Phân tích thiết kế hệ thống thời gian thực luận văn ths công nghệ thông tin 1 01 10

1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ Lê Thị Hồng Hà PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỜI GIAN THỰC Nghành: Công nghệ thông tin Mã số: 1.01.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Đoàn Văn Ban Hà Nội - 2007 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU CHƯƠNG - HỆ THỐNG THỜI GIAN THỰC 1.1 Hệ thống thời gian thực 1.1.1 Khái niệm 1.2.2 Phân loại 1.1.3 Đặc trưng 1.1.4 Xử lý thời gian thực 1.1.5 Ứng dụng 1.2 Hệ điều hành thời gian thực 1.2.1 Định nghĩa hệ điều hành thời gian thực 1.2.2 Một số đặc tính hiệu hệ điều hành thời gian thực 1.2.3 Các dịch vụ chức thời gian thực 1.2.4 Một số vấn đề cần quan tâm thiết kế hệ điều hành thời gian thực 1.2.5 Một số tiêu chuẩn liên quan đến hệ điều hành thời gian thực 1.2.6 Phân loại hệ điều hành thời gian thực 1.2.7 Một số hệ điều hành thời gian thực tiêu biểu 1.3 Nền tảng phần cứng 1.4 Ngôn ngữ lập trình cho hệ thống thời gian thực 1.4.1 Tổng quan ngơn ngữ lập trình cho hệ thống thời gian thực 1.4.2 Các đặc điểm ngơn ngữ lập trình thời gian thực 1.5 Truyền thông thời gian thực 1.5.1 Giới thiệu 1.5.2 Xử lý lời gọi RTC 1.5.3 Giao thức khởi tạo phiên SIP 1.5.4 Giao thức mô tả phiên SDP 1.5.5 Giao thức truyền thông thời gian thực 1.6 Cơ sở liệu thời gian thực 1.6.1 Tổng quan 1.6.2 Duy trì tính qn 1.6.3 Ràng buộc thời gian 1.6.4 Hệ quản trị sở liệu thời gian thực 1.7.Kết luận CHƯƠNG - NGÔN NGỮ MÔ HÌNH HỐ UML 2.1.Giới thiệu 2.2.Kiến trúc UML 2.3.Mơ hình khái niệm UML 2.3.1 Các khối xây dựng (building blocks 2.3.2 Các quy tắc UML 2.3.3 Các kỹ thuật chung UML 2.4.Kết luận CHƯƠNG - TIẾN TRÌNH ROPES 3.1.Giới thiệu 3.2.Các pha 3.2.1 Phân tích 3.2.2 Thiết kế 3.2.3 Cài đặt kiểm thử đơn vị 3.2.4 Kiểm thử hệ thống 3.3.Kết luận CHƯƠNG - PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG KIỂM SỐT KHƠNG LƯU 4.1.Giới thiệu 4.1.1 Tại chọn hệ thống kiểm sốt khơng lưu? 4.1.2 Mơ tả hoạt động hệ thống kiểm sốt khơng lưu 4.2.Phân tích hệ thống 4.2.1 Các thuật ngữ 4.2.2 Phân tích yêu cầu 4.2.3 Phân tích cấu trúc 4.2.4 Phân tích hành vi 4.3.Thiết kế 4.4.Kết luận KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt ARTCC ATCSCC Air Rou Air Tra Comma ATCT Air Tra FSS Flight S IP ROPES Interne Rapid O for Emb RTC Real–T RTCP Real-Ti Protoco RTP Real-Ti SDP Session SIP Session TCP Transm TRACON Termin UDP User D UML Unified DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng Bảng 1.1 Bảng 1.2 Bảng 1.3 Bảng 1.4 Bảng 1.5 Bảng 1.6 Bảng 1.7 Bảng 1.8 Bảng 1.9 Bảng 1.10 Bảng 1.11 Bảng 1.12 Bảng 1.13 Bảng 1.14 Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Bảng 4.1 Bảng 4.2 Bảng 4.3 Bảng 4.4 Bảng 4.5 Bảng 4.6 Bảng 4.7 Bảng 4.8 Bảng 4.9 Bảng 4.10 Bảng 4.11 Bảng 4.12 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 1.7 Hình 1.8 Hình 1.9 Hình 1.10 Hình 1.11 Hình 1.12 Hình 1.13 Hình 1.14 Hình 1.15 Hình 1.16 Hình 1.17 Hình 1.18 Hình 1.19 Hình 1.20 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7 Hình 2.8 Hình 2.9 Hình 2.10 Hình 2.11 Hình 2.12 Hình 2.13 Hình 2.14 Hình 2.15 Hình 2.16 Hình 2.17 Hình 2.18 Hình 2.19 Hình 2.20 Hình 2.21 Hình 2.22 Hình 2.23 Hình 2.24 Hình 2.25 10 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 4.1 Hình 4.2 Hình 4.3 Hình 4.4 Hình 4.5 Hình 4.6 Hình 4.7 Hình 4.8 Hình 4.9 Hình 4.10 Hình 4.11 Hình 4.12 Hình 4.13 Hình 4.14 11 Hình 4.15 Hình 4.16 Hình 4.17 Hình 4.18 Hình 4.19 Hình 4.20 Hình 4.21 Hình 4.22 Hình 4.23 Hình 4.24 Hình 4.25 Hình 4.26 Hình 4.27 Hình 4.28 Hình 4.29 Hình 4.30 116 Aircraft_Monitoring_Domain primary Radar Aircraft_Management_Domain Aircraft Manager * Aircraft position Hình 4.23 Miền quản lý máy bay Miền giám sát máy bay 117 Aircraft_Management_Domain flightPlan Aircraft Display_Domain Flugrutensicht Luftlinie Hình 4.24 Miền quản lý máy bay Miền hiển thị (Display Domain) Aircraft_Management_Domain Aircraft_Monitoring_Domain track Topology_Domain Hình 4.25 Biểu đồ cộng tác phát vi phạm khoảng cách 118 4.2.4 Phân tích hành vi * Ca sử dụng ―identify aircraft‖ - Biểu đồ hoạt động Hình 4.26 Biểu đồ hoạt động ca sử dụng ““identify aircraft” 119 4.3 Thiết kế * Ca sử dụng ―create flight plan‖ - Thiết kế giao diện Hình 4.27 Giao diện ca sử dụng “create flight plan” Giải thích giao diện 1.Kích chuột theo cách sau để mở hộp thoại Flight Plan  Kích chuột vào biểu tượng Create Flight Plan,  Kích chuột vào Preflight > Plan Route  Dùng tổ hợp phím nóng CTRL+F Trong hộp thoại Flight Plan, nhập định danh, tên thành phố sân bay khởi hành, ấn TAB ENTER để bắt đầu tìm kiếm 120 Nhập định danh, tên thành phố sân bay đến, ấn TAB ENTER để bắt đầu tìm kiếm Chú ý: Khi có nhiều thơng tin đối sánh với thông tin đưa vào, hộp thoại Select an Item xuất Chọn sân bay ấn OK Hình 4.28 Giao diện chọn mục sân bay 4.Nhập sân bay thay (alternate) sân bay đích cần (không bắt buộc)  Hệ thống tạo đường bay trực tiếp từ sân bay đích đến sân bay thay  Thủ tục gọi cho sân bay thay Waypoints thêm vào sân bay đích sân bay alternate airport cách sử dụng rubberband feature  5.Trong trường Time, thiết lập ngày (date) (time) khởi hành:  Để thay đổi giá trị trường date, kích chuột vào mũi tên hộp danh sách date (date drop-down arrow) Sử dụng lịch hiển thị để thay đổi ngày  Để hiệu chỉnh thời gian, kích chuột vào mũi tên lên/xuống (up/down) phía bên trái cửa sổ  Bạn nhập trực tiếp giá trị vào ô date time Chọn kiểu đường bay cách mở menu Route Type drop-down chọn tuỳ chọn:  Great Circle (No Avoidance) đường hai điểm hình cầu khoảng cách ngắn điểm 121  Low Airway High Airway cung cấp đường thơng qua mạng khơng gian có độ cao high- low-altitude  Plain Language lấy đầu vào trực tiếp từ VORs, NDBs, sân bay, điểm giao sân bay đích điểm giao đường bay  Khi chọn Plain Language Routing, text box xuất sân bay khởi hành sân bay đích Đưa vào tổ hợp sân bay, điểm giao sân bay đích điểm giao đường bay phân tách khơng gian Lời Bạn có th khun đường 7.Chọn luật bay menu Flight Rules, cách chọn tuỳ chọn:  IFR  VFR Chọn loại máy bay, mơ hình máy bay có Aircraft Library Manager  Nếu bạn định sử dụng máy bay khác với máy bay mặc định, thiết lập lại máy bay mặc định hộp thoại Aircraft Library Manager  Nếu bạn khơng có mơ hình máy bay để lựa chọn, bạn bỏ trống ô lựa chọn Hệ thống sử dụng mô hình máy bay chuẩn với tham số ngẫu nhiên Nhập độ cao vào trường Altitude Thực thể mặc định lấy từ mơ hình máy bay chọn Nếu bạn muốn thay đổi độ cao mặc định mơ hình máy bay, xem Default Settings 122 10 Bấm OK để tạo đường bay * Ca sử dụng ―display flight path‖ Mỗi kế hoạch bay tạo, xem thông tin chi tiết đường bay Profile View Bạn đặt trỏ đường từ sân bay khởi hành đến sân bay đích để xem thơng tin:  Tên  Máy bay sử dụng  Tổng số dặm bay  Lượng nhiên liệu sử dụng  Thời gian bay Hình 4.29 Hiển thị đƣờng bay * Ca sử dụng ―create flight trip‖ Sau kiểm sốt viên khơng lưu chọn chức ―create flight trip‖, hệ thống hiển thị hành trình bày có dạng 123 Hình 4.30 Một hành trình bay 4.4 Kết luận Hệ thống kiểm sốt khơng lưu hệ thống thời gian thực tiêu biểu, quan trọng có mặt hầu hết quốc gia, có ý nghĩa thực tiễn Ngiên cứu, xây dựng triển khai hệ thống kiểm sốt khơng lưu vấn đề quan tâm Trong chương này, ta giới thiệu hệ thống không lưu tiêu biểu, mô tả thành phần, hoạt động hệ thống Sử dụng tiến trình phát triển ROPES để phân tích u cầu, phân tích cấu trúc đối tượng, phân tích hành vi đối tượng, thiết kế kiến trúc hệ thống kiểm sốt khơng lưu, từ đó, đưa mơ hình ca sử dụng, biểu đồ ca sử dụng, biểu đồ tuần tự, biểu đồ lớp, biểu đồ miền, biểu đồ hoạt động ca sử dụng, bước đầu thiết kế số giao diện hệ thống 124 KẾT LUẬN Trong luận văn này, đã: Hệ thống hóa trình bày tương đối chi tiết, đầy đủ vấn đề hệ thời gian thực: hệ thống thời gian thực, hệ điều hành thời gian thực, tảng phần cứng, ngôn ngữ lập trình thời gian thực, sở liệu thời gian thực truyền thống thời gian thực Trình bày vấn đề ngôn ngữ UML: thành phần, quy tắc, ký hiệu, biểu đồ, cách thức xây dựng, sử dụng Trình bày tiến trình phát triển phần mềm tương đối hiệu quả, sử dụng phổ biến để xây dựng hệ thống thời gian thực, tiến trình ROPES, trình bày pha phân tích, thiết kế, biên dịch kiểm thử, hoạt động vật phẩm pha Giới thiệu hệ thống kiểm sốt khơng lưu, mơ tả thành phần, hoạt động hệ thống sử dụng tiến trình ROPES để phân tích, thiết kế hệ thống kiểm sốt khơng lưu, đưa biểu đồ biểu đồ ca sử dụng, biểu đồ lớp, biểu đồ miền, biểu đồ hoạt động, , số giao diện hệ thống Hệ thống kiểm soát không lưu hệ thống lớn, phức tạp, tiêu biểu cho hệ thống thời gian thực, có ý nghĩa quan trọng ngiên cứu thực tiễn, thực vấn đề thú vị, dành quan tâm ngiên cứu nhiều nhà phát triển hệ thống Hệ thống thời gian thực nói chung hệ thống kiểm sốt khơng lưu nói riêng thực vấn đề lớn, khuôn khổ luận văn tìm hiểu, phân tích, thiết kế hệ thống kiểm sốt khơng lưu, hạn chế thời gian kiến thức nên hệ thống chưa hoàn chỉnh Hướng phát triển luận văn tiếp tục hồn chỉnh hệ thống kiểm sốt khơng lưu tìm hiểu, xây dựng để hệ thống đáp ứng cơng nghệ mới, bay tự do, vấn đề ngiên cứu thử nghiệm để đáp ứng nhu cầu phát triển mạnh mẽ kiểm sốt khơng lưu tồn giới Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc Gia Hà Nội, thầy cô Viện Công Nghệ Thông Tin, Viện Khoa Học Công Nghệ Việt Nam mang lại cho học viên chúng tơi học hữu ích suốt khóa học Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn thầy giáo, PGS.TS Đồn Văn Ban, hướng dẫn tơi hoàn thành luận văn 125 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Trung Kiên, Hệ điều hành thời gian thực hướng ngiên cứu ứng dụng viễn thông, Hội nghị khoa học lần thứ 4, Học viện cơng nghệ bưu viến thơng Tiếng Anh Abbot, Robert K., and Hector Garcia-Molina, Scheduling Real-Time Transactions: a Performance Evaluation, Stanford University and Digital Equipment Corp ACM, 1992 13 Dec 2006 3.Alan C Shaw, Real-Time System and Software, John Wiley & Sons, Inc Booch, Grady, Object Solutions: Managing the Object-Oriented Project, Reading, MA: Addison-Wesley, 1996 Bruce Powel, Douglass, Real-Time UML Second Edition Developing Efficient Objects For Embedded Systems, Low Price Edition Bruce Powel, Douglass, ROPES - Rapid Object-Oriented Process for Embedded Systems, I-Logix Craiq C Freudenrich, Ph.D, How Air Traffic Control Works Douglass, Bruce Powel, Doing Hard Time: Developing Real-Time Systems using UML, Objects, Frameworks, and Patterns Reading, MA: Addison-Wesley, 1999 Douglass, Bruce Powel, Real-Time UML: Developing Efficient Objects for Embedded Systems Reading, MA: Addison-Wesley, 1998 10 John A Stankovic et al, Strategic Directions in Real-Time and Embedded Systems, ACM Computing Surveys, Vol 28, No 4, December 1996 11 John A Stankovic et al, Misconceptions About Real-Time Computing, IEEE Computer, 21 Oct 1988 12 Buchmann, A "Real Time Database Systems." Encyclopedia of Database Technologies and Applications Ed Laura C Rivero, Jorge H Doorn, and Viviana E Ferraggine Idea Group, 2005 126 13 Carpron, H.L., J A Johnson Computers: Tools for the Information Age Prentice Hall, 1998 5th ed 14 Grady Booch, Software Architecture and the UML, Rational Software, 4/2000 15 Haritsa, J., J Stankovic, and M Xiong A State-Conscious Concurrency Control Protocol for Replicated Real-Time Databases University of Virginia IEEE Real-Time Applications Symposium 13 Dec 2006 16 Kang, K D., S Son, and J Stankovic Specifying and Managing Quality of RealTime Data Services University of Virginia IEEE TKDE, 2004 17 Kanitkar, Vinay, and Alex Delis A Case for Real-Time Client-Server Databases Polytechnic University Brooklyn, New York, 1997 13 Dec 2006 18 Kao, Ben, and Hector Garcia-Molina An Overview of Real-Time Database Systems NATO Advanced Study Institute on Real-Time Computing, Oct 1992, NATO 13 Dec 2006 19 Lam, Kam-Yiu, and Tei-Wei Kuo Real-Time Database Systems: Architecture and Techniques Springer, 2001 20 Lee, Juhnyoung Concurrency Control Algorithms for Real-Time Database Systems Diss Univ of Virginia, 1994 13 Dec 2006 21 Ozsoyoglu, Gultekin, and Richard T Snodgrass Temporal and Real-Time Databases: a Survey Knowledge and Data Engineering, 1995 13 Dec 2006 22 Scott W.Amber, The Unified Modeling Language and Beyond: The Techniques of Object-Oriented Modeling, An AmbySoft Inc.White Paper 2/2000 23 Scott Johnson, Kristopher Zarns, Ritu Banerjee, Robert Ellingson, Travis Dazell, Ryan Langseth, and Tyler Mathwich, A Study in the Analysis, Design and Implementation of an Air Traffic Control Simulation System Using UML, Department os Computer Science, University of North Dakota, Grand Forks, ND 58202 24 Singhal, Mukesh Approaches to Design of Real-Time Database Systems, SIGMOD Record, volume 17, no 1, March 1988 127 25 Sivasankaran, Rajendran M., John A Stankovic, Don Towsley, Bhaskar Purimetla, and Kritha Ramamaritham Priority Assignment in Real-Time Active Databases University of Massachusetts Amaherst, NY, 1996 13 Dec 2006 26 Stankovic, John A., Marco Spuri, Krithi Ramamritham, and Giorgio C Buttazzo Scheduling for Real-Time Systems: EDF and Related Algorithms Springer, 1998 27 By Ross Carter, Microsoft Real-Time Communications: Protocols and Technologies, July 03, 2003 28 Yifan Tang, Free Flight Conflict Resolution Simulation, The University of Manchester Thank you for evaluating AnyBizSoft PDF Merger! To remove this page, please register your program! Go to Purchase Now>> AnyBizSoft PDF Merger  Merge multiple PDF files into one   Select page range of PDF to merge Select specific page(s) to merge Extract page(s) from different PDF files and merge into one  ... 4 .10 Bảng 4 .11 Bảng 4 .12 8 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình Hình 1. 1 Hình 1. 2 Hình 1. 3 Hình 1. 4 Hình 1. 5 Hình 1. 6 Hình 1. 7 Hình 1. 8 Hình 1. 9 Hình 1. 10 Hình 1. 11 Hình 1. 12 Hình 1. 13 Hình 1. 14 Hình 1. 15... anh/chị học viên 14 CHƢƠNG - HỆ THỐNG THỜI GIAN THỰC 1. 1 Hệ thống thời gian thực 1. 1 .1 Khái niệm Trong tài liệu thực tế, khái niệm thời gian thực hệ thống thời gian thực lúc hiểu cách thống Nhiều... CHƯƠNG - HỆ THỐNG THỜI GIAN THỰC 1. 1 Hệ thống thời gian thực 1. 1 .1 Khái niệm 1. 2.2 Phân loại 1. 1.3 Đặc trưng 1. 1.4 Xử lý thời gian thực