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Barth, Michael (2008): Entwicklung und Bewertung zeitkritischer Softwaremodelle: Simulationsbasierter Ansatz und Methodik. Dissertation, LMU München: Faculty of Mathematics, Computer Science and Statistics
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Abstract

In der vorliegenden Arbeit wird eine Technik vorgestellt, die Software bereits aufgrund ihrer Modellbeschreibung in ihrem zeitlichen Verhalten bewertbar macht. Dazu wird eine Technik zur Beschreibung dynamischer Ausführungsmodelle für Zeitverhalten, sogenannte dynamische Performanz-Modelle, eingeführt. Ein Modellierungtechnik für Umgebungen wird beschrieben. Schließlich erlaubt die Definition einer zeitbehafteten Semantik die Bewertung einzelner Bearbeitungsabläufe. Mittels einer Petrinetzsemantik wird einerseits das Modellverhalten exakt festgelegt und andererseits ein Wohlgeformtheitsbegriff eingeführt, der einer späteren Werkzeugimplementierung dient. Die vorteilhaften technischen Eigenschaften dieses Entwurfes erlauben zudem eine Übersetzung aus UML-Aktivitätsdiagrammen. Anhand der Bewertung einzelner Abläufe wird das zeitliche Verhalten eines dynamischen Modells analysiert. Diese einzelnen Abläufe, sogenannte Szenarien, werden durch das Werkzeug bewertet. Jeweils ein Tripel aus einem dynamischen Modell, einem Szenario und einer passenden Umgebung läßt sich mit einen Zeitwert bewerten. Dynamischer Modelle können direkt aus UML-Aktivitätsdiagrammen erzeugt werden. Szenarien können graphisch editiert und Last- und Ressourcenmodellen aus Meßwerttabellen generiert werden. Die ermittelten Zeitwerte können dann graphisch aufbereitet und zur Beurteilung der dynamischen Eigenschaften herangezogen werden. Die hier entwickelten Modelle und eingesetzten formalen Spezifikationstechniken werden in der Werkzeugstudie vollständig gekapselt und müssen vom Werkzeuganwender nicht beherrscht werden. Somit stellt diese Arbeit auch ein Musterbeispiel für den Software-Entwurf unter Einbeziehung formaler Methoden dar.

Abstract

This book introduces a new technology to access performance properties of software based on its design artifacts. A technology of description of performance models and a technique of environment description is introduced. Finally time assessment of single runs is defined by a time semantics. A Petri nets semantics is introduced to grant a specific dynamic behaviour at one hand, and on the other hand the semantics grants a well formedness that is helpful for a later tool implementation. The advantageous semantics design allows a translation from UML activity graphs. One analyses temporal behaviour by assessment of distinct runs of the dynamic model. These runs are called \textit{scenarios} and are evaluated in a simulation environment. Each tuple of a dynamic model, a scenario and an simulation environment defines a distinct execution time. Dynamic performance models can be translated direct from UML activity diagrams. Scenarios cab be developed graphically. Load and ressource models can be generated based on measurement tables. Obtained results can be edited graphically and can be utilised for the assessment of the models dynamic behaviour. All models introduced in this approach are completely capsuled by the toolbench case study and need not to be handled by the user. Hence this approach represents also a paradigm for a modern software enigineering utilising formal methods.