ResumoO uso crescente de sistemas complexos exige cada vez mais um maior investimento de recursos no desenvolvimento de software para garantir a confiabilidade dos mesmos. Para lidar com esta complexidade, abordagens composicionais podem ser utilizadas no desenvolvimento de sistemas de software, possibilitando a integração e a reutilização de componentes existentes. Entretanto, a fim de garantir o sucesso desta abordagem, é essencial confiar no comportamento dos componentes e, além disso, nos sistemas que são desenvolvidos utilizando essa estratégia, uma vez que falhas podem ser introduzidas se a composição não assegurar propriedades importantes. Problemas podem surgir quando dois ou mais componentes são integrados pela primeira vez. Esta situação é ainda mais relevante quando um grupo de componentes trabalha em conjunto a fim de executar determinadas tarefas, especialmente em aplicações críticas, onde podem surgir problemas clássicos, como livelock. Esta tese de doutorado apresenta uma estratégia local para garantir ausência de livelock, por construção, em sistemas síncronos modelados com a notação padrão de CSP. A nossa técnica é baseada na análise local das mínimas sequências que levam o processo CSP ao seu estado inicial. O uso de técnicas locais evita a explosão do espaço de estados gerado pela integração dos componentes. A verificação destas condições locais utilizam metadados que permitem armazenar resultados parciais das verificações, reduzindo o esforço durante a análise. A abordagem proposta também pode ser aplicada para verificar ausência de livelock em modelos que realizam comunicações assíncronas. Neste caso, analisamos o modelo de componentes BR I C , cujo comportamento dos componentes é representado por um processo CSP. A fim de realizar esta verificação, consideramos duas versões para BR I C : BR I C * , o qual realiza composições assíncronas através de buffers finitos, e BR I C ∞ no qual a assincronicidade é realizada através de buffers infinitos.Estas duas abordagens foram analisadas porque a possibilidade de introduzir livelock em sistemas assíncronos depende diretamente da finitude do buffer. As técnicas propostas para garantir ausência de livelock em CSP e BR I C foram avaliadas através de três estudos de caso: o escalonador de Milner e duas variações do jantar dos filósofos. Uma versão apresenta um sistema livre de livelock, e a outra apresenta um sistema com livelock. Neste estudo, avaliamos a nossa abordagem em comparação com outras duas técnicas para verificação de ausência de livelock, a análise global tradicional do FDR e a análise estática de livelock do SLAP. Este estudo comparativo demonstra que a nossa estratégia pode ser aplicada como uma alternativa para a verificação de ausência de livelock em grandes sistemas.Palavras-chave: Desenvolvimento baseado em componentes; Métodos Formais; Ausên-cia de livelock, Análise local. 1 AbstractThe use of increasingly complex applications is demanding a greater investment of resources in software development to ensure that applications are safe...

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Robotic systems have applications in many real-life scenarios, ranging from household cleaning to critical operations. RoboChart is a graphical language for describing robotic controllers designed specifically for autonomous and mobile robots, providing architectural constructs to identify the requirements for a robotic platform. It also provides a formal semantics in CSP. RoboChart has a probabilistic operator ( P ) but no associated probabilistic CSP semantics. When P is used, currently a non-deterministic choice (⊓) is used as semantics; this is a conservative semantics but it does not allow the analysis of stochastic properties. In this paper we define the semantics of the operator P in terms of the probabilistic CSP operator ⊞. We also show how this augmented CSP semantics for RoboChart can be translated into the PRISM probabilistic language to be able to check stochastic properties.

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Highlights• Livelock freedom analysis for CSP can scale using local and compositional techniques.• The approach avoids the traditional explicit state-space exploration of the system. • The strategy is based on a local analysis of the shortest event sequences (traces) that represent a recursive behaviour in the CSP model. • We provide evidence of the efficiency of the proposed approach. AbstractThe success of component-based techniques for software construction relies on trust in the emergent behaviour of the compositions. Here, we propose an efficient correct-by-construction technique for building livelock-free CSP models. Its verification conditions are based on a local analysis of the shortest event sequences (traces) that represent a recursive behaviour in the CSP model. This affords significant gains in performance in model checking. We evaluate our strategy based on models of the Milner's scheduler and the dining philosophers.or to report an inconclusive result. This approach is implemented in SLAP [9]. 13 We present a technique based on a local analysis, in which we can iden-14 tify livelock situations when compositions are being performed, predicting, by 15 construction, global property based on known local properties of the compo-16 nents [1]. Our strategy aims at reducing complexity for verifying the absence 17 of divergence, especially comparing with the approach in [9]. We illustrate our 18 technique based on models of the Milner's scheduler and the dining philosophers, 19 and show that it outperforms both FDR4 and SLAP. In cases in which livelock 20 Email address: madiel@ppgsc.ufrn.br (M. S. Conserva Filho)