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CMMI是由卡内基．梅隆大学的软件过程研究所提出的一套软件过程评估与改进的模型，其根本目的是改进软件过程，有效地控制软件产品开发和管理的质量。软件过程改进的依据是软件过程度量的结果。PSM是一种信息驱动的软件度量的模型。它以机构具体信息需要为度量的出发点，以度量结果为信息产品，构建了一个具有实用性和特定适应性的度量过程。因此基于PSM理论的CMMI过程度量环境的研究及工具实现具有重要的理论意义和研究价值。本文首先介绍了软件过程度量的相关理论、分析了软件过程度量的实施流程、总结了标准软件过程的组成元素；针对当前通用的CMMI模型的使用没有针对性、度量的结果无法为评估所用、无法实现度量自动化工具等问题，结合PSM理论中的MIM和MPM模型，提出了一个针对CMMI3级过程域的软件过程度量模型PSM4CMMI，该模型主要包括MIM4CMMI和MPM4CMMI两个子模型，分别定义了软件过程度量的度量结构和实施流程：随后，在此模型下提出了一种基于时间Petri网的软件过程定义方法SP-TPetri，该方法包括了软件过程的图形表示和语言表示两个部分，图形表示使用户可以进行可视化的软件过程建模，语言表示让过程定义的图形结果可以在计算机中以通用格式表示，SP-TPetri使得复杂抽象的软件过程得到了形式化、无二义性的表示，通用的语言表示使得程序设计的高级语言可以直接对过程定义的结果进行处理，使度量自动化工具的实现成为可能。最后，本文利用PSM4CMMI模型的理论结合SP-TPetri方法，设计并实现了软件过程度量评估的工具原型系统SPMAS，为软件组织有效进行软件过程度量提供支持，帮助软件组织对软件过程的性能有一个量化的认识，从而达到软件过程改进的目的。该系统经过软件组织试用后效果良好。