sdl软件设计技术

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1、SDL软件设计技术 SDL软件设计技术SDL软件设计技术 一 通信软件1.通信软件的特点什么是通信软件?凡是用来实现两个或多个 实体(计算机，电信终端，交换设备等)之间相互 通信的软件都可称为通信软件。通信软件主要有 两大类:电信软件和计算机网络软件。电信软件主要包括:电话交换软件、移动通 信软件、智能网软件等。 网络软件主要包括:各种网络协议和网络应 用软件。SDL软件设计技术 电信软件和计算机网络软件的特点不尽相 同，电信软件具有以下特点:(1)实时性强电信软件系统属于实时系统，系统对外部事 件能做出及时响应，如电话交换机用户在任何时 刻拿起话机都能听到拨号音(300ms以内)，用户 拨完

2、号码后，系统就会马上为其找到被叫，如果 被叫空闲，就可接通被叫(向被叫振铃，向主叫 用户送同铃音)。被叫摘机后，双方即可通话。(2)运行时间长电信软件系统一旦投人运行，就要一直运行 下去，除非发生故障。因而要求系统具有很高的 可靠性。SDL软件设计技术 （3）并发性强电信软件系统能够“同时”为成千上万的用户 服务，必须具有很强的并发处理能力。(4）结果可预期用户在接受电信软件系统提供的服务时，对其 结果是可预期的，如电话用户拿起话机应该听到拨 话音(作为主叫时)或可以与对方通话(作为被叫时) ，如果不是这样，说明系统出故障了，用户只好挂 机。用户拨完一号码后，可以听到回铃音(被叫空 闲)或忙音

3、(被叫忙)或空号音（号码错)或相应的语 音提示。否则可认定系统发生故漳了。（5)离散性电信软件系统是离散系统，支持离散事件， 系统行为可以用有限状态机来描述。SDL软件设计技术 网络软件具有以下特点:（1）网络软件采用分层结构，如TCP/IP协议 栈把计算机网络分成四层。即应用层、传输层、 网络层和数据链路层，上下层之间通信采用原语 形式，每层使用不同的协议。（2）网络软件实时性要求较低而可靠性要求 高。网络技术的发展趋势是电信与计算机网络的 融合。如VoIP就是利用IP来承载语音信息；软交 换就是利用计算机网络来取代传统电话交换机， 实现语音和多媒体信息的交换；XDSL技术则是利 用现有电话

4、网络承载宽带业务。SDL软件设计技术 2. 通信软件的开发过程与开发其他软件一样，开发通信软件也需 要经历以下阶段: 需求分析; 概要设计; 详细设讨； 编码; 单元测试; 集成测试; 系统测试; 运行维护。SDL软件设计技术 （1）需求分析 需求分析的主要任务是把用户对软件产品的 需求和软件产品的运行环境搞清楚，经过对要求和 环境的分析，采用某种形式化语言对需求进行描述 ，最后形成需求规格说明书。 用户的需求分为功能性需求和非功能性需求 。 对于通信软件而言，功能性需求主要包括:软 件系统应其有的功能、采用协议或信令系统的情况 、与硬件环境的接口关系、与其他系统交互信息的 情况等。 非功能性

5、需求主要包括:软件的可移植性、可 靠性、实时性、可用性、安全保密和可重用性等。SDL软件设计技术 在需求分析阶段，可以采用对象建模技术 (OMT)把分析结果抽象成不同的对象，并描述对象 之间的关系。统一建模语言 UML是一种比较成熟 的标准建模语言。非常适合于实时系统、特别是 通信软件系统的分析建模。UML具有完备的语法和 语义定义，具有两种语法表示:图形语法和文本语 法。图形语法直观易懂，便于交流，设计人员一 般采用图形语法来建模。UML的主要内容可归纳为 静态建模机制和动态建模机制。静态建模机制主要用来构造系统的结构。而 动态建模机制主要用来描述系统的行为。SDL软件设计技术 由于通信软件

6、的特殊性，在需求分析阶段 ，除了要描述系统的结构和系统行为以外，还需 要对系统与应用环境之间交互信息的情况以及系 统组件之间交换信息的情况进行描述。Msc（消息 顺序图)是一种形式化语言，特别适合于描述通信 软件系统与外部环境之间以及系统内个功能模块 之间的消息交互情况。SDL软件设计技术 需求分析阶段的文档是需求规格说明书。需求规格说明书主 要包括以下内容：1引言说明本项目的背景，如项目的委托单位和开发单位、本软件系 统一与其他系统的关系等:给出缩写词的原文和专用术语的定义;列 出参考文献。(2任务概述说明本软件系统的设计目标、运行环境、条件与限制等。(3功能需求说明本软件系统的功能划分情况

7、、类的定义、系统类图、系统 与外部环境之间的消息(信号)交互图等。（4)性能需求说明本软件系统的可移植性、可靠性、实时性、可用性、安全 保密性和可重用性等。(5)数据描述给出本软件系统用到的数据项(包括静态数据和动态数据)的描 述。如果用到数据库，还要给出数据库的名称和库表结构等。SDL软件设计技术 （2）概要设计需求分析阶段解决了系统应该“做什么”的问 题，而概要设计和详细设计阶段就是要解决系统“ 如何做”的问题。概要设计的任务就是根据需求规 格说明书，采用合适的形式化语言给出系统的结构 设计，划分功能模块，给出模块间接口定义，定义 主要的数据结构，设计主要算法等。SDL软件设计技术 ITU

8、-T z.100建议中给出的SDL(规范说明和 描述语言)也是一种形式化语言，该语言基于扩展 的有限状态自动机(EFSM )模型，特别适合于描述 软件系统的离散过程。SDL既适用于概要设计阶段 ，也适用于详细设计阶段。由于已有工具支持SDL 到C语言或C +语言的翻译，即代码自动生成，使 得SDL语言在通信软件设计中得到越来越多的应用 。如果在设计阶段采用SDL.语言，则在概要设计阶 段需设计出SDL系统图(含功能块划分)，给出必要 的信号(消息)定义，设计必要的进程类和功能块类 ，明确各功能块的功能等。SDL软件设计技术 本阶段的文档是概要设计说明书，概要设计说明 书的主要内容包括:(l)总

9、体设计说明软件系统的总体结构和功能模块划分情况 ，以及各模块的功能分配。(2）接口设计设计系统与环境的接口(包括软件接曰和硬件 接口)和各功能模块之间的接口。(3)数据结构设计设计数据的逻辑结构和物理结构，定义必要的 新的数据类型，说明静态数据的加载方法等。(4操作维护管理设计定义故障信息，设计系统故障监测和故障处 理策略，设计系统维护操作等。SDL软件设计技术 （3）详细设计概要设计完成后，系统功能已划分清楚，系统 结构也已确定。详细设计的任务就是细化各功能模 块的功能，详细设计系统行为，并用形式化语言来 描述设计结果。详细设计分功能模块进行，一般将 功能模块分解成多个有限状态自动机(FSM

10、 )，先画 出状态机的状态转移图，然后用SDL语言来描述这些 状态机。一个状态机对应SDL.的一个进程，进程间 的信号(消息)交互情况可用MSC来描述。对于一些复 杂的算法，可以定义过程来实现。编写测试计划也是详细设计阶段的任务，测试 计划包括测试方法的设计和测试用例的设计。SDL软件设计技术 本阶段的文档是详细设计说明书。详细设计说明书 的主要内容包括:(1软件结构说明进程划分情况和进程间的消息交互情况， 定义本模块内使用的消息。(2)数据定义定义本模块内使用和各进程内使用的数据类型 和数据结构，声明变量等。(3）行为描述用SDL进程图详细描述系统行为，定义必要的过 程，提供变量和过程的共享

11、机制。(4)测试计划设计各进程单元测试的测试方法和测试用例， 设计本模块集成测试的测试方法和测试用例。SDL软件设计技术 3.通信协议开发过程开发协议有两个含义：一是指为了满足新的通 信需求，研究开发新的协议，指定协议标准；二是 指在一个特定的应用环境下，实现某个已经成熟的 协议。对于第一个含义，开发协议的目标是形成新的 协议文本，重点是说明本协议应该具有什么功能， 其协议开发过程包括： 协议分析： 协议环境分析包括用户要求、通道性质、工作 模式等；SDL软件设计技术 协议功能分析，根据环境分析结果明确本协议 应具有的功能； 协议设计： 协议结构设计、协议机制设计 协议元素设计，设计服务原语，

12、PDU格式等； 形成协议文本，用自然语言描述协议结构即协议元 素之间的关系； 协议描述，用一种形式化语言来描述协议内容，包 括建议的软件系统结构、模块划分、系统应具有的 行为等； 协议验证，在开发环境下仿真运行协议软件，验证 协议的正确性。SDL软件设计技术 二、 规范说明和描 述语言SDLSDL软件设计技术 1.SDL 概述 SDL语言是CCITT推荐的规格与描述性 语言(Specifical and Description Language)，是一种用来说明和描述系统的 国际通用的标准化语言。它将简明的图形 与固定的格式结合起来，使开发人员可以 将规范与协议以一种清晰而明确的格式描 述出来

13、。这种简洁有效的描述语言能够极 大地加速标准与协议的开发制定过程。SDL软件设计技术 ITU将SDL描述为“实时系统的特性描述语言 ”。绝大多数SDL概念有文本和图形两种表述形 式。由于缺乏某些范围内的高层结构和一些象C 语言的概念，SDL并非编程语言。SDL并不描述系 统发展进程。SDL具有两种不同的语法SDL/GR(图形表示 法)与SDL/PR(文本表示法)，两者之间可以互相 转换。SDL中的数据定义只能采用文本表达方法 。SDL允许嵌入高级语言或者转换为高级语言， 如C、C+。在实际开发中，开发人员可以应用 SDL图形化表示法来描述系统，再由SDL工具将其 转化为C语言代码或者CHILL

14、源代码 ，最后嵌入 到实际开发环境中。SDL软件设计技术 SDL既可以用来说明一个系统所应该 具有的行为，也可以用来描述一个系统实 际具有的行为。因而，SDL可以用来制作以 下文档:需求说明、系统设计说明、系统设 计描述(结构设计和详细设计)、系统测试 说明等。SDL软件设计技术 SDL主要用于电信领域，描述实时、交 互式和分布式系统的行为，对于能用扩展 的有限状态机描述的系统都非常适用于用 SDL描述，如电话、用户电报、数据交换、 信令系统、信令系统与数据协议的互通等 。SDL软件设计技术 2.SDL开发的优点 1)开发周期可以缩短4075； 2)可以明显改善软件质量； 3)作为正式规范描述

15、语言，可以提高质量 在1015。 4)可以大幅降低系统的差错率。 5)可以快速原型化，验证实现是否满足需 求，并在开发的早期进行测试，即使系统 未完全实现。 6)对系统图形化、直观、易于维护。SDL软件设计技术 3.工具支持 目前最流行的支持SDL语言的开发工具是瑞 典公司Telelogic提供的TAU开发套餐，此 工具被全球客户广泛验证。 Telelogic TAU工具是行业公认的用于实时 及其他先进软件开发和测试的可视化软件 环境。它可在开发环境中实现仿真、测试 、执行、自动代码生成、早期错误检测及 最小化后期开发维护扥功能。SDL软件设计技术 TAU中包含了UML Suite、SDL S

16、uite、TTCN Suite 3个部分，可以融合UML、SDL、TTCN 等语言元素来构建面向实际目标环境的系 统。SDL软件设计技术 SDL把应用领域分为两部分：SDL系统和环 境，SDL系统是设计者关注的对象，系统以 外的部分都被视作环境，系统与环境之间 可以通过交换信号来通信，保证系统能对 外部事件作出反映。系统与环境的关系可 抽象成下图：环境SDL系统4.SDL系统行为SDL软件设计技术 SDL描述系统行为的基础是扩展的有限状态自动机 ，系统行为由系统内的所有进程实例对应的有限 状态机协同工作并通过与环境的交互来实现。 SDL 的每个进程实例就是一个有限状态机。进程 实例之间的通信由交换信号来实现，发送信号时 可以明确地给出目标地址。每个进程实例都有一 个私有存储空间记录该实例的状态和一些变量， 因而系统的所有进程实例可以并发地工作。 SDL系统与环境之间也能通信