
【計】 Vienna development method
Vienna
develop; exploit; exploitation; open out; open up; tap
【經】 development; exploit; exploitation; tapping
dharma; divisor; follow; law; standard
【醫】 method
【經】 law
維也納開發法(Vienna Development Method,簡稱 VDM)是一種基于形式化方法的軟件開發技術,主要用于高可靠性系統的規範、設計和驗證。它強調在軟件開發生命周期的早期階段,使用精确的數學符號來定義系統需求和功能,從而減少歧義、提高系統設計的嚴謹性和正确性。
形式化規範 (Formal Specification): VDM 的核心是使用形式化的數學語言(如 VDM-SL,VDM 規範語言)來精确描述系統的功能、數據結構和行為。這種描述獨立于具體的實現技術,專注于系統“做什麼”而非“怎麼做”。它利用集合論、邏輯和抽象數據類型等數學工具來構建無歧義的模型。這為後續的設計和驗證提供了堅實的基礎 。
逐步精化 (Stepwise Refinement): 開發過程采用自頂向下的方法。從高度抽象的系統規範開始,通過一系列精化步驟,逐步添加實現細節,最終得到可執行的代碼。每一步精化都需要證明其與上一級抽象規範在語義上的一緻性(即滿足精化關系),确保最終實現滿足最初的需求 。
驗證與證明 (Verification & Proof): VDM 非常重視驗證。在每個精化步驟後,都需要進行形式化驗證,證明精化後的模型符合其抽象規範。這通常涉及定理證明或模型檢查等技術。此外,對規範本身也可以進行驗證,如檢查其内部一緻性、完整性或特定屬性(如安全屬性)是否滿足 。
關注數據抽象 (Data Abstraction): VDM 特别強調對系統狀态和操作的數據進行抽象建模。它使用抽象數據類型(ADT)來定義數據結構及其相關操作,并規定操作的前置條件(調用操作必須滿足的條件)和後置條件(操作執行後系統狀态必須滿足的條件) 。
工具支持 (Tool Support): 雖然 VDM 的理論基礎是數學,但存在一系列工具(如 VDMTools,Overture)來支持規範的編寫、語法檢查、類型檢查、解釋執行(原型模拟)以及部分自動化驗證(如定理證明或測試用例生成) 。
VDM 尤其適用于對安全性、可靠性要求極高的關鍵系統開發,例如:
權威參考資料:
維也納開發法(Vienna Development Method, VDM)是一種基于形式化方法的軟件開發技術,起源于20世紀70年代的維也納學派。其核心目标是通過數學邏輯确保軟件系統的規範性和可靠性。以下是詳細解釋:
VDM以标志語義和證明邏輯為理論根基,結合離散數學、一階謂詞邏輯等數學工具,為軟件需求定義、驗證和測試提供嚴格的形式化框架。例如,系統規範可通過數學表達式描述,并推導出程式正确性的邏輯證明。
VDM強調逐步精化的開發流程:
VDM常用于對安全性、可靠性要求高的領域,如航空控制系統、金融軟件等。其形式化特性也適用于複雜算法的嚴格驗證。
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