Statecharts는 복잡한 Reactive System의 행위적인 부분을 가시적으로 명세하는데 효과적이다. CCS에 근간을 둔 ACSR은 실시간 시스템을 명세하기 위하여 시간, 우선순위, 자원의 개념을 추가하여 엄격한 명세가 가능하다. 본 논문에서는 Statecharts와 ACSR의 공통점과 차이점을 보이고, 동기적인 시간을 적용한 Statecharts를 ACSR로 변환할 수 있음을 보인다. 또한, 변환된 ACSR에 공유자원에 대한 명세를 추가함을 보인다.
Statechart는 다른 정형 명세와는 달리 그림으로 시스템을 명세하기 때문에 정형기법에 익숙하지 않은 사람도 쉽게 이해할 수 있다. 또한 시스템의 동작을 보다 명확하고 가시적으로 시뮬레이션 할 수 있는 장점이 있다. 그러나 이 명세방법은 시스템의 특성을 정형 검증의 기능은 제공하고 있지 못한 것이 단점으로 지적되고 있다. 이러한 단점을 해결하기 위해 본 논문에서는 statechart로 기술된 명세를 정형 검증 언어인 SMV 및 PROMELA로 변환하여 검증하는 방법에 대해 논한다.
Statecharts는 UML에서 시스템의 행위를 표현하기 위한 핵심적인 언어로서 다양한 분야에 응용되고 있다. 그 의미론은 수학적인 방법으로 기술되어 있으나 실제로 응용하여 구현하는데에는 상당히 많은 과정을 거쳐야 한다. 본 논문에서는 UML Statecharts와 유사한 언어인 SyncCharts로 정의한다. SyncCharts는 Esterel의 정형명세 언어에 기반한 도식적인 언어로서 그 의미론은 물론 내장형 시스템의 코딩을 위해 잘 정의되고 진화된 언어이다. 본 논문에서는 SyncCharts를 이용하여 Statecharts의 의미론을 정의한다. 특히 실시간적인 행위 측면에서의 동기적 시간 의미론과 비동기적 시간 의미론을 모두 정의한다. 이렇게 함으로써 UML Statecharts의 실시간과 관련된 의미론을 정의한다. 그에 더하여 SyncCharts의 명세를 통해 어떻게 구현이 가능한지를 보임으로서 실제 Statecharts를 이용한 검증 및 구현 과정을 보인다.
UML의 상태도는 CASE 도구마다 다르게 표현될 수 있어서 실제 적용에 어려움이 많지만, 시스템이 동작하는 측면을 효과적으로 나타낼 수 있다는 점에서 활용성이 높다. 상태도에서 소스를 생성하는 선행 연구를 보면, 단순한 분기문 또는 설계패턴 등을 적용하고 있지만 그 기술에 따라 생성된 소스코드에 차이가 있을 수 있다. 본 논문에서는 상태도를 문법형식에 맞게 엄격히 정의해서 소스코드를 생성하였다. 우선 서로 다른 CASE도구에서 작성된 상태도에서 추출된 XMI를 정제하였다. 여기서 EHA로 변환을 한 후 상태를 인식하였다. 그리고 상태도의 메타모델에 사용된 요소별로 자바 프로그래밍으로 전환하여 소스코드를 생성하고 기능성과 유지보수성을 측정하여 생성된 코드를 검증하였다. 본 논문에서 적용된 사례는 '에어컨'으로서, 다양한 상태와 전이가 포함되어 소스코드 생성에 적합하여 선정하였다. 그 결과 에어컨 사례의 상태도로부터 CASE 독립적인 XMI를 추출하여 정련한 후, 상태도에서의 동시성과 계층이 성공적으로 표현되었음을 확인했다. 향후 좀 더 큰 규모의 시스템에 적용하여 검증하는 연구가 필요하다.
본 논문에서는 경성 실기간 시스템에서 발생하는 이벤트들을 효과적으로나타낼 수 있는 개선된 Statecharts 모델링 기법과 Statecharts에 Priority를 나타내는 방법을 제안한다. 일반적인 모델링 기법들은 데이터의 흐름이나 시스템의 분석에는 적합하게 사용된다. 그러나 임의적을 발생하는 이벤트에 대한 즉각적인 반응을 표현하기 어려운 단점이 있다. 본 논문에서는 기존의 모델링 기법들의 단점을 보완하고 Statecharts라는 모델링 기법의 장점들을 혼합하여 경성 실시간 시스템에 가장 적합한 개선된 Statecharts를 제안한다. 그리고 Statecharts 모델링 기법의 구조적인 특성에 맞는 새로운 방법의 Priority표현법을 제안한다.
본 논문은 David Harel이 제안한 Statechart based Formalism과 Statemate MAGNUM toolset을 이용하여 월성 원전 2/3/4호기 증기발생기 수위로 인한 원자로 정지를 activity chart 및 Statechart로 모델링하고 K&R C 코드를 자동으로 생산하였다. 이는 종전의 몇몇 소프트웨어 전문가에 의해서 개발될 수 밖에 없었던 원전 필수만전(Safety-critical) 소프트웨어를 정형화된 Computer Aided Software Engineering 도구를 활용하여 소프트웨어 생명주기중 요구사양명세 및 설계까지만 수행하고 그 이하는 모두 자동으로 생산하는 소프트웨어 공학의 핵심기술을 연구한 것이다. 자동으로 생산된 K&R C 코드는 품질이 우수하고 생산성이 높으며 이식성이 뛰어남을 확인할 수 있었다.
MDA는 UML과 XMI 표준을 사용해 플랫폼에 무관한 설계모델에서 플랫폼에 의존적인 실행 가능한 모델을 생산하는 것이다. 본 연구에서는 UML의 Statechart를 대상으로 XMI 정보를 추출하고 이로부터 Java 소스코드를 자동 생성하는 알고리듬을 구현하였다. 에어컨 시스템을 사례로 비즈니스 로직이 포함된 소스코드를 자동 생성하는 알고리듬을 구현하였으며 XMI의 사용으로 두 개의 다른 CASE 도구 각각에서 설계된 모델이 동일한 소스코드를 생성함을 확인 했다.
Statechart는 상태 기계를 기반으로 하는 정형 명세 언어로 반응형 시스템의 행위를 상태와 그 상태에서 받는 이벤트에 의한 전이로 표현한다. 프로세스 알제브라의 한 종류인 ACSR은 이벤트 기반으로 프로세스들 간의 통신과 프로세스의 우선 순위, 자원 소모 등의 표현 이 용이한 정형 명세 언어이다. 본 논문에서는 서로 다른 관점의 명세를 하는 이 두 가지 언어가 서로를 보완하여 ACSR을 이용하여 Statechart의 공유 자원에 대한 사용과 제어를 표현하여 보다 시스템을 정확하게 명세할 수 있는 언어를 제시한다. 이를 위해 두 언어의 연결을 위한 정형적 문법과 의미를 제시한다.
Recently, many critical control systems are developed using formal methods. When software applied to such systems is developed, the employment of formal methods in the software requirements specification and verification will provide increased. assurance for such applications. Earlier error of overlooked requirement specification can be detected using formal specification method. Also the testing and full verification to examine all reachable states using model checking to undertake formal verification are able to be completed. In this paper, we propose an eclectic approach to incorporate Z(Zed) formal language and 'Statemate MAGNUM' which is formal method tools using Statechart for applying to the railway signaling systems.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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