● 摘要
软件需求包括功能需求和非功能需求。随着软件规模及其应用领域的不断扩大，软件非功能需求变得越来越重要。例如机载软件的可靠性、电子商务软件的安全性等。现有的软件非功能设计和功能设计结合在一起，基于工程化的设计方法，缺少严格的理论基础。本论文以研究软件可靠性为出发点，基于离散事件系统监控理论研究反应式软件非功能设计问题，为反应式软件非功能设计提供了理论基础。论文主要研究成果归纳如下：1。提出了“基于离散事件系统监控理论的软件设计方法”，反应式软件的运行环境被作为受控对象，软件需求作为控制目标，软件就是控制器。从而软件设计问题被转化为一个控制问题。2。用“基于离散事件系统监控理论的软件设计方法”，在软件系统的多项式动态系统模型下，研究了不变性、有时间约束的可达性、回复性、吸引性、自稳定性和有临界状态的软件需求下的软件非功能设计问题，给出了这些非功能需求下的软件存在的充分必要条件和软件设计算法，并且讨论了最优软件设计问题。3。提出了“基于离散事件系统鲁棒监控理论的容错软件设计方法”，把正确的软件和假想的多种可能的故障软件一起作为多个受控对象，软件需求作为控制目标，用鲁棒监控的理论设计出一个控制器。把此控制器和已有的软件复合在一起就得到了容错软件。当假想的故障发生的时候，此容错软件可以不发生失效而且继续正常运行。4。用“基于离散事件系统监控理论的软件设计方法”和“基于离散事件系统鲁棒监控理论的容错软件设计方法”，在软件系统的时态逻辑模型下，研究了和时间有关的非功能需求下的软件设计和容错软件设计问题，分别给出了软件设计和容错软件设计的算法。这两个算法的复杂性都是双指数级别的，所以是不令人满意的。5。提出了“基于离散事件系统监控理论的构件软件打包设计方法”，把被打包的软件作为受控对象，目标软件作为控制目标，则打包的过程就是设计控制器的过程，要设计的“包”就是控制器。6。用“基于离散事件系统监控理论的软件设计方法”，在软件系统的扩展有限状态机模型下，详细研究了软件设计问题，给出了软件存在的充要条件和软件设计算法。并且用“基于离散事件系统监控理论的构件软件打包设计方法”，把这些算法用于一个井字棋游戏软件的打包设计中，验证了本文提出的方法的可用性。