A linguagem síncrona RS é destinada ao desenvolvimento de sistemas reativos. O presente trabalho tem como objetivo criar meios que facilitem o uso da linguagem RS no projeto e implementação desses sistemas, permitindo que, à partir da especificação de um sistema reativo, seja realizada a sua implementação de forma automática. Deste modo, a linguagem RS é utilizada para a descrição do comportamento de um sistema em um alto nível de abstração, antes de serfeitas a decomposição do sistema em componentes de software ou hardware. A implmentação do protótipo do sistema computacional dedicado é obtida através de uma síntese automática desse modelo de alto nível. Foram implementados geradores de código que utilizam o código objeto fornecido pelo compilador da linguagem RS. Os geradores fazem a tradução para a linguagem C, para a linguagem JAVA, ou para a linguagem de descrição de hardware VHDL. A partir da síntese desses códigos poderá ser obtida a implementação do sistema em um micrcoomputador comercial, em um microcomputador Java de dedicado (ASIP Java), ou em um hardware de aplicação específica (ASIC). Foram realizados estudos de caso representativos dos sistemas reativos embaraçados e de tempo rel. Estes estudos de caso serviram para validar os geradores de código bem como para analisar o uso da linguagem RS no projeto e implementação desses sistemas.

A linguagem síncrona RS é destinada ao desenvolvimento de sistemas reativos. O presente trabalho tem como objetivo criar meios que facilitem o uso da linguagem RS no projeto e implementação desses sistemas, permitindo que, à partir da especificação de um sistema reativo, seja realizada a sua implementação de forma automática. Deste modo, a linguagem RS é utilizada para a descrição do comportamento de um sistema em um alto nível de abstração, antes de serfeitas a decomposição do sistema em componentes de software ou hardware. A implmentação do protótipo do sistema computacional dedicado é obtida através de uma síntese automática desse modelo de alto nível. Foram implementados geradores de código que utilizam o código objeto fornecido pelo compilador da linguagem RS. Os geradores fazem a tradução para a linguagem C, para a linguagem JAVA, ou para a linguagem de descrição de hardware VHDL. A partir da síntese desses códigos poderá ser obtida a implementação do sistema em um micrcoomputador comercial, em um microcomputador Java de dedicado (ASIP Java), ou em um hardware de aplicação específica (ASIC). Foram realizados estudos de caso representativos dos sistemas reativos embaraçados e de tempo rel. Estes estudos de caso serviram para validar os geradores de código bem como para analisar o uso da linguagem RS no projeto e implementação desses sistemas.

A linguagem síncrona RS é destinada ao desenvolvimento de sistemas reativos. O presente trabalho tem como objetivo criar meios que facilitem o uso da linguagem RS no projeto e implementação desses sistemas, permitindo que, à partir da especificação de um sistema reativo, seja realizada a sua implementação de forma automática. Deste modo, a linguagem RS é utilizada para a descrição do comportamento de um sistema em um alto nível de abstração, antes de serfeitas a decomposição do sistema em componentes de software ou hardware. A implmentação do protótipo do sistema computacional dedicado é obtida através de uma síntese automática desse modelo de alto nível. Foram implementados geradores de código que utilizam o código objeto fornecido pelo compilador da linguagem RS. Os geradores fazem a tradução para a linguagem C, para a linguagem JAVA, ou para a linguagem de descrição de hardware VHDL. A partir da síntese desses códigos poderá ser obtida a implementação do sistema em um micrcoomputador comercial, em um microcomputador Java de dedicado (ASIP Java), ou em um hardware de aplicação específica (ASIC). Foram realizados estudos de caso representativos dos sistemas reativos embaraçados e de tempo rel. Estes estudos de caso serviram para validar os geradores de código bem como para analisar o uso da linguagem RS no projeto e implementação desses sistemas.

Atividades de teste no desenvolvimento de sistemas Reativos são de grande relevância, bem como a disponibilidade de ferramentas que apóiem essas atividades, pois falhas nesses sistemas podem causar graves conseqüências econômicas e/ou sociais. A Análise de Mutantes tem sido explorada no teste de especificações do aspecto comportamental de Sistemas Reativos baseadas em Máquinas de Estados Finitos, Statecharts e Redes de Petri. Este trabalho tem como objetivo a implementação da Proteum-RS/ST, que apóia o teste de especificações Statecharts baseada na Análise de Mutantes. Dessa forma, fornecem-se subsídios para se investigar a adequação de critérios tradicionalmente usados no teste de programas, como a Análise de Mutantes, no teste de especificações de Sistemas Reativos, em particular no contexto de especificações baseadas em Statecharts.

Atividades de teste no desenvolvimento de sistemas Reativos são de grande relevância, bem como a disponibilidade de ferramentas que apóiem essas atividades, pois falhas nesses sistemas podem causar graves conseqüências econômicas e/ou sociais. A Análise de Mutantes tem sido explorada no teste de especificações do aspecto comportamental de Sistemas Reativos baseadas em Máquinas de Estados Finitos, Statecharts e Redes de Petri. Este trabalho tem como objetivo a implementação da Proteum-RS/ST, que apóia o teste de especificações Statecharts baseada na Análise de Mutantes. Dessa forma, fornecem-se subsídios para se investigar a adequação de critérios tradicionalmente usados no teste de programas, como a Análise de Mutantes, no teste de especificações de Sistemas Reativos, em particular no contexto de especificações baseadas em Statecharts.

Este trabalho propõe a extensão do critério Análise de Mutantes, originalmente desenvolvido para o teste de programas, para sua aplicação no teste de especificações do aspecto comportamental de Sistemas Reativos. Esses sistemas constituem hoje um componente fundamental em várias atividades humanas e, em geral, falhas nos mesmos podem envolver grandes riscos a vida ou ao patrimônio. Isso toma imprescindível um maior rigor no processo de desenvolvimento e, em particular, na atividade de teste, que é fundamentalmente baseada em simulação, não fornecendo critério que avalie essa atividade de forma quantitativa. A proposta aborda a aplicação da Análise de Mutantes na validação de especificações de Sistemas Reativos baseadas em três técnicas formais, que possuem apoio gráfico, mais utilizadas para este fim: Máquinas de Estados Finitos, Redes de Petri e Statecharts. Para a aplicação do critério nesse contexto, estabeleceu-se um paralelo entre os níveis de programa e de especificação, quanto as suas hipóteses básicas do programador competente e do efeito de acoplamento. Foram definidos os operadores de mutação para cada uma das três técnicas consideradas, além de critérios de mutação alternativa que visam a minimização no custo de aplicação do critério. Foram realizados, manualmente, dois experimentos com o objetivo de validar os mecanismos propostos. Um deles foi aplicado em Máquinas de Estados Finitos e o outro, em Redes de Petri. Os resultados mostram evidências do aspecto complementar do critério Análise de Mutantes em relação as formas disponíveis de teste de especificações existentes na literatura. Apresenta-se também um protótipo da ferramenta Proteum-RSIFSM que apóia a aplicação da Análise de Mutantes em Máquinas de Estados Finitos e discute-se a instanciação dessa ferramenta para apoiar a aplicação do critério nos contextos de Statecharts e Redes de Petri / Reactive Systems are a fundamental component in severa1 activities and failures in these systems may cause risks to life or financia1 losses. Thus, the development process and particularly the test activity must be carried on with extreme care. This work proposes the use of Mutation Analysis - a technique originally proposed at program level testing - in the context of testing and validation of specifications of Reactive Systems; three graphical techniques are considered: Finite State Machines, Petri Nets and Statecharts. Currently, the test of such specifications is mainly based on simulation. The relevance of a test adequacy assessment criterion for such activity has been recognized by many researchers and practitioners and constitutes the objective of this work. The application of Mutation Analysis in this context is based in the assumption that the basic hypothesis valid to the program level - the hypothesis of the competent programmer and coupling effect also hold to the specification level. Mutation operators are defined for the three specification techniques. Also, alternative criteria were defined aiming at reducing the cost of application of Mutation Analysis in this context. Two experiments were manually conducted in order to validate the proposed ideas. The results show evidences of the complementary aspects among existent methods and Mutation Analysis for testing specifications of Reactive Systems. A prototype of Proteum-RSIFSM, a to01 to support Mutation Analysis for Finite State Machines is presented and its extensions to Statecharts and to Petri Nets are discussed

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-03-14T21:19:45Z No. of bitstreams: 1 PAULO GUILHERME SILVA DE GOÉS - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2016..pdf: 2059035 bytes, checksum: 422a69768c36f09a757f3e56b6dd7eb0 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-14T21:19:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PAULO GUILHERME SILVA DE GOÉS - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2016..pdf: 2059035 bytes, checksum: 422a69768c36f09a757f3e56b6dd7eb0 (MD5) Previous issue date: 2016-11-07 / CNPq / As aplicações de novas metodologias para análise e otimização de sistemas reativos podem ser consideradas como fatores decisivos para o crescimento e a consolidação de um dado processo industrial. Vários estudos demonstram que quando fundamentações termodinâmicas, especialmente a segunda lei, são inseridas na metodologia de análise e otimização de processos químicos, melhores resultados são obtidos. Tal fato ocorre devido a capacidade da segunda lei da termodinâmica de mensurar, através da entropia, a tendência de a energia fluir em uma direção particular para que uma distribuição de energia mais uniforme seja alcançada. Tornando-se, assim, a entropia, uma propriedade de fundamental importância na análise de tais processos. Entretanto, apesar do crescente desenvolvimento destas metodologias, observa-se uma carência nos indicadores que comprovam a melhoria do sistema em estudo, isto é, falta um indicador que consiga de maneira simples e objetiva identificar a direção do estado ótimo de operação. Portanto, este trabalho teve por objetivo o desenvolvimento de um índice de desempenho entrópico para aplicação em sistemas reacionais, o qual está fundamentado na termodinâmica clássica, em especial no conceito da máxima entropia. Tal indicador utiliza o conceito básico da máxima entropia para indicar o quão eficientemente se processou uma determinada reação química, de modo a atingir a máxima produtividade do produto de principal interesse econômico, e consequentemente, a mínima entropia do sistema final. Para ilustrar o desempenho do índice desenvolvido, utilizou-o como parâmetro para a escolha do melhor estado de operação em três estudos de casos. Através do índice desenvolvido, pode-se de maneira simples afirmar qual é a melhor condição de operação, para comprovar tal premissa um conjunto de indicadores clássicos são utilizados de maneira auxiliar. Os resultados indicam ser o índice consistente, eficiente e relevando ainda o quão afastado o processo se encontra da sua condição ótima, além de ser de fácil aplicação. / The applications of new methodologies for analysis and optimization of reactive systems can be considered as decisive factor for the growth and consolidation of a given industrial process. Several studies demonstrate that when thermodynamics fundamentals, especially the second law, are inserted in the methodology of analysis and optimization of chemical process, better results are obtained. This is due to the ability of the second law of thermodynamics to measure, through entropy, the tendency for energy to flow in a particular direction so that a more uniform energy distribution is achieved. Thus, entropy becomes a property of fundamental importance in the analysis of such process. However, despite the growing development of these methodologies, there is a lack indicators that prove the improvement of the system under study, that is, an indicator that simply and objectively identifies the direction of the optimal operating state is lacking. Therefore, the objective of this work was the development of an entropic performance index for application in reactional systems, which is based on classical thermodynamics, especially in the concept of maximum entropy. This indicator uses the basic concept of maximum entropy to indicate how efficiently a given chemical reaction has been processed in order to achieve the maximum productivity of the product of primary economic interest and consequently, the minimum entropy of the final system. To illustrate the performance of the develop index, it was used as a parameter for choosing the best state of operation in three case studies. Through the developed index, one can easily state which is the best operating condition, to prove this premise a set of classic indicators are used in a auxiliary way. The results indicate that the index is consistent, efficient and also reveals how far the process is from its optimal condition, besides being easy to apply.

Este trabalho propõe a extensão do critério Análise de Mutantes, originalmente desenvolvido para o teste de programas, para sua aplicação no teste de especificações do aspecto comportamental de Sistemas Reativos. Esses sistemas constituem hoje um componente fundamental em várias atividades humanas e, em geral, falhas nos mesmos podem envolver grandes riscos a vida ou ao patrimônio. Isso toma imprescindível um maior rigor no processo de desenvolvimento e, em particular, na atividade de teste, que é fundamentalmente baseada em simulação, não fornecendo critério que avalie essa atividade de forma quantitativa. A proposta aborda a aplicação da Análise de Mutantes na validação de especificações de Sistemas Reativos baseadas em três técnicas formais, que possuem apoio gráfico, mais utilizadas para este fim: Máquinas de Estados Finitos, Redes de Petri e Statecharts. Para a aplicação do critério nesse contexto, estabeleceu-se um paralelo entre os níveis de programa e de especificação, quanto as suas hipóteses básicas do programador competente e do efeito de acoplamento. Foram definidos os operadores de mutação para cada uma das três técnicas consideradas, além de critérios de mutação alternativa que visam a minimização no custo de aplicação do critério. Foram realizados, manualmente, dois experimentos com o objetivo de validar os mecanismos propostos. Um deles foi aplicado em Máquinas de Estados Finitos e o outro, em Redes de Petri. Os resultados mostram evidências do aspecto complementar do critério Análise de Mutantes em relação as formas disponíveis de teste de especificações existentes na literatura. Apresenta-se também um protótipo da ferramenta Proteum-RSIFSM que apóia a aplicação da Análise de Mutantes em Máquinas de Estados Finitos e discute-se a instanciação dessa ferramenta para apoiar a aplicação do critério nos contextos de Statecharts e Redes de Petri / Reactive Systems are a fundamental component in severa1 activities and failures in these systems may cause risks to life or financia1 losses. Thus, the development process and particularly the test activity must be carried on with extreme care. This work proposes the use of Mutation Analysis - a technique originally proposed at program level testing - in the context of testing and validation of specifications of Reactive Systems; three graphical techniques are considered: Finite State Machines, Petri Nets and Statecharts. Currently, the test of such specifications is mainly based on simulation. The relevance of a test adequacy assessment criterion for such activity has been recognized by many researchers and practitioners and constitutes the objective of this work. The application of Mutation Analysis in this context is based in the assumption that the basic hypothesis valid to the program level - the hypothesis of the competent programmer and coupling effect also hold to the specification level. Mutation operators are defined for the three specification techniques. Also, alternative criteria were defined aiming at reducing the cost of application of Mutation Analysis in this context. Two experiments were manually conducted in order to validate the proposed ideas. The results show evidences of the complementary aspects among existent methods and Mutation Analysis for testing specifications of Reactive Systems. A prototype of Proteum-RSIFSM, a to01 to support Mutation Analysis for Finite State Machines is presented and its extensions to Statecharts and to Petri Nets are discussed

A Linguagem RS é destinada a programação de núcleos reativos centralizados. Tais núcleos são responsáveis por toda a lógica de um sistema reativo, manipulando os sinais de entrada, realizando as reações e gerando os sinais de saída. Sendo sua idéia inicial tratar apenas processos centralizados, não houve a preocupação com a distribuição. Este trabalho tem como principal objetivo apresentar os aspectos introduzidos de uma nova versão para a Linguagem e para o Compilador RS, que possibilitam a execução de programas distribuídos. Além da possibilidade de execução de sistemas reativos distribuídos, foi acrescentado à Linguagem RS extensões já previstas na sua criação, como sinais inibidores, regras de exclusão mútua e concomitância, a possibilidade de disparo de mais de uma regra em um mesmo instante e a limpeza léxica do código fonte RS. As modificações incorporadas nesta nova versão da linguagem, foram efetivadas através de um novo compilador, chamado de Compilador RS 5.0. O protótipo implementado oferece a geração de três formatos de código: o formato padrão da linguagem RS (os autômatos e as regras correspondentes), códigos na linguagem C para a simulação dos autômatos (tanto para programas distribuídos quanto não-distribuídos) e arquivos no formato portável OC, que é um formato de código objeto padrão para as linguagens reativas. Para a distribuição e implementação da Linguagem RS foi necessária a criação de um novo núcleo de comunicação do MDX, que é responsável pela comunicação dos autômatos RSD. Este núcleo é dividido em três partes. A primeira trata da definição de um modelo formal com as mudanças necessárias para que a linguagem RS consiga trabalhar de forma distribuída, a segunda mostra o projeto do novo núcleo MDX e a terceira apresenta a implementação em C e MDX dos autômatos gerados pelo Compilador RS 5.0. Por fim, exemplos de aplicação desta nova linguagem são apresentados, onde podem ser vistos a importância e o acréscimo proporcionado por este trabalho tanto à linguagem RS quanto à programação de sistemas reativos síncronos. / The RS language is intended to the programming of centralized reactive kernels. Such kernels are responsible for the logic of a reactive system, manipulating the input signals, carrying through the reactions and generating the output signals. Being its initial idea to treat only centered processes, it did not have the concern with the distribution. The main objective of this work is to describe the process of creation of a new version for the Language and Compiler RS, that make possible the execution of distributed programs. Beyond the possibility of execution distributed reactive systems, it was added to RS language foreseen extensions already in its creation, as inhibiting signals, rules of manual exclusion and concurrence, the possibility of detonation of more than a rule in one exactly instant and the lexical cleanness of the RS code source. The modifications incorporated in this new version of the language, had been accomplished through a new compiler, called Compiler RS 5.0. The implemented archetype offers the generation of three formats of code: the standard format of RS language (the corresponding automatons and rules), codes in the language C for the simulation of the automatons and archives in OC portable format, that is a object format code standard for the reactive languages. For the distribution and implementation of Language RS was necessary the creation of a new kernel of communication of the MDX, that is responsible for the communication of RSD automatons. It is divided in three parts. The first one deals with the definition of a formal model that defines the necessary changes so that RS language obtains to work of distributed form, the second shows the design of new MDX kernel and third presents the implementation in C and MDX of the automatons generated for Compiler RS 5.0. Finally, examples of application of this new language are presented, where the importance and the proportionate upgrade for this work to RS language how to the programming of synchronous reactive systems can in such a way be seen.

A Linguagem RS é destinada a programação de núcleos reativos centralizados. Tais núcleos são responsáveis por toda a lógica de um sistema reativo, manipulando os sinais de entrada, realizando as reações e gerando os sinais de saída. Sendo sua idéia inicial tratar apenas processos centralizados, não houve a preocupação com a distribuição. Este trabalho tem como principal objetivo apresentar os aspectos introduzidos de uma nova versão para a Linguagem e para o Compilador RS, que possibilitam a execução de programas distribuídos. Além da possibilidade de execução de sistemas reativos distribuídos, foi acrescentado à Linguagem RS extensões já previstas na sua criação, como sinais inibidores, regras de exclusão mútua e concomitância, a possibilidade de disparo de mais de uma regra em um mesmo instante e a limpeza léxica do código fonte RS. As modificações incorporadas nesta nova versão da linguagem, foram efetivadas através de um novo compilador, chamado de Compilador RS 5.0. O protótipo implementado oferece a geração de três formatos de código: o formato padrão da linguagem RS (os autômatos e as regras correspondentes), códigos na linguagem C para a simulação dos autômatos (tanto para programas distribuídos quanto não-distribuídos) e arquivos no formato portável OC, que é um formato de código objeto padrão para as linguagens reativas. Para a distribuição e implementação da Linguagem RS foi necessária a criação de um novo núcleo de comunicação do MDX, que é responsável pela comunicação dos autômatos RSD. Este núcleo é dividido em três partes. A primeira trata da definição de um modelo formal com as mudanças necessárias para que a linguagem RS consiga trabalhar de forma distribuída, a segunda mostra o projeto do novo núcleo MDX e a terceira apresenta a implementação em C e MDX dos autômatos gerados pelo Compilador RS 5.0. Por fim, exemplos de aplicação desta nova linguagem são apresentados, onde podem ser vistos a importância e o acréscimo proporcionado por este trabalho tanto à linguagem RS quanto à programação de sistemas reativos síncronos. / The RS language is intended to the programming of centralized reactive kernels. Such kernels are responsible for the logic of a reactive system, manipulating the input signals, carrying through the reactions and generating the output signals. Being its initial idea to treat only centered processes, it did not have the concern with the distribution. The main objective of this work is to describe the process of creation of a new version for the Language and Compiler RS, that make possible the execution of distributed programs. Beyond the possibility of execution distributed reactive systems, it was added to RS language foreseen extensions already in its creation, as inhibiting signals, rules of manual exclusion and concurrence, the possibility of detonation of more than a rule in one exactly instant and the lexical cleanness of the RS code source. The modifications incorporated in this new version of the language, had been accomplished through a new compiler, called Compiler RS 5.0. The implemented archetype offers the generation of three formats of code: the standard format of RS language (the corresponding automatons and rules), codes in the language C for the simulation of the automatons and archives in OC portable format, that is a object format code standard for the reactive languages. For the distribution and implementation of Language RS was necessary the creation of a new kernel of communication of the MDX, that is responsible for the communication of RSD automatons. It is divided in three parts. The first one deals with the definition of a formal model that defines the necessary changes so that RS language obtains to work of distributed form, the second shows the design of new MDX kernel and third presents the implementation in C and MDX of the automatons generated for Compiler RS 5.0. Finally, examples of application of this new language are presented, where the importance and the proportionate upgrade for this work to RS language how to the programming of synchronous reactive systems can in such a way be seen.