Integration of Software Specification Techniques for Applications in Engineering 工程中应用的软件规范技术的综合 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Ehrig, H.; Ehrig, Hartmut; Damm, Werner

出品人:

页数:628

译者:

出版时间:

价格:813.60元

装帧:

isbn号码:9783540231356

丛书系列:

图书标签:

• 软件工程
• 软件规范
• 需求工程
• 系统集成
• 工程应用
• 形式化方法
• 建模与仿真
• 质量保证
• 可靠性工程
• 软件开发

《工程领域软件规范技术的综合应用》 引言 在现代工程实践中，软件系统已渗透到从设计、仿真、控制到数据分析的各个环节，扮演着越来越核心的角色。工程软件的复杂性、可靠性和安全性要求极高，这使得如何精确、完整地描述其功能和行为成为一项至关重要的挑战。传统的自然语言描述往往存在模糊性、不精确性以及易于遗漏的情况，难以满足复杂工程项目对软件质量的严苛要求。因此，引入并有效地综合运用多种软件规范技术，成为了提升工程软件开发成功率、降低项目风险、保障系统可靠性的关键。 本书《工程领域软件规范技术的综合应用》正是聚焦于这一核心问题，旨在系统性地梳理、介绍和探讨在工程应用中至关重要的软件规范技术。本书并非泛泛而谈，而是深入挖掘这些技术在工程领域的独特价值和实际应用场景，强调不同技术之间的互补性与协同作用，从而为工程领域的软件开发者、系统工程师、项目经理以及相关领域的研究人员提供一套全面而实用的指导。 本书内容概述 本书共分为几个主要部分，每个部分都围绕着工程软件规范化的核心议题展开，并力求以清晰、深入、贴合实际的方式呈现。 第一部分：软件规范技术的基础理论与发展脉络 在本部分，我们将首先为读者建立起对软件规范技术整体的认知框架。我们将追溯软件规范技术的发展历程，从早期对形式化方法的初步探索，到面向对象建模语言的兴起，再到如今的集成化、自动化规范工具链的出现，梳理其演进的驱动力、关键里程碑以及核心思想。 形式化方法入门： 介绍形式化方法的基本概念，如模型检测、定理证明、逻辑演算等，阐述其在提高软件精确性和可验证性方面的优势。重点将放在介绍几种在工程领域具有代表性的形式化语言，例如Z语言、B-Method等，并分析它们在描述并发、同步、安全等关键工程属性时的适用性。 建模语言的演进： 深入探讨面向对象建模语言（OML），尤其是统一建模语言（UML）在工程软件规范中的作用。我们将详细介绍UML的各个图（用例图、类图、顺序图、状态图、活动图等）如何有效地捕捉工程系统的结构、行为和交互。同时，也会讨论UML在复杂系统建模中的局限性，以及如何通过扩展UML或与其他技术结合来弥补。 其他重要规范技术： 除了形式化方法和UML，本书还将介绍其他在特定工程领域常用的规范技术，例如 Petri网在描述并发和并行系统中的应用，以及数据流模型在处理实时系统和信号处理算法时的优势。 第二部分：面向工程应用的典型软件规范技术详解 本部分是本书的核心，我们将针对工程领域常见的软件特性和需求，详细讲解几种关键的软件规范技术，并阐述它们在工程实践中的具体应用。 需求规范的精确化： 行为驱动开发（BDD）与领域特定语言（DSL）： 介绍BDD如何通过自然语言的易读性来描述系统行为，并与自动化测试相结合，确保软件满足工程用户的实际需求。重点将探讨如何为特定工程领域（如航空航天、汽车电子、工业自动化）构建DSL，以提高需求描述的精度和效率。 基于模型的系统工程（MBSE）中的需求建模： 阐述MBSE如何将需求作为系统模型的一部分进行管理和表达，介绍SysML（Systems Modeling Language）在系统工程中的应用，重点讲解其在需求获取、分析、跟踪和验证方面的能力，以及如何将其与UML相结合。 结构与设计的规范化： 面向对象的体系结构设计： 详细讲解如何利用UML的类图、包图等来规范软件的静态结构，包括组件划分、接口定义、数据结构设计等。分析在大型工程项目中，如何通过清晰的面向对象设计来提高软件的可维护性、可重用性和可扩展性。 接口规范与服务契约： 强调接口定义在分布式工程系统中的重要性，介绍如何使用接口描述语言（IDL）或Web Services Description Language (WSDL) 来精确定义软件组件之间的通信协议和数据交换格式，确保不同系统间的互联互通。 行为与控制的建模： 状态机与活动图在控制系统中的应用： 详细阐述UML的状态机图和活动图如何用于精确描述控制系统的行为逻辑、状态转换以及执行流程。通过具体工程案例（如机器人控制、过程控制系统），展示如何利用这些工具进行逻辑设计、故障诊断逻辑的建模等。 Petri网在并发与实时系统中的规范： 深入探讨Petri网模型在描述并发任务、资源共享、同步机制以及实时约束方面的强大能力。分析其在实时操作系统、嵌入式系统、通信协议等工程场景中的应用潜力。 数据与信息流的规范： 数据模型与数据库设计： 介绍在工程软件中，如何进行数据模型的设计，包括实体关系模型（ERM）的构建，以及如何将其转化为关系型数据库的表结构。强调数据一致性、完整性约束在工程数据管理中的重要性。 数据流建模： 讨论数据流模型如何描述数据的流动、转换和处理过程，尤其适用于信号处理、图像处理、数据分析等工程应用。 第三部分：软件规范技术的综合应用与实践 本部分将聚焦于如何将前述的各种规范技术进行有效的整合与应用，形成一套完整的工程软件规范化流程。 规范技术的融合策略： 探讨不同规范技术之间的互补性，例如如何结合UML的结构化建模能力和形式化方法的精确性来开发关键的控制模块；如何利用BDD和DSL来驱动基于模型的系统工程流程。 自动化工具链与集成： 介绍目前市场上成熟的软件规范与建模工具，如Enterprise Architect, IBM Rhapsody, Cameo Systems Modeler等，以及它们如何支持多种建模语言和规范技术的集成。重点将讨论如何利用这些工具实现模型驱动的开发（MDD），从规范模型自动生成代码、文档和测试用例。 从规范到验证与测试： 强调规范的最终目的是为了验证和测试。介绍如何根据规范自动生成测试用例，例如基于状态机的测试覆盖度分析，以及如何利用模型检测工具来验证关键属性。 工程领域的案例研究： 通过具体的工程项目案例，展示如何在一个或多个工程领域（如航空航天、汽车、能源、医疗器械）中，综合运用多种软件规范技术解决实际问题。这些案例将涵盖需求分析、架构设计、详细设计、实现和测试等各个阶段。 第四部分：挑战与未来发展趋势 在本部分，我们将对工程软件规范化过程中面临的挑战进行深入分析，并展望未来的发展方向。 人才培养与技能要求： 探讨当前工程领域对于掌握多种软件规范技术的专业人才的需求，以及相应的教育和培训挑战。 遗留系统的规范化： 讨论如何对已有的、可能缺乏良好规范的工程遗留系统进行规范化，以及面临的技术和管理难题。 人工智能与机器学习在规范中的应用： 展望AI和ML技术如何辅助软件规范的生成、分析和验证，例如通过自然语言处理技术辅助需求理解，或利用机器学习技术自动发现潜在的规范漏洞。 面向更高可靠性和安全性的规范： 探讨在网络安全、功能安全等日益受到重视的工程领域，如何通过更高级的规范技术来保障系统的安全性和可靠性。 结论 《工程领域软件规范技术的综合应用》一书，旨在为读者提供一个系统、全面且实用的工程软件规范化解决方案。本书强调技术之间的协同作用，鼓励读者根据具体的工程项目需求，灵活选择和组合运用不同的规范技术，最终达到提升软件质量、降低开发成本、缩短开发周期的目标。本书的内容严谨、结构清晰、案例丰富，致力于成为工程领域软件开发者的必备参考。

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