Μοντελοποίηση Και Επαλήθευση Προδιαγραφών Ενσωματωμένων Συστημάτων

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διατριβής είναι η μελέτη των ενσωματωμένων συστημάτων, δηλαδή πολύπλοκα ψηφιακά συστήματα που έχουν ως βασικά τους στοιχεία προγραμματιζόμενα υπολογιστικά μέσα και συνιστούν είτε τμήμα ενός μεγαλύτερου συστήματος που αλληλεπιδρά με τον άνθρωπο ή με άλλα φυσικά συστήματα που πολλές φορές επιτελούν κρίσιμες από άποψη ασφάλειας λειτουργίες. Κατά τη σχεδίαση και κατασκευή των ενσωματωμένων συστημάτων ιδιαίτερη βαρύτητα δίνεται στην επαλήθευσή τους ώστε να ελεγχθεί εάν η βασική σχεδίαση μπορεί να οδηγήσει στην κατασκευή συστήματος που ικανοποιεί συγκεκριμένες προδιαγραφές λειτουργίας. Η διατριβή αυτή προσπάθησε να συμβάλλει στην αποτελεσματικότητα της καθιερωμένης συστηματικής μεθοδολογίας που εφαρμόζεται για την επαλήθευση ενσωματωμένων συστημάτων. Ειδικότερα, προτείνονται βελτιώσεις για την καλύτερη αυτοματοποίηση της δημιουργίας του τυπικού μοντέλου ενός ενσωματωμένου συστήματος. Στη συνέχεια προτείνεται ένας νέος φορμαλισμός μοντελοποίησης που συνδυάζει διακριτές και συνεχούς χρόνου καταστάσεις. Πιο συγκεκριμένα επεκτείνεται ο φορμαλισμός των χρονικών αυτομάτων και των υβριδικών αυτομάτων έτσι ώστε να καταστεί δυνατή η μοντελοποίηση συστημάτων που ενσωματώνονται σε περιβάλλοντα διακριτής και μη γραμμικής συμπεριφοράς που δεν καλύπτονται από τους προταθέντες μέχρι τώρα τύπους χρονικών και υβριδικών αυτομάτων. Για τη βελτίωση της μεθοδολογίας επαλήθευσης των προδιαγραφών προτείνεται ένας οδηγός επιλογής του φορμαλισμού περιγραφής του μοντέλου ανάλογα με τον τύπο του υπό μελέτη συστήματος και η εισαγωγή ενός νέου βήματος στο οποίο εκτιμάται η πολυπλοκότητα του χώρου καταστάσεων του μοντέλου. Τέλος, εισάγεται ένας νέος αλγόριθμος αναζήτησης καταστάσεων που αντιστοιχούν στις επιθυμητές προδιαγραφές σε μοντέλα που δημιουργούνται με τους προτεινόμενους φορμαλισμούς. Από την εφαρμογή των προτεινόμενων αλλαγών σε τέσσερις αντιπροσωπευτικές εφαρμογές ενσωματωμένων συστημάτων προκύπτει η επιβεβαίωση της εφαρμοσιμότητας της προτεινόμενης μεθοδολογίας καθώς και η αποτελεσματικότητα των προτεινόμενων βελτιώσεων.