In real-time software, not only computation errors but also timing errors can cause system failures, which eventually result in significant physical damages or threats to human life. To efficiently guarantee the timely execution of expected functions, it is necessary to clearly specify and formally verify timing requirements before performing detailed system design. In this paper, we propose a systematic procedure for transforming and integrating timing scenarios into a Petri net-based model: Modular TER nets. And we provide a static analysis technique for checking inconsistencies and conflicts among timing constraints. Although our approach is based on the Modular TER nets, users only focus on describing timing requirements in the scenario concepts, since the detailed transformation and integration procedures based on Petri nets are hidden to users. By analyzing the generated formal model, users can easily check the timing inconsistencies among requirements before designing and implementing a system.
On the other hand, with the expected benefit of reusability and extensibility, component technology has been gradually applied to developing industrial applications including real-time systems. However, most of component-based approaches applied to real-time systems lack in a systematic and rigorous approach to specifying and verifying timing requirements at an earlier development stage. This thesis also proposes a component-based approach to specifying and verifying timing requirements for real-time systems in a systematic and compositional manner. We first describe behaviors of the constituent components including timing requirements in UML diagrams, and then translate the UML diagrams into Modular TER nets, an extension of TER nets, to perform timing analysis in a compositional way. The merit of the proposed approach is that the specification and analysis results can be reused and independently maintained.
실시간 시스템은 시스템의 정확한 결과뿐 아니라 결과를 생성하는 시간 특성이 매우 중요한 시스템으로서 비록 정확한 계산 결과가 나온다고 할지라도 정해진 시간 내에 결과를 내어 놓지 못하면 치명적인 결과를 야기할 수 있다. 최근 통신망과 컴퓨터 성능의 향상은 다양한 분야에서 분산처리 기술의 적용을 가능하게 하였으며 real-time CORBA과 같은 실시간 분산처리 플랫폼의 등장은 실시간 처리 분야에서 분산 처리 기술을 적용 가능하게 하였다. 실시간 분산처리 컴퓨팅 환경에서 시스템의 응답은 플랫폼 상에서 동작하고 있는 컴포넌트들의 상호작용으로 이루지기 때문에 컴포넌트의 특성을 고려하지 않은 실시간 시스템 개발방법으로는 개발이 어려우며 실시간 분산 시스템을 위한 컴포넌트 기반 개발 방법이 필요하다.
현존하는 컴포넌트 기반 개발 방법은 재사용성 및 확장성 등 많은 장점을 가지는 개발 방법으로서 이미 많은 분야에서 사용하고 있는 방법이지만, 컴포넌트 및 컴포넌트 상호 장용과 관련된 시간 응답 특성을 표현하고 분석할 수 있는 특성이 부족하다. 시간 제약을 만족하는 시스템의 응답을 도출하기 위해서는 개발 초기부터 시간 특성을 명쾌하게 기술하고 검정할 수 있는 정형화된 방법과 시스템의 개발 과정에서 도출되는 컴포넌트 관련 모델 들 사이의 시간 특성을 분석할 수 있는 정형화된 방법이 필요하다.
본 논문에서는 실시간 분산시스템의 개발 때 주어지는 요구사항에 나타나는 시간 제약의 특성 분석과 시스템의 개발이 진행됨에 따라 도출되는 컴포넌트 관련 모델들 사이의 시간 동작 특성을 분석하는 체계적 기법을 제안하였다. 이 과정은 크게 두 부분으로 이루어져있다. 첫 째 부분은 사용자 요구사항에 존재하는 시간 제약 사항의 문제점을 시스템 개발 초기 단계에서 찾고 분석하여 주어진 시간 제약 사이에 충돌이 없는 실시간 요구사항 명세를 만드는 체계적 과정으로 구성되어 있으며, 두 번째 과정은 컴포넌트 개발 방법에서 도출되는 컴포넌트의 행위 모델, 컴포넌트 사이의 상관관계 모델 및 외부 컴포넌트 모델에서 다양하게 나타나는 시간 제약을 표현하고 그 들 사이의 시간 특성을 검증할 수 있는 점진적 분석 기법을 제안하였다. 또한 본 논문에서는 사용자의 요구사항에 포함된 시간 제약을 효과적으로 모델링 할 수 있고, 컴포넌트 개발 방법론에서 도출되는 모델에서 나타나는 시간 제약 특성을 일관성 있고 효과적으로 나타낼 수 있는 정형 기법으로서 Modular TER nets를 제안 하였다. Modular TER nets의 기본 모듈은 각각의 시나리오 또는 각각의 컴포넌트에 대응하며, 논리적으로 합쳐진 모듈의 집합 전체 시스템을 모델 함으로써 확장성, 변화의 지역화, 추적성 및 재사용성이 우수함을 보였다.
