13、基于SysML的软件架构描述与形式化验证

基于SysML的软件架构描述与形式化验证

1 背景

1.1 SysADL

SysADL为系统定义了三种软件架构视角，分别是：
- 结构视角 ：定义组成系统结构的架构元素（组件、端口、连接器）及其相互关系。组件间通过绑定输入输出端口的连接器进行通信。SysADL要求在创建元素实例之前先进行声明，元素声明使用块定义图（BDDs），而内部块图（IBD）用于指定组件和连接器实例如何形成架构配置。
- 行为视角 ：详细描述组件和连接器的行为（通过活动、动作、约束）以及端口的行为（通过协议）。活动实例在活动图中通过实例化动作和流来描述，活动或动作可能有通过OMG基础UML动作语言（ALF）表达式指定的验证约束，约束也可以使用参数图来表达。
- 执行视角 ：通过在运行时模拟架构行为，将结构和行为视角具体化。模拟的主要目的是验证行为逻辑是否满足需求以及分析架构功能。在执行视角中，可以使用ALF语句指定每个动作的细节，也可以定义和实例化元素，执行实例需要由ALF引擎解释以执行架构。

1.2 CSP

CSP是一种进程代数，可用于描述由独立、自包含的进程组成的系统，这些进程具有与环境交互的接口。大多数CSP工具（如FDR4和ProBE）接受一种机器可处理的CSP，称为CSPM。本文在理论定义中使用CSP符号，在FDR4验证断言中使用CSPM。

CSP的两个基本进程是Stop和Skip，前者表示死锁，后者表示正常终止。前缀操作 a → P 表示进程最初只能执行事件 a <