基于rCOS的SysML形式化研究

论文摘要

SysML(系统建模语言Systems Modeling Language)是一种通用的图形化的建模语言,是UML2.O的一个外廓。目前,SysML已经成为系统工程建模领域的标准,但是SysML的语义仍是半形式化的。这种半形式化的语义降低了SysML模型的精确性,给模型的自动分析和验证带来了困难,一种解决方法就是使用某种形式化方法来精确的描述SysML元模型的语义信息。目前,形式化地支持基于UML开发的大多数工作已经存在,但据我们所知,几乎没有关于SysML的形式化语义研究及其协调性精化方面的工作,因此这个工作在计算机科学和软件工程领域都有理论意义和实用价值。本文主要研究如何使用面向对象的形式语言rCOS描述SysML元模型并在确保其一致性的基础上提出了一个论断性的集成的SysML语义模型。为了使形式化工作尽可能系统化,我们首先给出SysML元模型(主要为模块定义图和顺序图)的形式化语义,在此基础上将SysML元模型转化到rCOS的规范形式。本文给出了SysML部分元模型的精确描述,解决了协调性问题,即各种观点下的模型在语法和语义上的相容性问题,为模型的转换和精化奠定了坚实的基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 图表目录
• 第一章 绪论
• 1.1 背景介绍
• 1.2 研究目标
• 1.3 研究意义
• 1.4 论文框架
• 第二章 形式化方法
• 2.1 形式化方法介绍
• 2.2 rCOS语言
• 2.2.1 rCOS概述
• 2.2.2 rCOS的语法规则的形式
• 2.2.3 rCOS的语义
• 第三章 系统建模语言SysML
• 3.1 SysML的发展历史
• 3.2 SysML的概念模型
• 3.2.1 SysML的元模型理论
• 3.2.2 SysML的模型元素
• 3.2.3 支配SysML的规则
• 3.2.4 SysML的公共机制
• 3.3 SysML形式语义的研究
• 第四章 SysML中三种图形的形式化
• 4.1 SysML中模块定义图、内部模块图和顺序图简介
• 4.1.1 模块定义图简介
• 4.1.2 内部模块图简介
• 4.1.3 顺序图简介
• 4.2 SysML中模块定义图、内部模块图和顺序图的形式化语义
• 4.2.1 SysML中模块定义图的形式化语义
• 4.2.2 SysML中内部模块图的形式化语义
• 4.2.3 SysML中顺序图的形式化语义
• 4.3 模块定义图和顺序图的一致性描述
• 4.3.1 SysML中模块定义图与顺序图的良构规则
• 4.3.2 SysML中模块定义图和顺序图的一致性
• 4.4 集成概念模型和用例模型
• 4.5 模块定义图和顺序图在rCOS中的语法
• 4.5.1 模块定义图在rCOS中的语法
• 4.5.2 顺序图在rCOS中的语法
• 4.5.3 顺序图在rCOS上的良构规则
• 4.5.4 需求模型
• 4.5.5 设计模型
• 4.5.6 SysML模型的rCOS语义
• 4.6 模型精化
• 4.7 案例:自动柜员机系统
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢