[论文解读] Mapping DEVS Models onto UML Models

Dmitry Zinoviev|ArXiv.org|Aug 30, 2005

Model-Driven Software Engineering Techniques参考文献 8被引用 13

一句话总结

本文提出了一种从离散事件系统规范（DEVS）模型到UML状态图和组件图的正式且一致的映射，实现了DEVS形式化方法与UML工业标准图形建模及工具支持的集成。该映射保持了DEVS语义，支持层次化建模，并可通过符合UML的工具实现自动化仿真。

ABSTRACT

Discrete event simulation specification (DEVS) is a formalism designed to describe both discrete state and continuous state systems. It is a powerful abstract mathematical notation. However, until recently it lacked proper graphical representation, which made computer simulation of DEVS models a challenging issue. Unified modeling language (UML) is a multipurpose graphical modeling language, a de-facto industrial modeling standard. There exist several commercial and open-source UML editors and code generators. Most of them can save UML models in XML-based XMI files ready for further automated processing. In this paper, we propose a mapping of DEVS models onto UML state and component diagrams. This mapping may lead to an eventual unification of the two modeling formalisms, combining the abstractness of DEVS and expressive power and ``computer friendliness'' of the UML.

研究动机与目标

• 解决DEVS中缺乏标准化图形表示的问题，该问题阻碍了工具支持和仿真。
• 克服以往DEVS到UML映射的局限性，这些映射将离散状态合并或依赖非标准图表。
• 通过使用标准UML图表，实现DEVS模型与基于UML的软件工程工作流的无缝集成。
• 提供一种形式化、数学基础坚实的映射，保留DEVS语义，包括时间推进和事件驱动转换。
• 为从DEVS到可执行UML模型的自动化转换奠定基础，支持仿真和代码生成。

提出的方法

• 定义从DEVS原子模型到UML状态图的正式映射，表示状态、转换、事件以及时间推进函数。
• 将DEVS内部和外部转换映射为由事件触发的UML状态转换，通过时间守卫建模时间约束。
• 使用UML组件图表示DEVS组合模型，其中顶层组件作为系统，子组件作为内部组件。
• 将DEVS输入和输出端口映射为带有类型化事件名称的UML端口，确保语义一致性。
• 使用UML委托连接器表示外部耦合，使用组装连接器表示内部耦合，以反映组件之间的信号流。
• 通过在UML状态转换条件和守卫中编码时间推进函数和事件调度逻辑，保留DEVS语义。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在保留DEVS离散事件语义的前提下，正式地将DEVS模型映射到UML状态图？
• RQ2 使用UML组件图表示层次化DEVS组合模型的最有效方式是什么？
• RQ3 如何将DEVS事件驱动转换和时间推进函数语义性地映射到UML状态转换逻辑？
• RQ4 以往DEVS到UML映射的局限性是什么？本工作如何克服这些局限？
• RQ5 是否能够通过DEVS与UML之间的一致且形式化的映射，实现自动化仿真和代码生成？

主要发现

• 所提出的映射提供了一种一致且形式化的方法，使用UML状态图表示DEVS原子模型，保留了内部和外部转换、事件以及时间推进行为。
• 通过使用委托连接器表示外部耦合、组装连接器表示内部耦合，DEVS组合模型在UML组件图中得到了有效建模。
• 该映射通过将每个DEVS组件表示为具有定义端口和连接器的UML组件，支持层次化建模。
• 该方法避免了以往工具（如DCharts）中因将状态合并为单一状态而造成的语义损失，通过保留离散状态转换实现语义完整性。
• 该映射为未来从DEVS到可执行UML的自动化转换铺平了道路，支持从DEVS模型进行仿真和代码生成。
• 该方法符合UML 2.0标准，并表明未来工作可考虑使用复合结构图以实现更优的对齐。