检索结果-内蒙古大学图书馆

软件学报 2015年第2期26卷 321-331页

作者：顾斌董云卫王政西北工业大学计算机学院陕西西安710029 北京控制工程研究所北京100190

航天嵌入式软件是航天型号任务成败的关键之一.航天嵌入式软件是一种周期性、多模式的软件.软件的每个模式表示系统处于一定的状态,并进行相应的复杂计算.因此,提出了一种名为SPARDL的形式化建模方法.为了满足型号应用的需求,对这一方... 详细信息

航天嵌入式软件是航天型号任务成败的关键之一.航天嵌入式软件是一种周期性、多模式的软件.软件的每个模式表示系统处于一定的状态,并进行相应的复杂计算.因此,提出了一种名为SPARDL的形式化建模方法.为了满足型号应用的需求,对这一方法进行了若干改进.为了表达航天器的时序性质,提出了一种基于区间逻辑的性质规范语言.为了支持工业应用,还设计了代码生成方法.这一建模方法已在航天工业领域得到了应用.

关键词：航天嵌入式软件形式化建模方法

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基于状态转移系统的安全协议形式化建模方法的研究

基于状态转移系统的安全协议形式化建模方法的研究

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作者：岳庆刚中国科学院研究生院

学位级别：硕士

随着网络应用范围的扩大，人们提出了各种类型的安全协议来保障网络通信的安全。但是，由于协议运行的高度并发性、网络环境的复杂性以及恶意攻击者的存在，安全协议的正确性证明是一件困难的工作。经过三十年多的发展，形式化方法已成... 详细信息

随着网络应用范围的扩大，人们提出了各种类型的安全协议来保障网络通信的安全。但是，由于协议运行的高度并发性、网络环境的复杂性以及恶意攻击者的存在，安全协议的正确性证明是一件困难的工作。经过三十年多的发展，形式化方法已成为分析安全协议的重要方法，人们提出了许多理论及模型，开发了许多分析工具，取得了丰硕成果。\n 安全协议形式化分析方法的基本思想是，首先建立协议及其目标的数学模型，然后用有效的算法判断协议模型是否满足安全目标。协议模型的正确性直接影响协议的分析结果，因此，协议及安全目标建模是非常重要的。本文主要研究基于状态转移系统的安全协议的形式化建模方法，包括协议自动建模工具AnB2IF的研发、协议的抗拒绝服务攻击安全性质建模分析两部分内容:\n 1.我们小组研发的SSPV协议分析工具以协议的IF模型作为输入。但是IF语言较复杂，用户需要熟练掌握IF语言才能正确建立协议模型，而AnB语言简单，易用。为方便用户，我们希望实现AnB2IF，它根据用户提供的协议的AnB模型建立协议的IF模型，供SSPV分析。为此，本文对AnB语言进行了规范，开发了能识别AnB语言的编译器，同时对以机密性、弱认证性、认证性为目标的协议如何建立IF模型进行了研究。本文给出了自动建模工具的实现原理，并对NS、Yahaloom、NSPK等协议的AnB模型进行了实验，实验结果均能通过SSPV的检测。\n 2.由于拒绝服务攻击的影响越来越大，协议设计者在协议设计过程中采取了一些措施以减小其影响。形式化方法也广泛用于对这类协议的分析。本文对有关工作进行了调研，发现了协议建模、敌手能力刻画及安全目标定义中存在的问题。为解决这些问题，本文提出了“semi-bogus消息”的定义，并给出了建模方法。协议建模过程中我们刻画了协议参与者处理假消息、敌手伪造假消息的能力，这样，协议和敌手模型更忠于具体协议运行。为更好的评估协议受到拒绝服务攻击的脆弱性，而不仅仅给出二元的分析结果，本文提出了新的安全目标定义。本文使用ASM-SPV协议分析工具对协议模型实现了自动化分析。为证明本文工作的正确性及优势，我们对JFKi协议进行了建模分析，并与其它方案进行了比较。

关键词：网络通信安全协议状态转移系统形式化建模方法拒绝服务攻击

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面向服务的异构多核片上系统的关键技术研究及实现

面向服务的异构多核片上系统的关键技术研究及实现

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作者：冯晓静中国科学技术大学

学位级别：博士

随着半导体制造工艺的发展,异构多核片上系统可以集成多个具有不同功能的处理器核,并充分利用各处理器核的性能优势对多种特定类型的任务进行加速,能够同时满足嵌入式应用在芯片面积、计算性能、功耗等多方面的需求,因而被广泛应用于嵌... 详细信息

随着半导体制造工艺的发展,异构多核片上系统可以集成多个具有不同功能的处理器核,并充分利用各处理器核的性能优势对多种特定类型的任务进行加速,能够同时满足嵌入式应用在芯片面积、计算性能、功耗等多方面的需求,因而被广泛应用于嵌入式计算领域。然而,随着嵌入式应用的日益普及和芯片集成度的不断提高,异构多核片上系统的设计面临着越来越严峻的挑战,其中包括：1)如何提高系统硬件平台的灵活性,以适应经常变化的嵌入式应用需求;2)如何提高系统中处理器核的应用效率,以充分利用系统的性能潜力;3)如何为异构多核片上系统建立形式化模型,特别是准确刻画其复杂的动态行为特征,以帮助设计人员对系统软/硬件设计的正确性和性能进行验证和评估。本文针对上述问题分别展开研究,所做的主要工作及创新特色包括： 1)通过在系统软/硬件设计流程、模块通信接口与并行编程模型等方面提供对动态部分重构特性的支持,将动态部分重构技术与面向服务的异构多核(SOMP)体系结构结合在一起,以提高系统的灵活性。本文在基于现场可编程门阵列(FPGA)的开发板上实现了具有动态部分重构特性的SOMP原型系统,从而验证了本文提出的设计方法的正确性。此外,为了证明动态部分重构特性的有效性,本文还通过实验对原型系统的重构开销和动态部分重构特性引入的资源开销等进行了评估。 2)本文对Amdahl定律进行了扩展,将Amdahl定律应用于异构多核片上系统。根据扩展,我们对处理器核配置、可并行化任务的比重、任务划分策略等因素对系统性能的影响进行了量化分析,并从理论上指出了为获得系统最高性能应满足的条件。该扩展对优化异构多核片上系统设计并提高系统应用效率具有指导意义。 3)充分发掘应用的任务级并行度是提高多核系统应用效率的有效方法之一。为此,本文对异构多核片上系统的自动化任务并行方法进行了研究。通过将多核任务视为抽象指令,我们首次将指令级的记分牌算法扩展到异构多核片上系统,提出了任务级记分牌调度方法。该调度方法能动态地检测任务间的依赖关系并自动将任务分配到不同的处理器核上并行执行,以提高应用的任务级并行度。我们在SOMP原型系统上实现了任务级记分牌调度方法,并通过实验将它与其它先进的动态调度方法进行了对比。对比实验的结果证明了任务级记分牌调度算法具有较低的运行时调度开销。 4)本文使用形式化语言——有色Petri网对异构多核片上系统进行了建模。与以往的研究工作不同的是,本文提出的有色Petri网模型不仅可以描述系统的处理器核、存储单元和任务等静态元素,还能够对系统运行过程中的任务依赖性检测、任务分配等动态行为进行刻画,因而可用于对系统的任务执行过程及相应的调度算法进行建模。借助于该模型,设计人员可以尽早对异构多核片上系统的软/硬件设计进行性能评估。本文使用该模型对SOMP原型系统及其任务乱序执行过程进行了仿真。我们通过对比和分析模型仿真结果与原型系统的实际运行情况,证明了本文提出的有色Petri网模型可以准确地仿真异构多核片上系统的执行过程。

关键词：异构多核片上系统面向服务的异构多核体系结构动态部分重构 Amdahl定律任务级并行动态调度算法有色Petri网形式化建模方法

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基于模型检测的系统形式化建模与应用研究

基于模型检测的系统形式化建模与应用研究

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作者：李培培江西理工大学

学位级别：硕士

在计算机系统应用研究过程中,为了避免由微小差错而引发的损失,这些系统在投入使用之前,需要根据系统属性进行建模,并对建好的模型进行分析与验证,以保证系统投入使用之前系统功能方面的健壮性。模型检测是一种以数学为基础的形式化验... 详细信息

在计算机系统应用研究过程中,为了避免由微小差错而引发的损失,这些系统在投入使用之前,需要根据系统属性进行建模,并对建好的模型进行分析与验证,以保证系统投入使用之前系统功能方面的健壮性。模型检测是一种以数学为基础的形式化验证方法,为计算机系统的属性验证、系统研发、系统的修改和维护等提供了方便。本文对模型检测方法和相关理论进行研究,并将其应用于系统的形式化建模与属性验证中。相对于一般的实时系统,对系统的安全性有着更高要求的是一种以安全性为最高性能的计算机控制系统。这种系统一般包括离散行为,还包含具有时间约束的连续行为。在系统开发和建模的过程中,目前较为流行的建模方法是采用半形式化的统一建模语言UML与具有时间元素的时间自动机来建模。本文所做的主要贡献包含如下几方面:(1)计算机铁路车站联锁系统对系统的安全性要求极高,本文对该系统中的基本进路建立子模块进行研究,提出基于多个UML组合场景分析的系统形式化建模方法。该方法首先采用OCL前置和后置条件分析的方法对多个组合的UML时序场景进行分析,检测出场景中存在的矛盾行为并进行矛盾消解,得到一致的多组合UML时序场景,然后将一致场景中对象交互的行为序列转换成有限状态进程代数模型,在模型检测工具中进行组合操作,得到系统的形式化模型。该方法为安全苛求系统软件的需求分析与设计研究提供了新思路,为系统的形式化建模与验证分析提供了较好的解决方案。(2)本文提出了以时间自动机为基础理论,对物联网系统组合服务的建模方法,在基于物联网原子服务的基础上,对传统的时间自动机进行了一些扩展,将扩展后的时间自动机模型运用到物联网原子服务建模和组合服务的分层建模中去,根据原子服务中的原子个体特有属性的分析,采用UPPAAL工具对所建模型进行验证分析。本文先从微观角度对系统中的独立个体进行分析与建模,然后再从宏观的角度,将各单独的个体通过相关性连接在一起使其成为一个完整的系统,既有利于把握单个个体的独特性,又考虑了系统整体的连通性。通过本文的研究,针对不同的系统,分析不同系统的属性要求,对不同系统有针对性的建模,提高了系统建模的正确率,降低了软件开发与维护成本。通过研究实例,证明了本文提出的方法具有较好的实际可行性。

关键词： UML时序图形式化建模方法时间自动机建模验证

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嵌入式系统开发方法综述

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仪器仪表标准化与计量 2008年第4期 8-11,17页

作者：刘丹机械工业仪器仪表综合技术经济研究所北京市100055

嵌入式系统的实时性、并发性、分布性和高可靠性等特点使得系统的开发面临巨大挑战,迫切需要相应开发方法的指导和开发工具的支持。本文从工程实践角度出发,总结在嵌入式系统设计过程中,开发人员会面临哪些主要问题,以及为解决问题而产... 详细信息

嵌入式系统的实时性、并发性、分布性和高可靠性等特点使得系统的开发面临巨大挑战,迫切需要相应开发方法的指导和开发工具的支持。本文从工程实践角度出发,总结在嵌入式系统设计过程中,开发人员会面临哪些主要问题,以及为解决问题而产生哪些主要方法和技术。这些方法和技术被统称为嵌入式系统的开发方法。

关键词：嵌入式系统软硬件协同设计方法形式化建模方法结构化设计方法面向对象设计方法

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