O desenvolvimento de software baseado no paradigma Orientado a Objetos (OO) e baseado em componentes é uma realidade. Este trabalho trata de teste e validação dentro desse contexto. Observa-se que diversos trabalhos relacionados ao teste de programas OO vêm sendo desenvolvidos. Apesar de ser um ponto controverso, alguns pesquisadores consideram que critérios de teste desenvolvidos para o teste de programas procedimentais podem ser facilmente estendidos para o teste de programas OO, pelo menos para o teste de métodos. Ainda são poucas as iniciativas de estender critérios de fluxo de dados e critérios baseados em mutação, tradicionalmente utilizados no teste de programas procedimentais, para o teste de programas OO. O presente trabalho visa a contribuir na identificação e definição de recursos de teste e validação que possam ser utilizados no teste de programas OO, com ênfase nos critérios de teste baseados em fluxo de dados e em mutação, cobrindo as fases do teste de unidade e de integração. Além disso, para apoiar a aplicação desses critérios, é de fundamental importância o desenvolvimento de ferramentas automatizadas que permitam a realização de estudos comparativos e a transferência tecnológica para a indústria. Em suma, o presente trabalho traz contribuições teóricas, com a definição de critérios de teste; empírica, com a realização de estudos empíricos; e de automatização, com a definição e implementação de um ambiente integrado de teste e validação para programas OO. Exemplos são utilizados para ilustrar as idéias e ferramentas apresentadas neste trabalho. / The development of Object-Oriented (OO) and component-based software is a reality. This work investigates software testing and validation in this context. Several studies related with OO testing have been carried out. In spite of being a controversial point, some researchers state that the procedural testing criteria can be easily extended to OO program testing, for instance to the testing of methods. There are few initiatives aiming at applying data-flow and mutation-based criteria, traditionally used for procedural testing, to the test of OO programs. The present work aims at contributing to identify and define resources for OO program testing and validation, considering data-flow and mutation based testing criteria, involving the unit and integration testing phases. An integrated environment for testing and validation has been developed to support the application of these criteria. This environment provides means to comparative studies amongst the criteria and to technology transfer processes. This work provides contributions to the following testing perspectives: theoretical -- with the definition of testing criteria; empirical -- with the conduction of empirical studies; and to testing automation -- with the specification and implementation of an integrated environment for testing and validation of OO programs. Examples are provided to illustrate the ideas and tools presented in this work.

Les circuits intégrés devenant de plus en plus complexes, leur test demande des efforts considérables se répercutant sur le coût de développement et de production de ces composants. De nombreux travaux ont donc porté sur la réduction du coût de ce test en utilisant en particulier les techniques de compression de données de test. Toutefois ces techniques n'adressent que des coeurs numériques dont les concepteurs détiennent la connaissance de toutes les informations structurelles et donc en pratique n'adressent que le test de sous-blocs d'un système complet. Dans cette thèse, nous proposons tout d'abord une nouvelle technique de compression des données de test pour les circuits intégrés compatible avec le paradigme de la conception de systèmes (SoC) à partir de fonctions pré-synthétisées (IPs ou coeurs). Puis, deux méthodes de test des systèmes utilisant la compression sont proposées. La première est relative au test des systèmes SoC utilisant l'architecture de test IEEE 1500 (avec un mécanisme d'accès au test de type bus), la deuxième concerne le test des systèmes pour lesquels la communication interne s'appuie sur des structures de type réseau sur puce (NoC). Ces deux méthodes utilisent conjointement un ordonnancement du test des coeurs du système avec une technique de compression horizontale afin d'augmenter le parallélisme du test des coeurs constituant le système et ce, à coût matériel constant. Les résultats expérimentaux sur des systèmes sur puces de référence montrent des gains de l'ordre de 50% sur le temps de test du système complet. / While microelectronics systems become more and more complex, test costs have increased in the same way. Last years have seen many works focused on test cost reduction by using test data compression. However these techniques only focus on individual digital circuits whose structural implementation (netlist) is fully known by the designer. Therefore, they are not suitable for the testing of cores of a complete system. The goal of this PhD work was to provide a new solution for test data compression of integrated circuits taking into account the paradigm of systems-on-chip (SoC) built from pre-synthesized functions (IPs or cores). Then two systems testing method using compression are proposed for two different system architectures. The first one concerns SoC with IEEE 1500 test architecture (with bus-based test access mechanism), the second one concerns NoC-based systems. Both techniques use test scheduling methods combined with test data compression for better exploration of the design space. The idea is to increase test parallelism with no hardware extra cost. Experimental results performed on system-on-chip benchmarks show that the use of test data compression leads to test time reduction of about 50% at system level.

Este trabalho propõe um modelo de teste para programas concorrentes que utilizam memória compartilhada. O modelo é inovador em três aspectos principais: (1) tratar a sincronização e a comunicação de threads de forma separada, (2) considerar a sincronização decorrente da inicialização/finalização de threads, e (3) apresenta um método baseado em timestamps para determinar as comunicações exercitadas em uma dada execução do programa. Os critérios de cobertura existentes para programas concorrentes foram adaptados ao contexto de programas baseados no paradigma de memória compartilhada. A ferramenta chamada ValiPThread foi implementada neste trabalho para apoiar a aplicação do modelo e dos critérios definidos. Com essa ferramenta é possível criar sessões de teste que podem ser salvas, interrompidas e retomadas a qualquer momento. Também é possível adicionar e executar casos de teste, avaliando a cobertura do código fonte em relação aos critérios de teste. A implementação da ferramenta mostra que é possível instanciar o modelo proposto em um software que auxilie a atividade de teste no contexto de programas com memória compartilhada. O trabalho apresenta soluções significativas para os principais desafios impostos pela programação concorrente para a atividade de teste, destacando-se dentre eles: (1) desenvolvimento de novas técnicas de análise estática para analisar programas concorrentes no contexto de memória compartilhada; (2) testar aspectos cruciais à programação concorrente como: sincronização, comunicação e fluxo de dados; (3) reproduzir uma execução de maneira controlada; (4) mapeamento de critérios de teste já existentes para programas concorrentes com passagem de mensagem para o contexto de memória compartilhada; (5) projetar critérios de fluxo de dados para programas concorrentes, considerando variáveis compartilhadas e (6) desenvolvimento de uma ferramenta de apoio a essas atividades / This work presents a novel test model for shared memory concurrent programs. Some important new features in this model are: (1) analysis the communication and synchronization in an isolated manner, (2) examines the synchronization due the start and the finish of threads, and (3) employs a method based on timestamps to check the communication exercised for an execution of the program. The coverage criteria set defined for concurrent programs was adjusted to the shared memory programs. In this work, the tool ValiPThread was implemented to support the application of the test model and of the coverage criteria. This tool allows to create a test session that can be saved, stopped and resumed at any time. In this tool is also possible to add and to execute test cases, analyzing the source code coverage with respect to the coverage criteria. The new tool shows that is possible instance the proposed model in a software that supports the test activity in context of shared memory. This work presents solutions for the major challenges related to task of to test concurrent programs, such as: (1) develop new techniques to do static analyzes of shared memory programs; (2) test important aspects to concurrent programs such as like: synchronization, communication and data flow; (3) replay and deterministic re-execution; (4) adjust coverage criteria from the context of message passing concurrent programs to shared memory context; (5) design data flow criteria based on shared variables and (6) build a tool to support these activities

The mechanical and material properties of structural steel at elevated temperatures play an important role in structural fire design. The South African 350W and S355 structural steels are common in building structures with S355 slowly replacing the older 350W. The cost and feasibility of full scale fire tests are some of the causes for the lack of experimental data on the behaviour of steel structures when exposed to fire. Therefore excessively conservative design codes based on isolated laboratory experiments are used in practice which leads to increased material costs. Another area of concern with respect to building safety is the reusability of structural steels post fire exposure, which is not effectively addressed within these codes. This study aims to establish greater insight into structural fire design and simulation on which further research can be built. Experimental programs on the temperature dependent behaviour of these steel members loaded axially are conducted and compared with theory and the Eurocode 3 standard [1]. The reusability of steel exposed to fire and after being cooled down is investigated and compared to the findings by Outinen [2]. Further testing on material to determine the relationship between remaining life and hardness degradation after cooling down was conducted. Experimental data from various external studies are used to develop novel computer models using the finite element analysis software, SimXpert [3]. These are verified against the original data and compared to existing design codes. A parametric approach is used with these models to demonstrate the advantages of computer simulations in structural fire design. Different cross sections and slenderness ratios are evaluated for their susceptibility to buckling at elevated temperatures. The results of this study show that as temperature and exposure time increase the integrity of steel members decrease. The current design codes accurately predict the behaviour of isolated specimens but lack data on real situations where the specimen is part of a complex structure. It was found that steel members can be reused if their exposure temperature does not exceed 700°C, after which their strength can reduce to 90%. This temperature dependant behaviour was successfully modelled using basic computer simulations and then demonstrated the ease in which they can be used in place of experimental regimes. The parametric advantages of these simulations were demonstrated by predicting the effects of slenderness ratios and geometry cross sections on the buckling behaviour. / Thesis (M.Sc.)-University of KwaZulu-Natal, Durban, 2012.

Este trabalho propõe um modelo de teste para programas concorrentes que utilizam memória compartilhada. O modelo é inovador em três aspectos principais: (1) tratar a sincronização e a comunicação de threads de forma separada, (2) considerar a sincronização decorrente da inicialização/finalização de threads, e (3) apresenta um método baseado em timestamps para determinar as comunicações exercitadas em uma dada execução do programa. Os critérios de cobertura existentes para programas concorrentes foram adaptados ao contexto de programas baseados no paradigma de memória compartilhada. A ferramenta chamada ValiPThread foi implementada neste trabalho para apoiar a aplicação do modelo e dos critérios definidos. Com essa ferramenta é possível criar sessões de teste que podem ser salvas, interrompidas e retomadas a qualquer momento. Também é possível adicionar e executar casos de teste, avaliando a cobertura do código fonte em relação aos critérios de teste. A implementação da ferramenta mostra que é possível instanciar o modelo proposto em um software que auxilie a atividade de teste no contexto de programas com memória compartilhada. O trabalho apresenta soluções significativas para os principais desafios impostos pela programação concorrente para a atividade de teste, destacando-se dentre eles: (1) desenvolvimento de novas técnicas de análise estática para analisar programas concorrentes no contexto de memória compartilhada; (2) testar aspectos cruciais à programação concorrente como: sincronização, comunicação e fluxo de dados; (3) reproduzir uma execução de maneira controlada; (4) mapeamento de critérios de teste já existentes para programas concorrentes com passagem de mensagem para o contexto de memória compartilhada; (5) projetar critérios de fluxo de dados para programas concorrentes, considerando variáveis compartilhadas e (6) desenvolvimento de uma ferramenta de apoio a essas atividades / This work presents a novel test model for shared memory concurrent programs. Some important new features in this model are: (1) analysis the communication and synchronization in an isolated manner, (2) examines the synchronization due the start and the finish of threads, and (3) employs a method based on timestamps to check the communication exercised for an execution of the program. The coverage criteria set defined for concurrent programs was adjusted to the shared memory programs. In this work, the tool ValiPThread was implemented to support the application of the test model and of the coverage criteria. This tool allows to create a test session that can be saved, stopped and resumed at any time. In this tool is also possible to add and to execute test cases, analyzing the source code coverage with respect to the coverage criteria. The new tool shows that is possible instance the proposed model in a software that supports the test activity in context of shared memory. This work presents solutions for the major challenges related to task of to test concurrent programs, such as: (1) develop new techniques to do static analyzes of shared memory programs; (2) test important aspects to concurrent programs such as like: synchronization, communication and data flow; (3) replay and deterministic re-execution; (4) adjust coverage criteria from the context of message passing concurrent programs to shared memory context; (5) design data flow criteria based on shared variables and (6) build a tool to support these activities

O desenvolvimento de software baseado no paradigma Orientado a Objetos (OO) e baseado em componentes é uma realidade. Este trabalho trata de teste e validação dentro desse contexto. Observa-se que diversos trabalhos relacionados ao teste de programas OO vêm sendo desenvolvidos. Apesar de ser um ponto controverso, alguns pesquisadores consideram que critérios de teste desenvolvidos para o teste de programas procedimentais podem ser facilmente estendidos para o teste de programas OO, pelo menos para o teste de métodos. Ainda são poucas as iniciativas de estender critérios de fluxo de dados e critérios baseados em mutação, tradicionalmente utilizados no teste de programas procedimentais, para o teste de programas OO. O presente trabalho visa a contribuir na identificação e definição de recursos de teste e validação que possam ser utilizados no teste de programas OO, com ênfase nos critérios de teste baseados em fluxo de dados e em mutação, cobrindo as fases do teste de unidade e de integração. Além disso, para apoiar a aplicação desses critérios, é de fundamental importância o desenvolvimento de ferramentas automatizadas que permitam a realização de estudos comparativos e a transferência tecnológica para a indústria. Em suma, o presente trabalho traz contribuições teóricas, com a definição de critérios de teste; empírica, com a realização de estudos empíricos; e de automatização, com a definição e implementação de um ambiente integrado de teste e validação para programas OO. Exemplos são utilizados para ilustrar as idéias e ferramentas apresentadas neste trabalho. / The development of Object-Oriented (OO) and component-based software is a reality. This work investigates software testing and validation in this context. Several studies related with OO testing have been carried out. In spite of being a controversial point, some researchers state that the procedural testing criteria can be easily extended to OO program testing, for instance to the testing of methods. There are few initiatives aiming at applying data-flow and mutation-based criteria, traditionally used for procedural testing, to the test of OO programs. The present work aims at contributing to identify and define resources for OO program testing and validation, considering data-flow and mutation based testing criteria, involving the unit and integration testing phases. An integrated environment for testing and validation has been developed to support the application of these criteria. This environment provides means to comparative studies amongst the criteria and to technology transfer processes. This work provides contributions to the following testing perspectives: theoretical -- with the definition of testing criteria; empirical -- with the conduction of empirical studies; and to testing automation -- with the specification and implementation of an integrated environment for testing and validation of OO programs. Examples are provided to illustrate the ideas and tools presented in this work.

WEb Services constituem uma tecnologia emergente utilizada para disponibilização de serviços na Web. Devido aos complexos processos de negócio existentes, esses serviços são combinados para que operem seguindo um fluxo de trabalho. Esse processo é chamado de composição de Web Services. Como no processo de desenvolvimento de um software tradicional, a atividade de teste é fundamental no processo de desenvolvimento da composição de Web Services. Neste trabalho é proposta uma estratégia de teste para a composição de Web Services, em que especificações de composições são transformadas para um modelo de teste de programas paralelos baseados em passagem de mensagens. É proposto o conceito de grupos de elementos requeridos para melhorar a cobertura dos critérios. Uma ferramenta de apoio à estratégia de teste foi desenvolvida. Alguns estudos experimentais para avaliar a aplicabilidade da estratégia proposta também são apresentados. Além disso, é proposto um método que utiliza redes de Petri para eliminar sincronizações não-executáveis no envio e recebimento de mensagens / WEb Services constitute an emerging technology for deploying services in the Web. Due to the complex business processes, these services are combined to operate, following a workflow. This process is named Web Services Composition. As in the development process of a traditional software, the testing activity is fundamental in the development process of Web Services Composition. This work proposes a test strategy for Web Services Composition, in that composition specifications are transformed into a test model of message-passing parallel programs. The concept of required elements groups is proposed to improve the criteria coverage. A tool that supports the test strategy was developed. Some experimental studies for evaluating the applicability of proposed strategy are also presented. Furthermore, it presents a method that uses Petri Nets to eliminate non-executable synchronizations in the sending and receiving of messages

In this research, monotonic and cyclic tests on cold-formed steel shear walls sheathed with steel sheets on one side were conducted to (1) verify the published nominal shear strength for 18-mil and 27-mil steel sheets; and (2) investigate the behavior of 6-ft. wide shear walls with multiple steel sheets. In objective 1: this research confirms the discrepancy existed in the published nominal strength of 27-mil sheets discovered by the previous project and verified the published nominal strength of 18 mil sheet for the wind design in AISI S213. The project also finds disagreement on the nominal strength of 18-mil sheets for seismic design, which is 29.0% higher than the published values. The research investigated 6-ft. wide shear wall with four framing and sheathing configurations. Configuration C, which used detailing, could provide the highest shear strength, compared to Configurations A and B. Meanwhile, the shear strength and stiffness of 2-ft. wide and 4-ft. wide wall can be improved by using the seismic detailing.

O mecanismo de tratamento de exceções disponível em linguagens orientadas a objetos está sendo cada vez mais utilizado e representa cerca de 8% das linhas de código em programas escritos com linguagens de terceira geração, de acordo com algumas pesquisas. No entanto, este mecanismo está entre os menos compreendido pelos desenvolvedores e menos testado. A dificuldade de testar exceções aumenta na fase de teste de integração, porque exceções lançadas em um determinado nível e não tratadas podem subir na hierarquia de chamada. O uso de aspectos também pode introduzir novos tipos de defeitos, como por exemplo um adendo pode inserir lançamentos de exceções no programa sem que exista algum tratamento previsto para elas. Este trabalho apresenta uma proposta para testes de integração estrutural de fluxos de exceções de programas Java e AspectJ. Isto é feito propondo-se alterações na representação do fluxo de exceção no grafo de fluxo de controle integrado e propondo-se novos critérios baseados no fluxo de exceção. Além disso, essas propostas foram implementadas e geraram uma extensão da ferramenta chamada Ja-BUTi/AJ. Para avaliar a proposta deste trabalho, um estudo de caso e um experimento formal foram conduzidos. O estudo de caso teve como objetivo validar a extensão da JaBUTi/AJ desenvolvida e fazer uma avaliação inicial do custo de aplicação dos critérios propostos. O experimento formal realizou uma comparação entre as ferramentas JaBUTi/AJ e VITTAE no contexto do teste do fluxo de exceções. Ambos os estudos são apresentados e discutidos nesta dissertação / Exception handling mechanisms available in object-oriented languages have become increasingly used and account for about 8% of the lines of code in modern programs according to some empirical researches. Yet, this mechanism is among the least understood by programmers and the less tested. The difficulty of testing exceptions increases in the phase of integration testing (e.g. inter-class testing) because exceptions raised on a certain level and not handled can flow through the call hierarchy. Using aspects also cause other types of errors, e.g. an advice can insert exceptions not foreseen by the base program. This paper presents a proposal for structural integration testing of exception flows of Java and AspectJ programs. This is done by proposing changes to the classic control ow graph and by proposing new criteria based on the exception ow. Moreover, these proposals have been implemented in a tool named JaBUTi/AJ. To evaluate the proposal of this work, a case study and a formal experiment have been conducted. The case study had the objective of validating the JaBUTi/AJ extension developed and making a preliminary assessment of the cost to use the tool. The formal experiment made a comparison between the tools JaBUTi/AJ and VITTAE in the context of exception flow test. Both studies are presented and discussed in this dissertation

As atividades de validação, verificação e teste contribuem para melhorar a qualidade dos programas, independentemente do paradigma de programação utilizado. Erlang é um exemplo de linguagem funcional, e aspectos como: dados imutáveis, higher-order functions, lazy evaluation e pattern matching impõem restrições à atividade de teste estrutural de software, as quais requerem uma atenção especial do testador. A linguagem Erlang foi criada para o desenvolvimento de aplicações concorrentes, em tempo real e com tolerância a falhas. A aplicação da atividade de teste de software torna-se necessária para aplicações desenvolvidas em Erlang. Um mapeamento sistemático realizado identificou os trabalhos relacionados e também a identificação de falhas típicas encontradas em programas Erlang. O resultado do mapeamento evidenciou a falta de propostas que considerem as principais características de Erlang, incluindo uma ferramenta de teste que dê suporte à aplicação prática da atividade de teste. Esta lacuna foi considerada significativa. Foi proposto um conjunto de critérios de teste estruturais para verificar a cobertura de códigos em aplicações sequenciais e distribuídas de programas Erlang. Os critérios de teste exploram as possíveis falhas relacionadas à comunicação entre funções, comunicação entre processos, sincronização, concorrência, recursividade e tolerância a falhas. A definição dos critérios contou com o suporte de um modelo de teste para a obtenção das informações sobre o fluxo de controle, fluxo de dados e fluxo de comunicação de programas Erlang. O modelo estabeleceu 15 tipos de nós, 9 tipos de arestas e 5 tipos de usos de variáveis. Para apoiar a aplicação dos critérios, uma ferramenta de teste, chamada Valierlang, também foi implementada. A ValiErlang é composta por 5 módulos que realizam as seguintes etapas: análise estática, instrumentação do código fonte, geração do GFC, definição dos elementos requeridos, execução do código instrumentado, geração do rastro de execução e avaliação dos elementos cobertos e elementos não executáveis. Foi realizado um estudo experimental para verificar a aplicabilidade dos critérios de teste por meio da ValiErlang. Neste estudo foram utilizados seis programas com diferentes características, todas essenciais aos programas em Erlang. Com base nos resultados obtidos, foi possível comprovar que a abordagem contribui com o testador devido ao sucesso na aplicação dos critérios e também a eficácia dos critérios em revelar defeitos. E as etapas para o testador de software realizar a aplicação do teste estrutural, tem o apoio ferramental da ValiErlang. / The validation, verification and test activities contribute to improve the quality of the programs, independently of the used programing paradigm. Erlang is an example of functional language and aspects such as: immutable data, higher-order functions, lazy evaluation e pattern matching impose restrictions to the software structural testing activity, which require a special attention by the tester. The Erlang language was created for the development of concurrent applications, in real time and with fault tolerance. The application of the software testing activity becomes necessary for applications developed in Erlang. An executed systematic mapping identified the related works and the identification of typical failures found in Erlang programs. The result of the mapping highlighted the lack of proposals that consider the main features of Erlang, including a testing tool that supports the practical application of the testing activity. This gap was considered significant. A set of structural testing criteria was proposed to verify the coverage of codes in sequential and distributed applications in Erlang programs. The test criteria explore the possible failure related to the communication between functions, communication between processes, synchronization, concurrence, recursion and fault tolerance. The definition of the criteria had the support of a test model to obtain information about control flux, data flux, and communication flux of Erlang programs. The model established 15 types of nodes, 9 types of edges and 5 types of variable uses. To support the application of criteria, a testing tool called ValiErlang was also implemented. ValiErlang is composed of 5 modules that execute the following stages: static analysis, source code instrumentation, CFG generation, definition of the required elements, instrumented code execution, execution trace generation and evaluation of the covered and non-executable elements. An experimental study was executed to verify the applicability of the testing criteria by ValiErlang. In this study six programs with different characteristics were used. All characteristics were essential to the Erlang programs. Based on the obtained results, it was possible to prove that the approach contributes with the tester because of the success in the criteria application and the efficiency of the criteria in revealing defects. The stages for the testes to execute the structural test application have the support of the Erlang tool.