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题目:Event-B模型的实时特性验证方法研究

关键词:形式化方法;Event-B;实时特性;验证;模型

  摘要


实时系统是一类系统功能具有严格时间约束的计算机系统,在安全关键性系统中有大量的运用,因此实时系统往往具有较高的可靠性要求。Event-B是一种系统级建模的形式化方法,其使用数学语言来描述系统行为,通过精化来完善模型,并用相关的数学约束来保证模型的准确性,同时拥有工具Rodin的支持。Event-B的这些特点决定了其更加适用于精密系统的开发过程,能够有效的保证系统开发的可靠性。

然而,现阶段在使用Event-B进行实时系统建模的过程中,由于Event-B的内在机理,Event-B无法实现对模型的时间特性的验证,这严重阻碍了Event-B在实时建模方面的发展。因此本文提出了一种将Event-B实时模型转换为UPPAAL模型,然后使用UPPAAL间接的实现对Event-B模型的实时特性进行验证的方法。

本文首先总结了Event-B与UPPAAL的建模理论基础与建模元素构成,为实现模型转换寻找理论根据。然后借鉴了基于状态图的Event-B实时建模方法,提出了由Event-B模型转换为UPPAAL模型的方法,实现了由Event-B与UPPAAL建模元素之间的转换。其次,提出了一致性保证原则来保证转换前后模型的一致性。然后根据UPPAAL的验证语法,提出了实时特性验证规约的制定规则,从而实现对UPPAAL模型中的实时特性的验证。对于验证发现的错误,我们提出了错误定位方法来实现对Event-B模型的快速纠正。在整个研究过程中,以五种基本的时间约束(截止时间约束、严守时间约束、延迟时间约束、逾期时间约束和周期时间约束)和两种基本时序关系(顺序时序关系和并发时序关系)为研究对象,对研究内容进行解释与说明。最后,以ATM实时系统为例,通过对其进行Event-B建模、Event-B模型向UPPAAL模型的转换和实时特性的验证来证明本文所提出的方法的可行性。