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在过去的几年中，嵌入式系统越来越多地用于安全关键型应用，这些应用一旦发生故障可能会造成严重后果。这些系统的设计是一个复杂的过程，需要集成硬件和软件中的常见设计方法，以满足这些安全关键型应用的功能和非功能要求。设计模式为常见的重复设计问题提供了抽象解决方案，已广泛应用于软件和硬件领域。在本文中，设计模式的概念被应用于安全关键型嵌入式系统的设计中。构建了一个设计模式目录来支持安全关键型嵌入式系统的设计。该目录包括一组硬件和软件设计模式，涵盖了常见的设计问题，例如处理随机和系统故障、安全监控和序列控制。此外，该目录还提供了一个决策支持组件，该组件支持根据可用资源和适用模式的要求为特定问题选择合适模式的决策过程。由于非功能性需求是安全关键嵌入式系统设计中的一个重要方面，因此这项工作侧重于将非功能性属性的含义集成到现有的设计模式概念中。提出了一种用于安全关键嵌入式应用程序设计方法的模式表示，包括表示设计模式对系统非功能性需求的影响和副作用的字段。考虑的需求包括安全性、可靠性、可修改性、成本和执行时间。安全性和可靠性是安全关键应用程序设计中应提供的主要非功能性要求。因此，提出了可靠性和安全性评估方法来显示使用所考虑的设计模式时可以实现的相对安全性和可靠性改进。此外，使用基于蒙特卡罗的模拟方法来说明所提出的评估方法，该方法可以比较不同的设计模式对安全性和可靠性的影响。
安全关键嵌入式系统的设计模式
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