中科大系统建模复习.pdf

在深入讨论中科大系统建模复习相关的知识点之前，我们首先需要明确什么是系统建模。系统建模是运用数学模型、物理模型或者概念模型来描述和理解一个复杂系统的行为和性质的过程。在IT行业以及工程领域，建模用于分析系统设计的可行性、效率、成本等多个方面，是实现复杂系统设计与分析的一种重要手段。 接下来，我们将详细解析文档中提到的几个重要概念和知识点： ### 1. CPS系统 CPS（Cyber-Physical Systems，网络物理系统）是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统。它通过计算、通信、控制（3C）技术的融合和协作，能够实现对物理过程的实时感知、动态控制和信息服务。CPS系统的特点包括及时性（timeliness）、并发性（concurrence）、正确性（correctness）和鲁棒性（robustness）。 - **及时性**：即系统能够及时响应并处理信息，满足时序上的要求。 - **并发性**：系统内部多个进程或线程能够同时进行，但需要解决可能的调度问题、同步问题和资源共享问题。 - **正确性**：系统在设计和运行过程中始终保持其功能和行为的正确性。 - **鲁棒性**：即使在面对异常情况、部分故障或环境变化时，系统也能够稳定运行，保证任务的完成。 ### 2. MDA模型驱动开发 MDA（Model-Driven Architecture，模型驱动架构）是一种通过模型来进行系统开发的软件开发方法。其核心思想是建立与实现技术无关的平台无关模型（PIM），再通过转换规则和辅助工具将PIM转化为与具体技术相关的平台相关模型（PSM），最终转换成代码。 MDA定义了三种主要模型：计算独立模型（CIM）、平台独立模型（PIM）和平台特定模型（PSM）。CIM通常是用业务语言或领域特定语言来表示；PIM描述如何构造系统，不涉及具体技术实现；PSM则从特定平台的角度描述解决方案的实现细节。 ### 3. 实时系统任务调度 实时系统是指系统的正确性不仅取决于计算的逻辑结果，还取决于结果的产生时间。系统根据对时间的严格程度不同分为硬实时和软实时系统。 - **硬实时系统**：系统有不可改变的时间限制，超过时限的错误可能导致严重后果。 - **软实时系统**：虽然有时间约束，但超出时限的错误不会导致严重后果。 在实时系统中，及时性、并发性、正确性和鲁棒性仍然是重要属性。实现这些属性需要考虑任务调度算法，例如： - **RM调度算法**：是一种固定优先级的调度算法，周期短的任务具有高优先级，适用于可以静态调度的任务集。 - **EDF调度算法**：是一种动态优先级调度算法，具有较早截止时间的任务具有高优先级。 为了提高内核的实时性，常常需要使用任务互斥、同步资源等技术来保证任务的有序执行和资源的有效管理。 ### 总结 本文档复习了中科大系统建模课程中的关键概念，重点介绍了CPS系统的特点、MDA模型驱动开发方法以及实时系统任务调度的关键理论和算法。这些都是理解和设计复杂系统不可或缺的基础知识。通过学习这些知识，可以更好地在各种场景下设计出高效、稳定、可预测的系统架构，对实际工程项目具有重要的指导意义。