Modeling Functional and Non-Functional Properties of Systems Based on A Multi-View Approach
Une approche multi-vue pour la modélisation système de propriétés fonctionnelles et non-fonctionnelles
Résumé
At the system-level, experts specify functional and non-functional properties by employing their own theoretical models, tools and environments. Such experts attempt to use the most adequate formalisms to verify the defined system properties in a specific domain. Nevertheless, each one of these experts' views is supported on a common base and impacts directly or indirectly the models described by the other experts. As a consequence, it is essential to keep a semantic coherence among the different points of view and also to be able to reconcile and to include all the points of view before undertaking the different phases of the analysis. This thesis proposes a specific domain model named PRISMSYS. This model is based on a model-driven multi-view approach where the concepts, and the relationships between them, are described for each expert's domain. Moreover, these concepts maintain a relation with a backbone model. PRISMSYS allows keeping a semantic coherence among the different views by means of the manipulation of events and logical clocks. PRISMSYS is represented in a UML profile, supported as much as possible by SysML, devoted to the systems engineering, and MARTE, dedicated to the design of real-time embedded systems. The semantic model, which preserves the view coherence, is specified by using CCSL, a declarative formal language for the specification of causal and temporal relationships between events of different views. The approach is illustrated taking as case study an electronic system, where the main domain analysis is power consumption. The system model incorporates various views: a functional model, a power model, a time performance model and a thermal model. In turn, these views are divided in three parts: control, structural, and equational. These parts interact with each other to characterize the temperature and power consumption of the system. The environment proposed by PRISMSYS allows the co-simulation of the model and its analysis. The simulation is supported by TimeSquare, for the event aspects and correlated to the control, and by SciLab, for taking into account the nonfunctional properties (temperature and power consumption). The analysis is conduced by transforming the multi-view model in the internal format accepted by Aceplorer, an expert tool dedicated to power consumption analysis.
Au niveau système un ensemble d'experts spécifient des propriétés fonctionnelles et non fonctionnelles en utilisant chacun leurs propres modèles théoriques, outils et environnements. Chacun essaye d'utiliser les formalismes les plus adéquats en fonction des propriétés à vérifier. Cependant, chacune des vues d'expertise pour un domaine s'appuie sur un socle commun et impacte directement ou indirectement les modèles décrits par les autres experts. Il est donc indispensable de maintenir une cohérence sémantique entre les différents points de vue et de pouvoir réconcilier et agréger chacun des points de vue avant les différentes phases d'analyse. Cette thèse propose un modèle, dénommé PRISMSYS, qui s'appuie sur une approche multi-vue dirigée par les modèles et dans laquelle pour chacun des domaines chaque expert décrit les concepts de son domaine et la relation que ces concepts entretiennent avec le modèle socle. L'approche permet de maintenir la cohérence sémantique entre les différentes vues à travers la manipulation d'événements et d'horloges logiques. PRISMSYS est basé sur un profil UML qui s'appuie autant que possible sur les profils SysML, dédié à l'ingénierie système, et MARTE, dédié à la conception de systèmes temps-réel embarqués. Le modèle sémantique qui maintient la cohérence est spécifié avec le langage CCSL qui est un langage formel déclaratif pour la spécification de relations causales et temporelles entre les événements de différentes vues. L'approche est illustrée en s'appuyant sur une architecture matérielle dans laquelle le domaine d'analyse privilégié est un domaine de consommation de puissance. Le modèle contient différentes vues de cette architecture : modèle fonctionnel, modèle architectural, modèle équationnel de propriétés liées à la température et à la puissance, modèle temporel. L'environnement proposé par PRISMSYS permet la co-simulation du modèle et l'analyse. La simulation s'appuie conjointement sur TimeSquare pour les aspects événementiels et liés au contrôle, et sur SciLab pour la prise en compte des propriétés non-fonctionnelles (température et puissance). L'analyse est conduite en transformant le modèle multi-vue dans un format adéquat pour Aceplorer, un logiciel expert dédié à l'analyse de consommation.