實(shí)時(shí)軟件開發(fā)方法思考

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摘要：當(dāng)今是個(gè)信息自動(dòng)化的時(shí)代，軟件已應(yīng)用于人們生活的環(huán)境的各個(gè)方面。把面向?qū)ο蟮膶?shí)現(xiàn)方法引入到實(shí)時(shí)軟件系統(tǒng)的開發(fā)過程中具有重大的作用，可以達(dá)到反復(fù)使用，開發(fā)周期時(shí)間短、軟件質(zhì)量增強(qiáng)、開發(fā)有保障以及開發(fā)成本低等效能目的。這樣就確保了實(shí)時(shí)軟件的良性開發(fā)并使這種開發(fā)系統(tǒng)化和工程化，更使人們無論在生產(chǎn)方面還是學(xué)習(xí)方面都會(huì)有很大的便利并提升了生產(chǎn)生活的質(zhì)量

關(guān)鍵詞：面向?qū)ο螅粚?shí)時(shí)軟件；開發(fā)方法；軟件工程

實(shí)時(shí)系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中特殊的系統(tǒng)，輸出值和系統(tǒng)的消耗的時(shí)間決定了這個(gè)系統(tǒng)的結(jié)果是否精確，即用戶希望以極短的時(shí)間獲取最佳最有效的運(yùn)算結(jié)果。在以前實(shí)時(shí)系統(tǒng)主要服務(wù)于國家軍事安全方面，今天隨著這一系統(tǒng)的研發(fā)，它廣泛應(yīng)用我們社會(huì)生活的各個(gè)方面和各個(gè)環(huán)節(jié)，其應(yīng)用范圍從洗衣機(jī)、烤箱到自動(dòng)化的生產(chǎn)線、醫(yī)學(xué)輔助機(jī)械、交通運(yùn)輸控制、天氣預(yù)報(bào)預(yù)測、航天動(dòng)力工程等等。在軟件開發(fā)中實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的軟件部分逐漸成為一個(gè)不可缺少的獨(dú)立部分，貫穿于軟件開發(fā)的始終。

1.闡釋實(shí)時(shí)軟件的內(nèi)涵

實(shí)時(shí)軟件是實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的軟件。當(dāng)外部世界發(fā)生變化時(shí)，相應(yīng)地實(shí)時(shí)系統(tǒng)就會(huì)對這種變化做出動(dòng)作進(jìn)行回應(yīng)，并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)、依靠嚴(yán)格的控制、最大化地獲取數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)這一功能。特別要指出的是，這些控制是有嚴(yán)格規(guī)范的,這便對實(shí)時(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了限制，只應(yīng)用于它相對應(yīng)的方面。另外，實(shí)時(shí)系統(tǒng)具有高標(biāo)準(zhǔn)的要求,主要可以體現(xiàn)在以下方面：其一、時(shí)間方面，必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)處理完突發(fā)事物，如果超過時(shí)間就會(huì)造成不可彌補(bǔ)的損失；其二、正確性方面，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)對突發(fā)事物做出合理的邏輯判斷和處理，這就確保了結(jié)果的正確性。同時(shí)，存在著對實(shí)時(shí)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性有一個(gè)普遍的誤區(qū)，他們狹隘地臆斷實(shí)時(shí)就是速度要快。以第一時(shí)間對外部情況做出反應(yīng)是實(shí)時(shí)系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，快速反應(yīng)是實(shí)時(shí)性的一個(gè)要求，但是兩者有著本質(zhì)的區(qū)別，不可混淆概念。有時(shí)快速反應(yīng)并不意味著實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)性。所謂的實(shí)時(shí)性是指要求圓滿處理完外部相應(yīng)的事物和要求必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)。除了具有一般軟件系統(tǒng)的特點(diǎn)外，實(shí)時(shí)系統(tǒng)軟件還具有:首先，時(shí)間限制,即實(shí)時(shí)性。要求在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)對于外部的發(fā)生的事物系統(tǒng)要做出反應(yīng)并處理好；其次，穩(wěn)定性。如果系統(tǒng)重啟和故障恢復(fù)系統(tǒng)會(huì)很快復(fù)原且數(shù)據(jù)不受損；再次，多任務(wù)、并行性、分布性。實(shí)時(shí)系統(tǒng)可以同時(shí)同步對于外部世界或者分布較廣的多個(gè)問題和任務(wù)，進(jìn)行有效的處理并有效地保證處理的結(jié)果具有可靠性。而這種處理的有效性和可靠性是由系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性決定的；最后，對于操作系統(tǒng)的底層具有開發(fā)性，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)就是實(shí)時(shí)軟件應(yīng)用中所使用的操作系統(tǒng),要求在優(yōu)先調(diào)配機(jī)制和內(nèi)存鎖定機(jī)制控制下，實(shí)現(xiàn)多任務(wù)同時(shí)同步處理。特別要注意的是，對于系統(tǒng)中的語言開發(fā)原則也要堅(jiān)持實(shí)時(shí)性原則，選擇實(shí)時(shí)性語言，以求對多個(gè)任務(wù)進(jìn)行并行處理。

2.探討實(shí)時(shí)軟件開發(fā)方法

與普通的實(shí)時(shí)軟件相比，復(fù)雜性是兩者的共性，實(shí)時(shí)系統(tǒng)的軟件還具有自己的特殊性要求，那就是時(shí)間控制的因素，這就是實(shí)時(shí)軟件的結(jié)構(gòu)和開發(fā)方法的優(yōu)勢。

2.1實(shí)時(shí)分析技術(shù)

以面臨解決的事實(shí)問題或既定的目標(biāo)為依托，全面解析實(shí)時(shí)系統(tǒng)的軟件和硬件部分，而后對硬件和軟件進(jìn)行拆解，以求對設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)軟件奠定根基，這就是實(shí)時(shí)系統(tǒng)在分析階段中所要完成的任務(wù)。建模和仿真技術(shù)是實(shí)時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行分析才應(yīng)用的技術(shù)。對實(shí)時(shí)系統(tǒng)元素進(jìn)行建模時(shí)要求分析人員必須利用好數(shù)學(xué)輔助工具，另外，把握時(shí)間長短和對資源大小進(jìn)行估量是分析人員在這一過程中特別要注意的問題。根據(jù)在對數(shù)據(jù)流進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，分析人員要建模實(shí)時(shí)系統(tǒng)的硬件和軟件元素，控制以概率的形式進(jìn)行，這就是數(shù)學(xué)分析方法應(yīng)該注意的。同時(shí)，對系統(tǒng)時(shí)間和資源大小如何進(jìn)行評估，就要求分析人員以網(wǎng)絡(luò)分析、序列論、圖形論和數(shù)據(jù)模型等方式來推導(dǎo)出來。RMS理論為基礎(chǔ)，能夠分析并行的多任務(wù)的分析技術(shù)，是為了輔助RMAM的分析方法而設(shè)立的理論。判斷在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中在調(diào)度方面利用RMS處理并行任務(wù)是否能夠滿足他們的實(shí)時(shí)性的依據(jù)，那就是看有沒有采用采用RMA分析技術(shù)。分析系統(tǒng)的性能需要使用仿真和建模工具,利用這兩種工具軟件工程師還能夠構(gòu)建一個(gè)模型，通過這樣的形式，可以有效地理解系統(tǒng)的運(yùn)作。為建立一個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)的概念模型需要通過系統(tǒng)的狀態(tài)圖、活動(dòng)圖和模塊圖，這就是系統(tǒng)的建模方法。然后在在建立的模型的基礎(chǔ)上，分析和仿真系統(tǒng)的行為和執(zhí)行情況,并測試系統(tǒng)是否具有一致性和完整性，最后，匯總在真實(shí)系統(tǒng)中的各種數(shù)據(jù)和特性。

2.2實(shí)時(shí)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)技術(shù)

在給定的時(shí)間控制情況下如何完成系統(tǒng)的目標(biāo)是實(shí)時(shí)設(shè)計(jì)階段中主要面對的任務(wù)。處理實(shí)時(shí)軟件中的優(yōu)先權(quán)的選擇、多任務(wù)和并行、同步和異步、時(shí)間約束等問題是設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)軟件所必須考慮的因素。通常都是通過擴(kuò)展一些非實(shí)時(shí)設(shè)計(jì)方法是實(shí)時(shí)軟件的設(shè)計(jì)方法所采用的手段，而基于過程的模塊化的設(shè)計(jì)方法是傳統(tǒng)的實(shí)時(shí)軟件的設(shè)計(jì)方法才采用的手段。不僅可以采用自頂向下和結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì),而且可以采用圖形化的語言描述設(shè)計(jì),還有一些運(yùn)用有限狀態(tài)機(jī)、Petir網(wǎng)、消息傳遞系統(tǒng)或一某種專門語言等是使用面向數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)方面向?qū)ο蟮膶?shí)時(shí)軟件開發(fā)方法所研究的基礎(chǔ)性方法。

2.3傳統(tǒng)實(shí)時(shí)軟件開發(fā)方法應(yīng)該注意的問題

由于實(shí)時(shí)軟件的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，這樣就使實(shí)時(shí)軟件面臨的問題越來越多，最終使實(shí)時(shí)軟件很復(fù)雜了。在過程的設(shè)計(jì)方法上而建立的傳統(tǒng)實(shí)時(shí)軟件已不能夠適應(yīng)變化的新情況了。它主要存在以下問題:首先，分別對過程和數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，這樣就使真實(shí)世界的實(shí)際情況失去了本來面目，更加劇了分析和設(shè)計(jì)實(shí)際世界的難度；其次，沒有統(tǒng)一性的劃分原則對采用層次化的功能模塊劃分系統(tǒng)，最為嚴(yán)重的是，某個(gè)別的開發(fā)人員的主觀看法完全左右了對組織軟件單元,系統(tǒng)的劃分，這樣就失去了客觀性加劇了實(shí)時(shí)軟件開發(fā)的困難；最后，由于人為的局限性使得對調(diào)度的分析和描述過程也相當(dāng)?shù)膹?fù)雜。

3.結(jié)語

隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，我們研究實(shí)時(shí)軟件開發(fā)時(shí)，要具有勇于突破和敢于創(chuàng)新的斗志，在對現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)行分析和研究的基礎(chǔ)上，要不斷對實(shí)時(shí)軟件進(jìn)行改進(jìn)，以達(dá)到它更好地服務(wù)于社會(huì)的目的。

參考文獻(xiàn):

[1]肖亞利.面向?qū)ο蟮膶?shí)時(shí)軟件開發(fā)方法研究[D].四川大學(xué),2003.

[2]沈芳平.鍋爐熱效率計(jì)算方法研究與軟件開發(fā)[D].東南大學(xué),2004.

作者:鄭德寶 單位:泉州師范學(xué)院軟件學(xué)院