[論文レビュー] Verification of Concurrent Engineering Software Using CSM Models

Jerzy Mieścicki, Mikołaj Baszun+2 more|arXiv (Cornell University)|Apr 20, 2017

Model-Driven Software Engineering Techniques参考文献 2被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、同期エラーを防止するために、並列工学ソフトウェアの検証手法を提示する。この手法は、状態遷移図モデリング、CSM（並列状態機械）への変換、形式的解析、コード生成を統合しており、検証済みの正しさ保証を備えた新しい並列CASEツールを用いて、信頼性の高い並列工学システムの開発を可能にする。

ABSTRACT

An engineering design process may involve software modules that can executed concurrently. Concurrent modules can be very easily subject to some synchronization errors. This paper discusses verification process for such engineering software. We present a method for verification that requires several steps. First, the state diagram models are constructed that describe the design iterations and interactions with the designer. Next, the state diagram models are transformed into concurrent state machines (CSM). After that, the CSM models are analyzed in order to verify their correctness. In this phase, the modifications are performed in necessary. In the last phase the code is generated. The tools to support our method can be called new concurrent CASE tools. Using these tools the engineering software can be created that is verified for correctness in respect to concurrent execution.

研究の動機と目的

• 並列工学ソフトウェアモジュールにおける同期エラーを解消すること。
• 工学設計における並列ソフトウェアの体系的検証プロセスを構築すること。
• 形式的モデリング手法を用いて、構築時に正しさを保証する並列工学アプリケーションの作成を可能にすること。
• モデルベースの検証とコード生成を支援する新しい並列CASEツールを導入すること。

提案手法

• 設計の反復とデザイナーの相互作用を表現するために、状態図モデルを構築する。
• 状態図を並列状態機械（CSM）に変換して形式的解析を実施する。
• CSMモデルの形式的検証を実施し、論理的不整合や同期リスクを特定・是正する。
• 検証結果に基づいてCSMモデルに必要な修正を加える。
• 検証済みのCSMモデルから、正しく構築されたコードを生成する。
• 新しい並列CASEツールを活用して、開発および検証の全プロセスを支援する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 並列工学ソフトウェアを形式的に検証することで、同期エラーを防止する方法は何か？
• RQ2 並列設計プロセスと人間の相互作用を正確に表現できるモデリングアプローチは何か？
• RQ3 状態図を体系的にCSMに変換する方法は何か？
• RQ4 並列状態機械モデルにおける正しさを保証する形式的解析技術は何か？
• RQ5 検証済みのCSMモデルを信頼性高く、正しいソフトウェア実装にコンパイルする方法は何か？

主な発見

• 本手法は、検証に適した形式的CSMモデルに設計プロセスモデルを成功裏に変換できる。
• CSMモデルの形式的解析により、実装前に論理的不整合や同期リスクを検出できる。
• 検証プロセス中にCSMモデルに対する修正が加わることで、システムの正しさと信頼性が向上する。
• モデリング、解析、コード生成の統合により、検証済みの並列ソフトウェアが得られる。
• 本アプローチにより、実行時エラーを低減できる「構築時に正しさを保証する」工学ソフトウェアの開発が可能になる。
• 新しい並列CASEツールの活用により、組み込み検証機能を備えた開発ライフサイクルがスムーズに実現される。