《基於邏輯的軟體體系結構多目標進化最佳化方法》是依託福建師範大學，由杜欣擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於邏輯的軟體體系結構多目標進化最佳化方法
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：杜欣
- 依託單位：福建師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目針對如何在龐大的離散設計空間中,找出滿足多個質量屬性需求的最優軟體體系結構問題，研究基於邏輯的軟體體系結構(簡記為SA)表示、質量改進及評估技術，使得SA質量改進和評估可在統一的邏輯框架下進行，並獨立於具體最佳化過程；研究能有效使用邏輯表示的質量改進知識，並充分考慮SA最佳化需求(在限定Pareto最優SA個數的情況下，儘可能多地包含存在權衡點的SA，同時使Pareto最優SA具有良好的代表性)的多目標進化算法，進一步研究該算法的收斂性和解質量評價方法；在此基礎上，研發基於邏輯的SA多目標最佳化框架，並將上述成果有機結合，形成系統的、基於邏輯的SA多目標演化最佳化方法。開展案例研究，給出套用示範。本項目將邏輯方法與演化技術緊密結合研究SA多目標最佳化方法，在學術上具有較強的創新性和一定的理論價值。本項目的研究成果在縮短SA開發周期、降低開發成本以及提高設計質量等方面都具有重要套用價值。
結題摘要
軟體體系結構(SA)是軟體系統的總體設計方案,對於確保最終系統的質量屬性起著舉足輕重的作用.然而隨著軟體系統規模不斷增大,設計空間也隨之增大,各質量屬性的關係更為複雜,又導致設計空間呈現非連續形態. 如何在龐大的離散設計空間中,充分考慮最佳化需求(在限定Pareto最優SA個數的情況下,儘可能多地包含存在權衡點的SA,同時使Pareto最優SA具有良好的代表性),並找出滿足多種質量屬性需求的Pareto最優SA,一直是軟體工程工業界和學術界的待解問題.針對這一問題,本項目考慮性能、成本、能耗和可用性4種質量屬性,並按照“先最佳化性能,然後最佳化性能和成本,再涉及能耗最佳化,最後考慮可用性等全部4種屬性”的研發路線,提出系統化的SA最佳化方法.具體地提出以下四種方法: (1)基於邏輯的SA層性能演化最佳化方法:將SA層性能改進知識運用邏輯規則進行表示和實現,考慮這些規則組合使用的各種情形,構建性能最佳化模型並設計演化求解算法,案例研究表明較Xu方法能獲取更優的系統回響時間,較好地解決了基於規則方法因未充分考慮最佳化過程中各規則的使用次數和使用順序的不確定性,而導致搜尋空間受限而難以獲取更優性能的問題. (2)代理模型幫助的SA層性能差分演化最佳化方法:通過引入隨機森林作為代理模型,並以系統回響時間和硬體成本為最佳化目標,設計差分演化求解算法,案例研究表明在解質量和運行時長上優於PCM方法, 較好解決了已有元啟發方法未充分考慮性能改進空間的離散特性和性能評估的高計算代價特點,導致了解質量不高和最佳化時間過長的問題. (3)基於SA描述語言AADL的移動軟體能耗評估方法:基於AADL語言和StrongARM 處理器構建移動軟體能耗評估模型,定義並實現能耗評估過程,案例研究表明較已有能耗評估方法在精度上有明顯提高,緩解了已有的設計級能耗評估方法因未對組件內部行為進行能耗評估而造成的精度問題. (4)基於隨機搜尋規則的SA最佳化方法:將SA質量改進知識表示成一組搜尋空間大的隨機規則,進一步構建SA最佳化多目標模型以精確刻畫各隨機規則的使用次數、使用順序和修改SA元素與多個質量屬性目標值之間的數學關係,並設計演化求解算法,案例研究表明較已有方法PB和PCM方法在解質量和可解釋性上有顯著提高,並能較好地滿足SA最佳化需求. 本項目成果在縮短SA開發周期、降低開發成本以及提高設計質量等方面都具有重要套用價值.
