
【计】 Vienna development method
Vienna
develop; exploit; exploitation; open out; open up; tap
【经】 development; exploit; exploitation; tapping
dharma; divisor; follow; law; standard
【医】 method
【经】 law
维也纳开发法(Vienna Development Method,简称 VDM)是一种基于形式化方法的软件开发技术,主要用于高可靠性系统的规范、设计和验证。它强调在软件开发生命周期的早期阶段,使用精确的数学符号来定义系统需求和功能,从而减少歧义、提高系统设计的严谨性和正确性。
形式化规范 (Formal Specification): VDM 的核心是使用形式化的数学语言(如 VDM-SL,VDM 规范语言)来精确描述系统的功能、数据结构和行为。这种描述独立于具体的实现技术,专注于系统“做什么”而非“怎么做”。它利用集合论、逻辑和抽象数据类型等数学工具来构建无歧义的模型。这为后续的设计和验证提供了坚实的基础 。
逐步精化 (Stepwise Refinement): 开发过程采用自顶向下的方法。从高度抽象的系统规范开始,通过一系列精化步骤,逐步添加实现细节,最终得到可执行的代码。每一步精化都需要证明其与上一级抽象规范在语义上的一致性(即满足精化关系),确保最终实现满足最初的需求 。
验证与证明 (Verification & Proof): VDM 非常重视验证。在每个精化步骤后,都需要进行形式化验证,证明精化后的模型符合其抽象规范。这通常涉及定理证明或模型检查等技术。此外,对规范本身也可以进行验证,如检查其内部一致性、完整性或特定属性(如安全属性)是否满足 。
关注数据抽象 (Data Abstraction): VDM 特别强调对系统状态和操作的数据进行抽象建模。它使用抽象数据类型(ADT)来定义数据结构及其相关操作,并规定操作的前置条件(调用操作必须满足的条件)和后置条件(操作执行后系统状态必须满足的条件) 。
工具支持 (Tool Support): 虽然 VDM 的理论基础是数学,但存在一系列工具(如 VDMTools,Overture)来支持规范的编写、语法检查、类型检查、解释执行(原型模拟)以及部分自动化验证(如定理证明或测试用例生成) 。
VDM 尤其适用于对安全性、可靠性要求极高的关键系统开发,例如:
权威参考资料:
维也纳开发法(Vienna Development Method, VDM)是一种基于形式化方法的软件开发技术,起源于20世纪70年代的维也纳学派。其核心目标是通过数学逻辑确保软件系统的规范性和可靠性。以下是详细解释:
VDM以标志语义和证明逻辑为理论根基,结合离散数学、一阶谓词逻辑等数学工具,为软件需求定义、验证和测试提供严格的形式化框架。例如,系统规范可通过数学表达式描述,并推导出程序正确性的逻辑证明。
VDM强调逐步精化的开发流程:
VDM常用于对安全性、可靠性要求高的领域,如航空控制系统、金融软件等。其形式化特性也适用于复杂算法的严格验证。
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