Pataricza András

Átírás

1 Kihívások, ipari és kutatási irányok Pataricza András Design for trust Mérés Paraméterezés Szimuláció Specifikáció Transzformáció Tervezési spec. spec. Teljesség, Ellentmondásmentesség Optimalizálás Partícionálás Verifikáció Bonyolultság? Hardware szintézis Hibamodelezés, Budapesti tesztelés Műszaki Gazdaságtudományi Egyetem Kommunikáció szintézis modell & tesztelés Ütemezés Mobil, ad-hoc, nagyméretű Software szintézis SOA Benchmarking, adatfeldolgozás 2 adatfeldolgozás Kutatás 3 1

2 Európai partnereink 4 DECOS Dependable Components and Systems (8M ) Megbízható, integrált beágyazott rendszerek Célterület Autóipar Repülőgép-ipar Ipari folyamatszabályozás Modell-alapú fejlesztés Formális ellenőrzés 5 DECOS 6 2

3 DECOS Célkitűzés Kevesebb hw egység Integrált felépítés Csökkentett költségek Megbízható működés Hibatűrő rendszerek Eszközök Domain-specifikus modellezés Modell-vezérelt tervezés Automatikus kódgenerálás 7 DECOS - résztvevők Ipari partnerek AUDI, Airbus, EADS, Infineon, Hella, TTTech, Fiat, Profactor, Hella, Liebherr Kutatóközpontok ARC Seibersdorf SP Swedish Test & Res. Inst. Egyetemek TU Vienna, TU Darmstadt, TU Hamburg, Uni Kassel, Uni Kiel, BME-MIT 8 Network of excellence Budapest UTE (HG) City U. (UK) TU Darmstadt (DE) Deep Blue Srl (IT) France Telecom R&D (FR) IBM Research GmbH (CH) Institut Eurecom (FR) IRISA (FR) IRIT (FR) LAAS-CNRS (FR) Lisbon U. (PT) Newcastle U. (UK) Pisa U. (IT) Qinetiq (UK) Roma U. La Sapienza (IT) Ulm U. (DE) Vytautas Magnus U. (LT) 9 3

4 Network of excellence Euro-tanterv, oktatás, közös doktoranduszképzés hallgató és kutatócsere 10 HideNets Highly Dependable IP-based networks and services EU kutatási projekt (össz. 4 M ) Partnerek: Fujitsu-Siemens Telenor Carmeq GmbH Twente Institute Aalborg University LAAS-CRNS University of Lisboa Universitá di Firenze 11 HideNets Végponttól végpontig terjedő megbízható megoldás tervezése elosztott alkalmazások, mobil környezet számára Tipikus alkalmazás: car2car környezet Szerepünk: tervezési metodika tesztelési módszerek S1 válasz Ad hoc tartomány kérés S2 S3 kérés válasz Infrastruktúra tartomány 12 4

5 DESEREC Dependable Security by Enhanced Reconfigurability 9M Célkitűzés: ellenálló és öngyógyító IT infrastruktúra formálisan megalapozott rekonfigurációs mechanizmusok Alapkoncepció: újrakonfigurálás különböző időskálákon hibák és támadások hasonlósága 13 DESEREC- résztvevők Ipari partnerek THALES Communications AEM TORINO Distribuzione RENFE OTE Hellenic Telecommunications Organization EADS Defense and Security Systems Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft mbh Communications Research Centre Canada Intracom Trusted Logic 14 DESEREC A cél eljárások és eszközök kifejlesztése kritikus rendszerek újrakonfigurálás alapú ellenállóságának optimalizálására:, modellezés, tervezés, Formális validáció és verifikáció, szimuláció 15 5

6 DESEREC Szerepünk: matematikai, integrált modellezés Infrastruktúra, incidensek menedzsment Incidensek hatásterjedési e Rekonfigurációs tranziensek e modellfeldolgozás és modellkonszolidáció VIATRA2 modelltranszformációs keretrendszer 16 SENSORIA Software Engineering in Service-Oriented Overlay Computers EU kutatási projekt (össz. 8.1 M EUR, 7 ország) 17 SENSORIA Szolgáltatás-orientált rendszerek Üzleti (banki) alkalmazások E-learning Mobil alkalmazások Global computer Erőforrások: hálózati rendszerek szolgáltatásai Virtuális gép saját utasításkészlettel Modell alapú fejlesztés és formális ellenőrzés A grid utáni technológiák kifejlesztése 18 6

7 SAFEDMI SAFEDMI Safe Driver-Machine Interface for ERTMS Automatic Train Control (2M ) Biztonságos vonatvezetői kezelőfelület az egységes európai vasúti hálózathoz Szoftver karbantartás rádiós hálózaton Projekt partnerek: Ansaldo Signal, Genova, Olaszország CNR Institute of Information Science, Pisa, Olaszország AZD, Prága, Csehország Aalborg University, Dánia 19 SAFEDMI bemutatás 20 Distributed, equipment Independent environment for Advanced avionic Applications (DIANA) Skysoft Portugal Alenia Aeronautica Aonix Dassault Aviation Embraer NLR Alenia Sia Universität Karlsruhe 21 7

8 Tervezés munkamenete Követelmény modell terv = Platform független modell Automatikus Architektúra terv PSM= Platform specifikus modell Kód 22 Modell vezérelt architektúra (MDA) Klasszikus Grafikus programozás Szöveges specifikáció Programozás Rendszermodell Rajzos funkció modell leképezés Architektúra modell Kódgenerálás Automatikus 23 Példa UML diagram: TV távirányító On Off Image Sound off Standby Show SoundOn on txt txt snd mute out in Videotext SoundOff out Disconnected 24 8

9 Munkafolyamat PSM Kód Tranzició Validáció Verifikáció Integráció 25 Cél: alapvető funkciók és működési körülmények Szakértői tevékenység és nem funkcionális követelmények Szabványok Nagymértékben újrahasznosítható Szakterület specifikus Kimenet: algoritmus Kevéssé (volt) szabványos

10 28 El kell foglalni Kijevet, Moszkvát 29 PSM Cél: részletes algoritmustervezés Nem automatizálható Szakértő (csoportos) tervezés Fogalmi készlet: szakterületspecifikus Igényli a nyelvi támogatást Újrafelhasználhatóság: tervezési minta Cél: az implementálandó egységek teljes specifikációja Funkció-komponens leképezés Felüről lefelé és lentről felfelé Optimalizás Automatizálható Komponensválasztás, -integráció és újrahasznosítás Tervező nyelv: Komponens Hardver SW 30 10

11 Munkafolyamat PSM A dijon-i gyalogezred megindul 31 PSM Kód Cél: SW kód + HW terv Nagymértékben automatizálható Hatékonyság? Erős technológiafüggés Kód szintű újrahasznosítás RAS Funkció Beillesztés feltételei 32 PSM Kód 33 11

12 Ellenőrzés Nyitott kérdések helyesség Specifikáció modell Mennyiségi teljesség ellentmondásmentesség felhasználói követelményeknek megfelelés Specifikációnak megfelelés idõhatárok teljesítmény átbocsátóképesség Nemfunkcionális Mennyire bízhat meg igazolhatóan a Méréstechnika felhasználó és Információs Rendszerek a Tanszék rendszerben? Hibatûrés Mennyiségi hibamodellezés hibahatás elemzése rendelkezésreállás megbízhatóság 34 HW SW Ellenőrzés Jót tervezünk? Jól tervezünk? PSM Kód Tranzició Validáció Verifikáció Integráció 35 Ellenőrzés PSM Tesztelés vs. formális módszerek Részben automatizálható Erős dokumentációs kényszer Korlátos újrafelhasználhatóság Kód Verifikáció Integráció Tranzició Validáció 36 12

13 Tervezési hiba lappangása PSM Kód Tranzició Validáció Verifikáció Integráció 37 Gyors tervezési hibadetektálás lépésenkénti verifikáció PSM Kód Verifikáció Verifikáció Integráció Tranzició Validáció 38 Gyors tervezési hibadetektálás lépésenkénti validáció PSM Kód Tranzició Validáció Sok aspektusú Verifikáció vizsgálat Biztonság Integráció Megbízhatóság Teljesítmény 39 Hibaszimuláció 13

14 Gyors tervezési hibadetektálás támogatása modellezéssel PSM Kód Verifikáció Verifikáció Integráció Tranzició Validáció 40 Megközelítés Alkalmazás Modell ( vagy PSM) Modell transzformáció Terv módosítás Hiányosságok listája Matematikai Matematikai modell Analízis 41 A munkamenet UML modell Szolgáltatásbiztonság Matematikai modell 42 14

15 MDD vs. termelékenység és minőség A modellezés hatása a ráfordításokra és a termékminőségre Költség és minőségbecslés Személyi Skálafaktorok Platform Termék Becslés COCOM O Projekt Ráfordítás (mérnökhónap) Hibák száma NagyonAlacsony Alacsony Nominális Magas NagyonMagas ExtraMagas 44 Költség Tervezés Ráfordítás (mérnökhó) 100% 42% 11% MDA Formális MDA 7% 45 15

16 Hiba- és detektálási valószínűség Tervezés P(Hiba) P(Hibaszökés) MDA 18% 100 % 57% 0,3 0,3 0,07 0,3 0,3 0,07 0,3 0,3 0,07 MDA 11,5% 0,07 0,03 46 Minőségjavulás Hiba a termékben/ 1000 kódsor Traditional UML MDA MDA+formal Implementation 4,2 2, Design 4,4 2,2 1,6 0,1 Requirements 2,2 1,3 1 0,1 Implementation Design Requirements 47 Az igéret automatikus termelékenység +1 nagyságrend Intelligens integráció garantált tervezési +1,5 hibamentesség nagyságrend optimalizált mûködés folyamat szolgáltatásbiztonság 48 16

17 Mennyire elterjedt az ipari gyakorlatban? Technológiai felmérés? R. Nass: Annual study uncovers the embedded market Embedded Systems Design 50! A fejlődés mozgatórugói! R. Nass: Annual study uncovers the embedded market Embedded Systems Design

18 ! Fejlesztők igényei R. Nass: Annual study uncovers the embedded market Embedded Systems Design 52 Modern rendszerfejlesztési munkafolyamat Rendszer modellek Platform modellek Analízis modellek Teszt modellek Analízis eszközök Alkalmazás Tesztkörnyezet 53 Modellezési nyelvek A hatékony modellezés speciális, szakterület specifikus nyelvet igényel 18

19 Metamodellezés definíciója Egy adott szakterület fogalmainak gyűjteménye Modell: a valós világ jelenségeinek absztrakciója A metamodell a modell tulajdonságait fogja át a modell fogalomkészlete A fogalmak kapcsolata Szokásos megjelenés XM Egy modell konform a metamodelljével ~ egy program konform a programnyelv nyelvtanával 55 Modellezési nyelv hierarchia Specializáció: a szakterületi fogalomkészlet nyelve Beágyazás: szabványos eszközök használata UML alapnyelv SysML Szakterület Specifikus nyelv 56 OMG Systems Modeling Language (OMG SysML) ARTiSAN, BAE, Boeing, Deere & Company, EADS Astrium, Gentleware, I-Logix, IBM, International Council on Systems Engineering, Israel Aircraft Industries, Lockheed Martin Corporation, Mentor Graphics, Motorola, Inc., National Institute of Standards and Technology, Northrop Grumman, oose Innovative Informatik GmbH, PivotPoint Technology, Raytheon Company, Sparx Systems, Telelogic AB, THALES 57 19

20 OMG Systems Modeling Language (OMG SysML) Általános célú rendszerfejlesztési nyelv 58 SysML- fizikai mennyiségek bevezetése a metamodellbe 59 UML bővítések 60 20

21 Tipikus SysML diagrammok 61 SysML- követelmény csomag metamodellje

22 /marked 64 Kulcsproblémák Nyelvtervezés a technológia alapeleme Adatcsere XML séma nem jó!!! Metamodellezés A szakterület specifikus nyelv tervezési hatékonyságot és minőséget javít Eszköztámogatás 65 Transzformációk A hatékony tervezés támogatásának kulcseleme 22

23 Munkafolyamat PSM Kód Sok modell Fúzió Transzformáció Verifikáció Integráció Tranzició Validáció 67 A VIATRA keretrendszer VIsual Automated model TRAnsformations általános MT keretrendszer a MT, mint szoftver technológia teljes életciklusát támogatja Cél: modellezési nyelvek közötti (és nyelveken belüli = szimuláció) automatikus, programvezérelt átalakítás Megvalósítás: egy domain-specifikus nyelv mögé rejtett formális matematikai módszerek segítségével. 68 A VIATRA2 transzformációs keretrendszer Eclipse keretrendszer VIATRA 2.0 Modell transzformációs betét Forrás Source metamodel VPM Metamodellező mag Xform. rules Target metamodel Source syntax Transformer plug-in generator Target syntax Source file (XML) Platform specific transformer plug-in Target file (Text) Modeling environment for the application designer 69 23

24 Összefoglalás Sikertörténet the metamodel developed is a beauty the ontology based checking is a breaktrough Mi tudjuk: ez a technológia így használhatatlan az iparban, ahogy van, DE Reméljük nem úgy használhatatlan, ahogy van Folytatás Európai egységes beágyazott platform Biztonságtanúsítás, tesztelés, formális ellenőrzés Benchmarking 70 Kérés Nem zárt technológia, hanem nyitott Úrafelhasználható, adaptálható részmegoldások Megnyitó (Dr. Péceli Gábor) Kihívások, ipari és kutatási irányok (Dr. Pataricza András) Technológiai áttekintés (Dr. Csertán György) Szünet A DECOS fejlesztési környezet (Dr. Csertán György) Kérdések és válaszok Ebéd Modell alapú tervezés (Dr. Csertán György) Korszerű fejlesztő környezetek (Ráth István) Biztonság-vezérelt automatikus architektúra szintézis (Balogh András) Szünet Automatikus kódgenerálás (Pintér Gergely) Beépített diagnosztika (Bokor Péter) Megfelelőség tanúsítása modell alapon (Dr. Polgár Balázs) Zárszó (Dr. Pataricza András) Kötetlen beszélgetés 72 24