Outils pour la conception formelle des systèmes concurrents

Outils pour la conception formelle des systèmes concurrents

Dr. Djamel Eddine SAIDOUNI

Maître de conférence & Maître de recherche Laboratoire LIRE

Département d’informatique Faculté des sciences de l’ingénieur Université Mentouri de Constantine

E-mail : [email protected] Tel : 072629238

Plan



Systèmes réactifs (SRs)



Conception hiérarchique des SRs



Vérification formelle des SRs



Approche comportementale



Approche de test formel



Notion de conformité



Algorithme MRCP



Sémantique du vrai parallélisme

Environnement

Systèmes réactifs

 Un système réactif est un système capable d’interagir avec l’environnement à travers des points d’interaction.

 Chaque interaction du système change son état.

État 0

État 1 a

b c A l’état 0, l’interaction sur a est possible

A l’état 1, l’interaction sur a n’est plus possible

Systèmes réactifs

 Exemple : Machine à café _p ^c _M ^t _r

M p

p

c r

r t

G1 p

i p

i t c

M

G3

i r

i r

p i

p i

t c

M

G2

i r r

i

Systèmes réactifs



Du point de vue de l’environnement, G1 et G2 offrent le même comportement.



De ce même point de vue, les

comportements de G1 et G2 diffèrent

avec celui de G3.

Méthodologie de conception

Spécification S0

Spécification Sn

Spécification Sn+1

Implémentation

Raffinement

Besoins utilisateur Contraintes

environnementales

Contraintes conceptuelles Cahier de charges

Nature des interactions Vérification

Résultat

Décisions

Problème du test de la réalisation

Spécification formelle finale écrite dans un

modèle de spécification (Exp: RdP, LOTOS, ...)

Réalisation du système. Accessible uniquement à travers des points d’interaction

Ensemble de tests Génération

Application

Méthodologie de conception



La trajectoire de conception consiste en un nombre d’étapes de conception d’un même système qui diffèrent par le niveau

d’abstraction. On distingue 3 phases :

 La phase architecturale : formalisation des besoins informels. L’architecture doit être définie en terme de comportement observable (Boite noire).

 La phase d’implémentation

 La phase de réalisation : réalisation d’un système dans un environnement réel.

Outils pour la conception formelle

 Modèle de spécification formelle : Le modèle de spécification doit posséder une syntaxe et une sémantique permettant d’exprimer le comportement architectural du système de

manière naturelle. Un tel modèle doit avoir les caractéristiques suivantes:

 L’interaction est une notion intrinsèque

 Composition

 Distribution

 Communication

 Formalisme mathématique

 Supporter les contraintes conceptuelles

 Interactions atomiques ou non

 Les occurrences des interactions sont aléatoires ou obéissent à des lois de probabilité, ... etc

Outils pour la conception formelle

 Raffinement de spécifications : On distingue deux méthodes de raffinement de spécifications

 Raffinement par transformation de parties de la spécification (Méthodologie de conception LOTOSPhere)

 Approche par de raffinement d’actions : Dans cette

approche, toute action (interaction) est vue comme étant l’abstraction d’un processus. Dans ce cas le raffinement consiste en le remplacement de certaines actions de la spécification Sn par leur processus correspondant dans la spécification Sn+1. La sémantique sous-jacente doit

supporter ce concept.

Outils pour la conception formelle



Vérification : La validation du système conçu consiste à montrer que son implémentation est conforme à sa spécification. On distingue deux approches :

 Approche boite blanche : La spécification et

l’implémentation sont deux structures entièrement et librement exploitables.

 Approche boite noire : Appelée traditionnellement

test

Spécification formelle



Modèles de spécification formelle



Langages



Modèles algébriques



Réseaux de Petri



Modèles sémantiques du parallélisme



Types de sémantiques



Types de modèles sémantiques

Modèles de spécification formelle

Algébriques Langages Réseaux de Petri

•CCS (Milner:79)

•CSP (Hoar:85)

•ACP (Bergstra:85)

•LOTOS (Bolognesi et Brinksma : 87)

•RT-LOTOS (Courtiat, Camargo et Saidouni:93)

•ET-LOTOS (Leduc et Dantine : 93)

•D-LOTOS (Saidouni et

•Estelle

•Maude (Logique de réécriture)

•Mobile Maude

•Real Time Maude

•Places/Transitions

•Prédicat

•Colorés

•Algébriques

•Bien formés

•Temporel

•Temporisé

•Temporisés stochastiques

•Temporisés stochastiques

Modèles de spécification formelle

La diversité des modèles de spécification est une conséquence de:

•Les écoles : Chaque école défend l’approche qu’elle juge meilleure

•Les contraintes conceptuelles :

•Prise en compte des durées d’actions

•Prise en compte des contraintes temporelles (attente, latence, urgence ... etc.)

•Prise en compte de lois d’occurrence des événement (processus stochastiques)

L’utilisation d’un modèle donné et la prise en compte de contraintes conceptuelles (temps, durée, .. etc.)  L’utilisation d’un modèle sémantique approprié.

Modèles sémantiques du parallélisme



Types de sémantiques : La définition

de la sémantique d’un modèle de

spécification peut être donnée de

quatre manières différentes dont

chacune est utile dans une des phases

de conception ou d’utilisation du modèle

de spécification. Ces types de

sémantiques sont :

Types de sémantiques



Sémantique informelle : C’est la première étape pour la définition de la sémantique du modèle de spécification. Cette sémantique exprime, dans un langage naturel, la sémantique de chaque construction (opérateurs, expressions, ...etc.) du modèle de spécification.

Exemple : Etant donnés que A et B dénotent

deux processus, l’expression A ||| B dénote

que les processus A et B sont en parallèles

Types de sémantiques

 Sémantique opérationnelle : C’est un ensemble de règles qui décrit de manière formelle l’interprétation pas à pas de toute spécification par la machine. Cette sémantique intéresse plus particulièrement les personnes désireux d’implanter le modèle de spécification (Construction d’un compilateur).

 Sémantique axiomatique : C’est un ensemble d’équations qui exprime les propriétés des opérateurs du modèle de spécification.

Exemple : A ||| (B ||| C) = (A ||| B) ||| C

Ce type de sémantique intéresse plus particulièrement les utilisateurs du modèle de spécification.

Types de sémantiques

 Sémantique dénotationnelle : Définie par le choix d’un domaine d’interprétation et la donnée d’une fonction

d’interprétation sur ce domaine de l’ensemble des termes appartenant aux modèle de spécification (Expressions de comportement)

Expressions de Comportements Domaine d’interprétation

S [[S]]

[[ . ]]

Modèles sémantiques du parallélisme

Modèles d’entrelacement Modèles temporisés et stochastiques

Modèles de non entrelacement

•Arbres de synchronisation

•Systèmes de transitions étiquetées

•Arbres de refus

•Graphes de refus

•Arbres d’acceptance

•Automates temporisés

•Automates temporisés avec des durées d’actions

•Chaînes de Markove

Modèles d’ordre partiel Modèles de vrai parallélisme

•Arbres causaux

•Arbres causaux dynamiques

•STEC

•Systèmes de transitions asynchrones

•Structures d’événements

•Arbres maximaux