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FACE 数据建模语言的元模型

作者: 俎涛 (火龙果软件工程),内容参考了《FACE技术标准3.1》

FACE 数据建模语言的元模型
作者: 俎涛 (火龙果软件工程),内容参考了《FACE技术标准3.1》
 

1 FACE数据架构

FACE 规范中明确定义了 FACE 数据架构, FACE 数据架构的定义包括如下部分 :

FACE 数据架构的构成部分说明如下:

•  FACE 数据模型语言:利用 Open UDDL ( 开放通用领域描述语言 ) 来定义 FACE 的 SDM ( 共享数据模型 ) 和 UoP ( 可移植性单元 ) 的 USM ( 提供的模型 ) ; FACE 数据模型语言由 EMOF ( 基本元对象设施 ) 元模型和一组 OCL ( 对象约束语言 ) 约束指定 。

•  模板语言:用来指定跨关键 FACE interface 的数据元素的表示

•  FACE 数据模型语言绑定规范:描述如何将 Open UDDL 技术标准中指定的元素映射到每种支持的编程语言的数据类型和 / 或结构

FACE 数据架构使用 SDM 创建 UoP 提供的模型 (USM) 和领域特定数据模型 (DSDM) ,以提供互操作性。如下是 SDM 、 USM 和 DSDM 的定义:

模型 说明
SDM ( FACE Shared Data Model,FACE 共享数据模型) SDM 建立了核心数据元素的基础,这些核心数据元素用作创建所有其他数据模型的构建块。 SDM 提供了对核心建模元素和重用的实用程序的互相基础,这样就可以减少数据转换的需求。
SDM 是软件供应商和系统集成商之间交互的主要点, SDM 是由配置控制委员会 (CCB) 根据 FACE SDM 治理计划管理的。
USM (UoP Supplied Model ,UoP 提供的模型 ) 软件供应商使用数据模型语言从 SDM 开发 USM ,以表示关于每个 UoP 的信息,包括每个 UoP 发送和接收的数据。数据建模语言提供并促进了对数据交换的共同理解和含义。
USM 是基于 SDM 建立的, SDM 提供了构建 USM 的核心可扩展元素。
DSDM ( Domain-Specific Data Model, 特定领域的数据模型) DSDM 是针对 FACE 数据体系结构需求设计的数据模型。它捕获特定于领域的语义,通常不包含 UoP 模型。

 

2 FAE数据建模语言

FACE 数据建模语言利用了开放通用领域描述语言 (Open UDDL) 、元对象工具 (MOF) 元模型语言、模板语言,以及 OMG 对象约束语言 (OCL) 中定义的约束,后者进一步定义了模型元素构造的结构和规则、模型元素交互的规则,以及软件代码生成的规则。

FACE 数据建模语言包含4个主要的模型:

1. Data Model (defined in the Open UDDL Technical Standard)

2. UoP Model

3. Integration Model

4. Traceability Model

FACE 数据建模语言由元模型指定,元模型提供了对 UoP 数据交换 ( 之间的接口和集成 ) 的形式化和明确的描述。建模语言利用 Open UDDL 技术标准提供的具有 FACE 特定扩展的数据模型语言来支持描述 UoC 交换的数据。附加的 OCL 约束提供了数据模型内容必须遵守的语义规则。模板语言指定数据的表示。

FACE 数据建模语言的内容如下图所示:

图 .FACE 的建模语言

说明如下:

•  垂直分组:从上到下垂直显示 Modeling Language 元素的分组,分别显示数据模型、接口模型和集成模型元素的定义。

•  水平分层,从左到右的层次 ( 或透视图 ) 显示了从抽象到更具体的模型元素的细化。数据模型被分为三个层次,用于描述可移植性单元 (UoP) 或特定领域数据模型 (DSDM) 。

    √ 概念数据模型提供了实体及其关系的语义定义,并以可观察对象为特征

    √ 逻辑数据模型通过定义值类型、单位、测量和参考框架 ( 通过测量系统 ) ,为每个特征添加测量信息

    √ 平台数据模型将物理数据类型信息添加到逻辑测量表征中

•  UoP Model 提供了软件组件及其定义的接口的定义

•  Integration Model (集成模型)提供了一种机制来描述两个或多个 UoPs 之间的运输服务段 (TSS) 集成细节

•  TraceabilityModel ( 跟踪模型,未在图中显示 ) 提供了一种将模型元素跟踪到外部模型的机制

下面对各种数据模型做简要说明:

模型 说明
概念数据模型 概念数据模型 (CDM) 由 Open UDDL 技术标准定义。 CDM 由实体、特征和关联组成,这些实体、特征和关联提供了概念、它们的特征以及与它们相关的上下文的定义。可观察对象(是领域的基础并且没有进一步的分解)用来指定这些定义特性。领域概念可以通过定义基本实体在 CDM 中捕获。基础实体代表一个唯一的领域概念,并建立一个基础,从这个基础上可以专门化概念实体。基本实体是公理化的。这允许分离关注点,允许对多个域进行建模。
逻辑数据模型 逻辑数据模型 (LDM) 是由 Open UDDL 技术标准定义的。 LDM 由实体、特征和关联组成,这些实体、特征和关联从 CDM 中实现了它们的定义。 LDM 提供了测量系统、坐标系统、参考点、值域和单位的术语。添加到 LDM 中的主要细节是通过表示特征值的参考框架提供的。多个 LDM 元素可以实现单个 CDM 元素。
平台数据模型 平台数据模型 (PDM) 由 Open UDDL 技术标准定义。 PDM 由实体、特征和关联组成,这些实体、特征和关联从 LDM 中实现了对应的定义。在 PDM 中,提供了诸如数据类型和精度之类的特定表示细节来表示特征。多个 PDM 元素可以实现单个 LDM 元素。此外, PDM 指定如何使用视图在 TS 接口上显示数据。
可移植单元模型 UoP 数据模型由一些元素组成,这些元素提供了正式指定 UoP 接口的方法。使用对 PDM 元素的引用来指定接口,以允许接口的 “ 消息类型 ” 。抽象的 UoP 元素通过引用 LDM 和 CDM 元素来支持与平台无关的 UoP 规范及其接口。连接模型元素是 “ 逻辑 ” 连接的表示,并不一定对应于
用于交换数据的实际通信通道。 UoP 数据模型是特定于 FACE 技术标准的。
集成模型

集成模型由一些元素组成,这些元素提供了对 UoPs 之间的信息交换建模的方法。集成模型捕获数据交换、视图转换和 UoPs 的集成,以记录集成工作。集成模型依赖于 UoP 模型来表达互连性。重点是记录 UoP 数据交换细节。集成模型是特定于 FACE 技术标准的。

3 FACE数据模型语言IDL绑定

为了支持编程语言的生成,需要建立 从 PDM 到编程语言的绑定。软件代码生成是通过一组模板语言规则和 IDL 类型绑定定义的,这些绑定将 FACE 数据模型语言元素映射到 IDL ,并将 IDL 映射到每种支持的编程语言。从 PDM 到编程语言的绑定如下图所示:

图 . FACE 数据模型语言绑定

语言绑定定义了从指定模板到代码中数据结构的映射。这些数据结构由软件组件通过 TSS send_message(TS) 和 receive_message(TS) 方法发送或接收。语言绑定在转换为各种处理器体系结构和编程语言时保留字节大小和值范围。语言绑定确保了软件组件在 API 级别上的可移植性。 TSS 负责管理数据结构的序列化和反序列化以及传输数据。

语言绑定的第一部分指定了从 USM 或 DSDM 到 IDL 的映射。语言绑定的第二部分定义了从 IDL 到每一种支持的编程语言的映射。这两部分构成了 FACE 数据模型语言 IDL 绑定。语言绑定定义了从 PDM 元素到数据类型的编程语言定义的映射规则。在实现这些规则时不需要使用特定的工具。

注意 : 软件供应商可以直接从 PDM 生成或手动创建数据结构,而不需要利用 IDL 作为中间格式。

4. FACE 数据模型建模语言元模型

FACE 数据模型语言由 EMOF ( 基本元对象设施 ) 元模型和一组 OCL ( 对象约束语言 ) 约束指定 。 FACE 数据建模语言的元模型对 FACE 数据建模语言进行了定义,包括如下部分:

 

简要说明如下:

DataModel :提供了数据模型建模的元素和关系,可以建模三种数据模型,包含 Conceptual DataModel 、 Logical DataModel 、 Platform DataModel 。

并提供三个数据模型的元模型:

Integration model :提供了数据模型元素之间集成的建模的元素和关系,如下图所示;

 

 

Tracibility model :提供了数据模型元素之间跟踪的建模的元素和关系,如下图所示;

 

UoP Model: 提供了 UoP 建模的元素和关系,如下图所示 :

 

如果希望了解 FACE 数据建模语言元模型详细信息,请浏览 《 模型示例: FACE 数据建模语言元模型 》

如果希望选用FACE架构建模工具,欢迎使用如下工具:

如果您希望了解更多信息:

  • 欢迎访问建模者频道 http://modeler.org.cn/
  • 也欢迎直接联系我们 zhgx@uml.net.cn ,010-62670969
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