并通过模型提取命题投影时序逻辑公式描述的系统的性质,通过统一模型检测的原理,验证模型是否满足性质的有效性.进而,应用信号灯控制电路系统作为验证实例,对验证方法做了检验和说明.     

领域驱动设计在SPP系统中的应用

研究了企业级应用系统开发的现状,明确了采用基于Web的多层架构体系(如J2EE)来进行企业级应用开发,分析了数据库驱动设计方法在Web应用开发中存在的缺点,引入领域驱动设计方法,介绍了领域驱动设计方法的开发模式,并运用到船舶性能预报(SPP)系统的设计中来,完成了SPP系统的分层架构和领域建模,解决了基于数据库驱动设计方法的Web应用开发存在的诸多问题,使系统获得了很好的扩展性和可维护性.     

基于领域建模的数控系统代码自动生成方法

针对传统数控系统开发方法存在的问题,提出基于领域建模的数控系统开发方法,将领域元模型设计、模型转换、代码自动生成作为主要研究对象,介绍数控系统元模型的基于多视角的构建过程,分析数控系统代码自动生成的原理及步骤,阐述基于映射规则库及代码模板库的模型映射过程。通过三轴数控车床的设计实例,证实该方案的可行性及有效性。     

支持MDD的代码生成、映射与逆向技术研究

对代码生成、映射以及逆向技术进行了深入研究,并将研究成果应用于支持模型驱动开发的领域建模工具的研制。代码生成采用基于元数据的文本模版演化方案实现,演化机制包含宏替代、条件输出、循环输出;代码映射通过界定框架代码片段,并分别对其进行局部的代码生成、替换实现;代码逆向通过解析框架代码片段、提取模型信息实现。分析了模版设计、代码扫描所需遵循的文法。给出了软件实现方案。应用结果表明,技术与实现方案在不同的应用环境中体现出良好的适应性和可扩展性。     

灵活运用基于接口的多领域建模技术

多领域建模是协同仿真分析的前提,目前多领域建模方法主要有两种:一种是基于接口的方法;另一种则是基于统一语言的方法.基于接口的方法能够充分发挥各种仿真软件在各自领域的特长,并利用它们分别完成各自领域内仿真模型的构建,基于不同仿真软件之间提供的接口完成多领域建模,从而实现不同领域模型之间的"协同仿真运行",达到对产品的设计和分析进行测试与评估的目的.     

基于深度学习的跨自然语言与程序语言生成任务综述

近年来,随着人工智能技术的发展,许多编程人员期望计算机代替他们自动完成程序代码或者代码注释的编写等任务。跨自然语言与程序语言(Natural languages and programming languages, NL-PL)生成即为此类任务,指自然语言和程序语言之间的相互转换任务,包括自然语言到程序语言的生成和程序语言到自然语言的生成两类任务。最近几年,跨NL-PL生成在研究与应用方面呈现出爆发式的增长,尤其是随着深度学习(Deep learning,DL)技术的发展,越来越多研究人员开始利用DL技术来提升跨NL-PL生成任务效果。他们通过优化程序表示方式、改进神经网络模型以及设计大型预训练模型等方法,在该领域取得了众多突破性的进展。在基于DL的跨NL-PL生成技术获得迅猛发展的同时,大型互联网公司逐渐将该领域的研究成果付诸商用,因此,模型应用安全性也受到了学术界和业界的紧密关注。为了进一步系统地研究跨NL-PL生成技术,对这些已有的成果进行梳理非常必要。本文以程序生成和注释生成这两类典型跨NL-PL生成任务为切入点,对该领域具有代表性的最新文献进行归纳总结。我们从众多已有参考文献...     

An integrated performance analysis tool for SPMD data-parallel programs

A new generation of data parallel languages have been proposed whereby a user specifies how data structures are to be distributed amongst the processor nodes of a distributed-memory machine. Based on this information, the compiler then generates code for the parallel application. Although this approach significantly simplifies the development of the initial version of a parallel application, selection of good data distributions leading to efficient computations is often quite difficult. Therefore, performance debuggers are needed to yield insights into the data distribution effects. On the other hand, most of the existing approaches to performance debugging are very general and thus do not provide the user feedback in terms of the high level programming model or the source code of the parallel application. In this paper, we describe a novel approach to performance debugging of data parallel programs. The design and implementation of a visual performance debugger is described that is specifically targeted to meet the performance debugging requirements of a data-parallel programming model based on user-specified data distributions. The performance debugger is part of an integrated programming environment, called EPPP, which also supports a data parallel compiler and a parallel architecture simulator. Thus development and performance debugging of an application may be done either on the real hardware or by using the simulator. The code for EPPP can be obtained free of cost (contact web address, http://www.crim.ca/apar).     

协同业务过程与需求的建模及一致性验证

自底向上建模方法中的业务过程由不同组织开发,无法在设计阶段就预见其潜在的所有交互可能.因此,在实际协作中,建立协同业务过程可能与参与组织期望的系统功能和特性不一致.为此,提出一种协同业务过程与需求的建模及一致性验证方法.首先,引入并发操作符,提供一种通过组合参与组织的业务过程构建协同业务过程方法;然后,扩展目标模型,提出需求依赖图来建模参与组织的需求;最后,基于模型检测技术提出协同业务过程与需求一致性检测方法.重点解决了将协同业务过程转换为表达能力相同FSP进程规约和参与组织需求转换为LTL公式这两个问题.通过对典型的协同业务过程集阐述提出方法的有效性,并对方法分析效率进行评价,结果表明：相对已有工作,提出方法能够更加有效地用于协同业务过程与需求的一致性分析.     

DSML4CP: A Domain-specific Modeling Language for Concurrent Programming

Nowadays, concurrent programs are an inevitable part of many software applications. They can increase the computation performance of the applications by parallelizing their computations. One of the approaches to realize the concurrency is using multi thread programming. However, these systems are structurally complex considering the control of the parallelism (such as thread synchronization and resource control) and also considering the interaction between their components. So, the design of these systems can be difficult and their implementation can be error-prone especially when the addressed system is big and complex. On the other hand, a Domain-specific Modeling Language (DSML) is one of the Model Driven Development (MDD) approaches which tackles this problem. Since DSMLs provide a higher abstraction level, they can lead to reduce the complexities of the concurrent programs. With increasing the abstraction level and generating the artifacts automatically, the performance of developing the software (both in design and implementation phases) is increased, and the efficiency is raised by reducing the probability of occurring errors. Thus, in this paper, a DSML is proposed for concurrent programs, called DSML4CP, to work in a higher level of abstraction than code level. To this end, the concepts of concurrent programs and their relationships are presented in a metamodel. The proposed metamodel provides a context for defining abstract syntax, and concrete syntax of the DSML4CP. This new language is supported by a graphical modeling tool which can visualize different instance models for domain problems. In order to clarify the expressions of the language; the static semantic controls are realized in the form of constraints. Finally, the architectural code generation is fulfilled via model transformation rules using the templates of the concurrent programs. To increase level of the DSML׳s leverage and to demonstrate the general support of concurrent programming by the DSML, the transformation mechanism of the tool supports two well-known and highly used programming languages for code generation; Java and C#. The performed experiments on two case studies indicate a high performance for proposed language. In this regard, the results show automatic generation of 79% of the final code and 86% of the functions/modules on average.     

Simulating simulation-agnostic SysML models for enterprise information systems via DEVS

Systems Modeling Language (SysML) is used as the modeling infrastructure in systems engineering, especially for complex systems design, independently of the system domain. Simulation is a common method to perform system model verification, during the systems development process. However, simulation code generation and execution is not integrated within the system design activity, as it is facilitated by SysML. It is either conducted as an external activity, after system design, or it affects the system design environment and practices, according to specific simulators requirements.This paper presents how existing, simulation-agnostic SysML models from the domain of Enterprise Information System (EISs), can be transformed to executable simulation code and in addition how the simulation results can be incorporated into the source SysML model through the exploitation of Model Driven Architecture (MDA) principles and techniques. To this end, several tools and technologies are utilized, while the verification process is triggered and finalized via the system modeling environment. Adoption of MDA provides a solid, high-level infrastructure and tool availability to the proposed approach.     

物联网安全威胁与安全模型

随着物联网应用的发展和普及利用,针对物联网的攻击事件日益增多且危害严重。目前面对物联网安全问题主要采用被动补救的方式,缺乏对物联网安全的体系化思考和研究。本论文首先介绍物联网系统架构和各实体的发展,然后分析物联网面临的多层次安全威胁,包括各实体自身的安全威胁,也包括跨域的安全威胁。其中,实体自身安全威胁涉及到云平台、设备端、管道、云端交互。物联网跨域安全威胁包含4个方面:多域级联攻击、物理域的冲突与叠加、信息域对物理域进行非预期的控制、信息域对物理域输入的理解不全面。在此基础上,论文研究了基于PDRR网络安全体系的物联网安全模型,包含安全防护、安全检测、响应、恢复4个维度。安全防护包含认证、授权与访问控制、通信加密等技术,需要考虑物联网种类繁多,规模巨大,异构等特点进行设计与实施。安全检测需要对各实体进行入侵检测、在线安全监测、脆弱性检测以及恶意代码检测。其中,在线安全监测获取系统内部设备、应用程序的行为、状态、是否存在已知脆弱性等。脆弱性检测偏向于对未知脆弱性进行深度挖掘。在响应阶段,除了配合相关部门机关完成安全行动资源配置、态势感知等响应工作外,还需要进行入侵事件的分析与响应,漏洞...     

基于Web的动态几何软件领域模型及其应用

动态几何软件以其动态、直观的特点广泛应用于几何约束作图。针对数据结构缺乏对动态几何领域内可复用的抽象描述的问题,提出一种动态几何软件领域模型的设计方法。首先经过领域分析来识别并划分出最基本的上下文边界,然后通过领域模型设计得到动态几何软件核心领域模型,最后在体系结构建模过程中,在纵向与横向两个维度对动态几何软件进行解耦。实验结果表明,利用该领域模型设计方法研发的动态几何软件能正确地处理图形在临界位置退化的情形。该模型表达的领域知识同时适用于二维及三维的动态几何软件,并支持对不同设备分别设计布局与交互,实现了领域知识的高层次复用。     

基于带参系统Murphi模型的SMV自动建模

提出了一种基于带参系统的Murphi模型来完成对应的SMV自动化建模的方法.因为Murphi工具拥有带参特性,因此使用其对带参系统进行建模比较容易,而且得到的模型代码量比较少,易于阅读、理解和修改;而SMV模型则能实现更丰富的控制,如进行快速不变式检查和限界模型检测等,但是建模过程复杂,模型不易维护.我们通过对两者进行分析,首先提出了能够很好描述带参系统的一个语义模型,然后读入相应的Murphi模型并进行分析以获取其语义模型表示,最后再通过一系列的策略自动得到限定参数时的SMV模型,由此得到的模型能够满足实际科研工作的应用要求.     

Agile MERODE: a model-driven software engineering method for user-centric and value-based development

Agile is often associated with a lack of architectural thinking causing technical debt but has the advantage of user centricity and a strong focus on value. Model-driven software engineering (MDSE) strongly performs for building a quality architecture and code, but lacks focus on user requirements and tends to consider development as a monolithic whole. The combination of Agile and MDSE has been explored, but a convincing integrated method has not been proposed yet. This paper addresses this gap by exploring the specific combination of MERODE—as an example of a proven MDSE method—with Scrum, a reference agile method offering a concrete (sprint-based) life cycle management on the basis of user stories. The method resulting of this integration is called Agile MERODE; it is driven by user stories, themselves associated with behavior-driven development scenarios. It allows for domain-driven design and permits fast development from domain models by means of code generation. An illustrative example further clarifies the practical application of Agile MERODE, while a case study shows the planning game application in the case’s context. While the approach, in its entirety, allows reducing technical debt by building the architecture in a logical, consistent and complete manner, introducing MDSE involves a trade-off with pure value-driven development. Agile MERODE contributes to the state of the art by showing how to increase user centricity in MDSE, how to align model-driven engineering with the Scrum cycle, and how to reduce the technical debt of agile developments yet remaining value-focused.