[論文レビュー] Software (Re-)Engineering with PSF

Bob Diertens|ArXiv.org|Dec 18, 2007

Advanced Software Engineering Methodologies参考文献 14被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、ソフトウェア再工程およびアーキテクチャ仕様のためのプロセス仕様形式（PSF）の使用を示しており、ToolBus協調アーキテクチャを用いてPSFコンパイラを再構築する応用を示している。PSFにおいてコンポーネントおよびそれらの相互作用をモデル化することで、著者らはアーキテクチャ仕様を抽出し、並列コンパイラを構築し、シミュレーションおよびアニメーションによる検証を実施した。その結果、PSFは複数の抽象化レベルにわたりモジュラーで解析可能かつ可視化可能なシステム設計を可能にするという有効性が示された。

ABSTRACT

This paper investigates the usefulness of PSF in software engineering and reengineering. PSF is based on ACP (Algebra of Communicating Processes) and as some architectural description languages are based on process algebra, we investigate whether PSF can be used at the software architecture level, but we also use PSF at lower abstract levels. As a case study we reengineer the compiler from the Toolkit of PSF.

研究の動機と目的

• PSFが複数の抽象化レベル、特にシステムアーキテクチャとコンポーネント協調においてソフトウェア工学および再工程にどのように有用であるかを評価すること。
• PSFが複雑なシステムの協調およびコンポーネント相互作用をモデル化することで、アーキテクチャ記述言語（ADL）として機能できるかどうかを調査すること。
• PSFライブラリを用いてToolBusアプリケーションとして仕様化することで、既存のコンパイラの再工程を実証すること。
• アーキテクチャ仕様の活用とPSFコンポーネントの再利用により、並列コンパイラの構築を可能にすること。
• 検証およびステークホルダーとのコミュニケーションを目的として、シミュレーションおよびアニメーションを用いたアプローチの検証

提案手法

• ToolBusの内部構造を表すPSFライブラリを定義し、データ型、変換関数、ツールアダプタおよびツール-ToolBus間の通信プリミティブを含める。
• PSFライブラリを用いてPSFコンパイラをToolBusアプリケーションとして仕様化し、解析、正規化、コンパイル段階のプロセスをモデル化する。
• PSFのシミュレーションおよびアニメーション機能を活用して、プロセス間の相互作用および通信フローの検証と可視化を実施する。
• PSFの仕様からアーキテクチャ仕様を抽出し、並列コンパイラの設計を支援する。
• Perlを用いて並列コンパイラを実装し、複数の解析および正規化プロセスの協調にToolBusを活用する。
• 既存のPSF仕様および実装を再利用して並列版を構築し、整合性およびモジュラリティを確保する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 PSFはソフトウェア再工程において、アーキテクチャ的および実装的レベルの両方で効果的に使用可能か？
• RQ2 PSFがToolBus協調モデルと組み合わせられた場合、どの程度アーキテクチャ記述言語（ADL）として機能できるか？
• RQ3 PSFとToolBusの使用が、仕様の再利用およびモジュラリティを通じて並列コンパイラの開発をどの程度支援するか？
• RQ4 ネイティブ実装と比較して、ToolBusによる協調処理の性能オーバーヘッドはどの程度か？
• RQ5 PSFのシミュレーションおよびアニメーション機能は、複雑なシステム動作の検証およびステークホルダーの理解をどの程度効果的に支援するか？

主な発見

• PSFによるコンパイラ仕様、ならびにそれらのToolBusベースの協調処理を含め、明確なアーキテクチャモデルが抽出可能であり、並列バージョンの設計を効果的に導くことができた。
• 並列コンパイラは元のToolBusベースのバージョン（M1: 11.6秒 vs. 12.8秒）よりも高い性能を示したが、通信オーバーヘッドのためネイティブPSFコンパイラに比べて速くはならなかった。
• M4構成では、並列コンパイラがネイティブPSFコンパイラを上回った（11.6秒 vs. 12.8秒）、通信コストが管理可能な範囲にある場合、並列化の恩恵が実際に得られることを示している。
• PSFのシミュレーションおよびアニメーション機能により、プロセス間の相互作用に対する深い洞察が得られ、静的コードや仕様のレビューだけでは得られない理解が著しく向上した。
• PSFのモジュラーかつパラメータ化された性質により、コンポーネント仕様の有効な再利用が可能となり、最小限の再作業で並列コンパイラの構築が可能になった。
• PSFにおけるToolBusライブラリにより、協調ロジックとコンポーネント動作の間に明確な分離がなされ、柔軟で拡張可能なシステム設計を支援した。