本書適合作為技術參考書，通過繫統建模方法用於設計、分析和開發大規模實時嵌入式繫統和應用，也可作為計算機科學、軟件工程、繫統工程和計算機工程專業本科生或研究生的教材。

本教材向讀者介紹了關於實時嵌入式繫統設計過程中采用SysML，UML和MARTE從用例到完整軟件體繫結構方面的內容，展示了如何針對實際問題應用COMET/RTE設計方法。本教材涵蓋了關鍵主題，例如實時繫統的用例、實時控制的狀態機、分布式和分層實時控制的體繫結構模式、實時基於組件的軟件體繫結構模式、采用實時調度的實時設計性能分析，以及單處理器和多處理器繫統時序分析。

哈桑·戈瑪（Hassan Gomaa）是George Mason大學計算機科學繫教授和前任繫主任，在工業界和學術界有30多年的軟件工程經驗。他曾在北美、歐洲、日本和韓國講授實時軟件設計方面的高級短期行業培訓課程。他已發表了200餘篇技術論文，編寫了另外4本有關軟件設計方面的教材，包括《軟件建模與設計》和《用UML設計軟件產品線》。

出版者的話
譯者序
前言
致謝
**部分　概述
第1章　引言2
1.1　挑戰2
1.2　實時嵌入式繫統和應用軟件2
1.3　實時嵌入式繫統的特征3
1.4　分布式實時嵌入式繫統5
1.5　信息物理繫統6
1.6　嵌入式繫統實時軟件設計方法需求6
1.7　COMET/RTE：用於嵌入式繫統的實時軟件設計方法7
1.8　可視化建模語言：UML、SysML和MARTE7
1.9　小結7
第2章　UML、SysML和MARTE概述9
2.1　使用SysML和UML的模型驅動體繫結構9
2.2　用例圖10
2.3　類和對像11
2.4　類圖11
2.5　交互圖12
2.6　狀態機圖14
2.7　包圖15
2.8　並發序列圖和通信圖15
2.9　部署圖16
2.10　組合結構圖17
2.11　UML擴展機制和擴展集18
2.12　SysML19
2.13　MARTE擴展集20
2.14　時序圖21
2.15　UML、SysML和MARTE的工具支持21
2.16　小結22
第3章　實時軟件設計和體繫結構概念23
3.1　面向對像概念23
3.2　信息隱藏24
3.3　繼承25
3.4　主動和被動對像26
3.5　並發處理26
3.6　並發任務之間的合作27
3.7　信息隱藏應用於訪問同步30
3.8　實時並發處理的運行時支持30
3.9　任務調度31
3.10　軟件體繫結構和組件33
3.11　小結34
第二部分　實時軟件設計方法
第4章　實時嵌入式繫統軟件設計方法概述36
4.1　COMET/RTE繫統和軟件生命周期模型36
4.2　COMET/RTE生命周期模型37
4.3　COMET/RTE生命周期與其他軟件過程比較39
4.4　實時嵌入式繫統設計方法綜述40
4.5　繫統和軟件體繫結構的多個視圖41
4.6　小結42
第5章　SysML和UML實時嵌入式繫統結構化建模43
5.1　靜態建模概念43
5.2　用構造型歸類塊和類46
5.3　SysML問題域結構化建模46
5.4　繫統上下文結構化建模48
5.5　硬件/軟件邊界建模50
5.6　軟件繫統上下文結構化建模51
5.7　定義硬件/軟件接口54
5.8　繫統部署建模54
5.9　小結55
第6章　實時嵌入式繫統用例建模56
6.1　用例56
6.2　角色56
6.3　確定用例60
6.4　用例模型中的用例文檔61
6.5　指定非功能需求61
6.6　用例描述舉例62
6.7　用例關繫65
6.8　包含用例關繫65
6.9　擴展用例關繫67
6.10　用例包69
6.11　小結69
第7章　實時嵌入式繫統狀態機71
7.1　狀態機71
7.2　狀態機示例73
7.3　事件和監護條件74
7.4　動作74
7.5　分層狀態機79
7.6　協作狀態機82
7.7　繼承狀態機84
7.8　從用例中開發狀態機85
7.9　從用例中開發狀態機的示例85
7.10　小結88
第8章　為實時嵌入式軟件構造對像和類89
8.1　對像和類的構造標準89
8.2　對像和類的構造類別90
8.3　對像的行為和模式90
8.4　邊界類和對像91
8.5　實體類和對像95
8.6　控制類和對像96
8.7　應用邏輯類和對像98
8.8　小結100
第9章　實時嵌入式軟件動態交互建模101
9.1　對像交互建模101
9.2　消息序列描述102
9.3　動態交互建模方法102
9.4　無狀態的動態交互建模103
9.5　無狀態的動態交互建模示例103
9.6　依賴於狀態的動態交互建模107
9.7　依賴於狀態的動態交互建模示例：微波爐繫統109
9.8　小結116
**0章　實時嵌入式繫統軟件體繫結構117
10.1　軟件體繫結構概述117
10.2　軟件體繫結構的多個視圖119
10.3　從分析過渡到設計121
10.4　子繫統設計中的關注點分離123
10.5　子繫統構造標準125
10.6　確定子繫統間的消息通信130
10.7　小結131
**1章　實時嵌入式繫統軟件體繫結構模式132
11.1　軟件設計模式132
11.2　分層軟件體繫結構模式133
11.3　實時軟件體繫結構的控制模式135
11.4　客戶/服務軟件體繫結構模式138
11.5　基本軟件體繫結構通信模式140
11.6　軟件體繫結構代理模式145
11.7　分組消息通信模式147
11.8　編寫軟件體繫結構模式文檔148
11.9　軟件體繫結構模式應用149
11.10　小結149
**2章　基於組件的實時嵌入式繫統軟件體繫結構150
12.1　基於組件的軟件體繫結構150
12.2　基於組件的分布式軟件體繫結構設計151
12.3　組件接口設計151
12.4　復合組件設計153
12.5　基於組件的軟件體繫結構示例155
12.6　組件構造標準156
12.7　服務組件設計158
12.8　數據分布161
12.9　軟件部署162
12.10　軟件連接器設計163
12.11　小結165
**3章　並發實時軟件任務設計166
13.1　並發任務構造問題166
13.2　分類並發任務166
13.3　I/O任務構造標準167
13.4　內部任務構造標準172
13.5　任務優先級標準177
13.6　任務聚簇標準178
13.7　用任務反演進行設計重構183
13.8　開發任務體繫結構184
13.9　任務通信和同步185
13.10　任務接口與任務行為規範189
13.11　小結189
**4章　實時軟件詳細設計191
14.1　組合任務設計191
14.2　類訪問同步196
14.3　監視器設計199
14.4　任務間通信連接器設計203
14.5　任務事件序列邏輯209
14.6　機器人和視覺繫統中的實時軟件詳細設計210
14.7　並發任務的Java實現211
14.8　小結212
**5章　實時軟件產品線體繫結構設計213
15.1　軟件產品線工程213
15.2　微波爐軟件產品線問題描述214
15.3　軟件產品線需求建模214
15.4　軟件產品線分析建模218
15.5　軟件產品線設計建模222
15.6　小結224
第三部分　實時軟件設計分析
**6章　實時嵌入式繫統的繫統和軟件質量屬性226
16.1　可擴展性226
16.2　性能227
16.3　可用性227
16.4　安全性228
16.5　信息安全229
16.6　可維護性229
16.7　可修改性230
16.8　可測試性231
16.9　可跟蹤性232
16.10　可重用性232
16.11　小結233
**7章　實時軟件設計的性能分析234
17.1　實時調度理論234
17.2　非周期任務和任務同步的實時調度239
17.3　廣義實時調度理論240
17.4　使用事件序列分析進行性能分析243
17.5　使用實時調度理論和事件序列分析進行性能分析245
17.6　**實時調度算法245
17.7　多處理器繫統的性能分析246
17.8　性能參數的估計和測量249
17.9　小結250
**8章　性能分析應用於實時軟件設計251
18.1　使用事件序列分析進行性能分析的示例251
18.2　用實時調度理論進行性能分析的示例255
18.3　用實時調度理論和事件序列分析進行性能分析的示例258
18.4　設計重構268
18.5　小結268
第四部分　實時嵌入式繫統軟件
設計案例研究
**9章　微波爐控制繫統案例研究270
19.1　問題描述270
19.2　結構化建模270
19.3　用例建模272
19.4　構造對像和類275
19.5　動態狀態機建模276
19.6　動態交互建模280
19.7　設計建模290
19.8　實時軟件設計的性能分析297
19.9　基於組件的軟件體繫結構301
19.10　詳細的軟件設計305
19.11　繫統配置和部署307
第20章　鐵路道口控制繫統案例研究309
20.1　問題描述309
20.2　結構化建模309
20.3　用例建模313
20.4　動態狀態機建模315
20.5　構造對像和類317
20.6　動態交互建模318
20.7　設計建模323
20.8　實時軟件設計的性能分析328
20.9　基於組件的軟件體繫結構330
20.10　繫統配置和部署334
第21章　輕軌控制繫統案例研究336
21.1　問題描述336
21.2　結構化建模337
21.3　用例建模338
21.4　動態狀態機建模346
21.5　構造子繫統351
21.6　構造對像和類351
21.7　動態交互建模354
21.8　設計建模364
21.9　子繫統綜合通信圖364
21.10　分布式輕軌繫統設計366
21.11　基於組件的軟件體繫結構373
21.12　繫統配置和部署375
第22章　泵控制繫統案例研究377
22.1　問題描述377
22.2　結構化建模377
22.3　用例建模378
22.4　構造對像和類380
22.5　動態狀態機建模380
22.6　動態交互建模382
22.7　設計建模383
第23章　高速公路收費控制繫統案例研究387
23.1　問題描述387
23.2　用例建模387
23.3　軟件繫統上下文建模389
23.4　構造對像和類389
23.5　動態狀態機建模390
23.6　動態交互建模390
23.7　設計建模392
附錄A　本書使用的約定396
附錄B　軟件體繫結構模式目錄399
附錄C　並發任務偽碼模板415
附錄D　教學考慮420
詞彙表422
參考文獻433
索引439