Symphony und das Hierarchische Reflexion Modell

Transkript

1 Symphony und das Hierarchische Reflexion Modell Rainer Koschke und Universität Stuttgart Institut für Softwaretechnologie Abt. Programmiersprachen und Compilerbau WSR 2004

2 Symphony Designebene data flow actor in Problem Elicitation Problem Statement Library of Viewpoints Concept Determination Source Viewpoints Mapping Rules Target Viewpoints Source Viewpoints Data Gathering Problem Statement Target Viewpoints Knowledge Inference Information Interpretation Refinement stakeholders process designer reconstructor

3 Problem Elicitation Hierarchisches Reflexion Modell Ziele: Architekturvalidierung von Compilern hypothesengetriebene Architekturrekonstruktion

4 Problem Elicitation Hierarchisches Reflexion Modell Ziele: Architekturvalidierung von Compilern hypothesengetriebene Architekturrekonstruktion Erweiterung Reflexion Modell von Murphy, Notkin, Sullivan, 1995

5 Concept Determination Useful Viewpoints: Modulsicht konzeptuelle Sicht Reflexion Modell Sicht

6 Concept Determination Useful Viewpoints: Modulsicht konzeptuelle Sicht Reflexion Modell Sicht Target Viewpoint: Kombination aus Modul und Reflexion Sicht später: Modul und hierarchische Reflexion Sicht

7 Concept Determination Useful Viewpoints: Modulsicht konzeptuelle Sicht Reflexion Modell Sicht Target Viewpoint: Kombination aus Modul und Reflexion Sicht später: Modul und hierarchische Reflexion Sicht Mapping Rules

8 Concept Determination Useful Viewpoints: Modulsicht konzeptuelle Sicht Reflexion Modell Sicht Target Viewpoint: Kombination aus Modul und Reflexion Sicht später: Modul und hierarchische Reflexion Sicht Mapping Rules Hypothetical Views: high-level Modulsicht

9 Compiler Logisch Symphony Design Symbol Table Quelltext Lexical Analysis Syntactic Analysis Semantic Analysis Optimization Code Generation Code AST Lehrbücher, etwa Wilhelm/Maurer, Übersetzerbau

10 Compiler Grobstruktur Control Initialization references all Global Configuration referenced by all Front End Middle End Back End IL AST AST2IL references (first hypothesis) Common referenced by all Shaw und Garlan, 1993

11 Anwendung des Reflexion Modells 1 hypothetisches Architekturmodell erstellen 2 Quellmodell extrahieren 3 Quellentität auf konzeptuelle Entitäten abbilden 4 Reflexion Modell berechnen 5 Verfeinern/korrigieren hypothetisches Modell Abbildung Quellmodell A B C

12 Anwendung des Reflexion Modells 1 hypothetisches Architekturmodell erstellen 2 Quellmodell extrahieren 3 Quellentität auf konzeptuelle Entitäten abbilden 4 Reflexion Modell berechnen 5 Verfeinern/korrigieren hypothetisches Modell Abbildung Quellmodell A a B C b c1 c2

13 Anwendung des Reflexion Modells 1 hypothetisches Architekturmodell erstellen 2 Quellmodell extrahieren 3 Quellentität auf konzeptuelle Entitäten abbilden 4 Reflexion Modell berechnen 5 Verfeinern/korrigieren hypothetisches Modell Abbildung Quellmodell A B C <<maps to>> <<maps to>> a b c1 c2

14 Anwendung des Reflexion Modells 1 hypothetisches Architekturmodell erstellen 2 Quellmodell extrahieren 3 Quellentität auf konzeptuelle Entitäten abbilden 4 Reflexion Modell berechnen 5 Verfeinern/korrigieren hypothetisches Modell Abbildung Quellmodell A B C <<maps to>> <<maps to>> a b c1 c2

15 Anwendung des Reflexion Modells 1 hypothetisches Architekturmodell erstellen 2 Quellmodell extrahieren 3 Quellentität auf konzeptuelle Entitäten abbilden 4 Reflexion Modell berechnen 5 Verfeinern/korrigieren hypothetisches Modell Abbildung Quellmodell A B C <<maps to>> <<maps to>> a b c1 c2

16 Reflexion Symphony Design Konvergenz A B <<maps to>> a b hypothetische Modul Sicht konkrete Modul Sicht propagated-ref(a, B) (a, b M) : (ref(a, b) maps-to(a) = A maps-to(b) = B) convergence(a, B) ref(a, B) propagated-ref(a, B)

17 Reflexion Symphony Design Konvergenz Abwesenheit A B <<maps to>> a b A B <<maps to>> a b hypothetische Modul Sicht konkrete Modul Sicht absence(a, B) ref(a, B) propagated-ref(a, B)

18 Reflexion Symphony Design Konvergenz Abwesenheit Divergenz A B A B <<maps to>> <<maps to>> a b a b A B <<maps to>> a b hypothetische Modul Sicht konkrete Modul Sicht divergence(a, B) ref(a, B) propagated-ref(a, B)

19 Compiler Grobstruktur Control Initialization references all Global Configuration referenced by all Front End Middle End Back End IL AST AST2IL references (first hypothesis) Common Shaw und Garlan, 1993 referenced by all

20 Compiler Feinstruktur Control Initialization references all Global Configuration referenced by all Front End Middle End Back End Preprocessor Optimizers CFG Target Machine Description Lexer Parser Data Flow Control Flow IL Peephole Optimizer Code Generator Semantic Analysis Symbol Table AST2IL AST references (first hypothesis) references (later refinement) Common Error Handler Utilities referenced by all Ursprüngliches Reflexion Modell hat keine Hierarchien.

21 Hierarchisches Reflexion Modell Konvergenz A B * * maps to(a) maps to(b) Hypothetische Modulsicht a b Konkrete Modulsicht propagated-ref (A, B) (a, b M) : (ref(a, b) partof (maps-to(a), A) partof (maps-to(b), B)) convergence(a, B) ref(a, B) propagated-ref (A, B)

22 Hierarchisches Reflexion Modell Konvergenz A B * * maps to(a) maps to(b) Abwesenheit A B * * maps to(a) maps to(b) Hypothetische Modulsicht a b a b Konkrete Modulsicht absence(a, B) ref(a, B) propagated-ref (A, B)

23 Hierarchisches Reflexion Modell Konvergenz Abwesenheit Divergenz A B A B A B * * * * * * maps to(a) maps to(b) maps to(a) maps to(b) A=maps to(a) B=maps to(b) Hypothetische Modulsicht a b a b a b Konkrete Modulsicht divergence(a, B) (A, B ) : (partof (A, A ) partof (B, B ) ref(a, B )) propagated-ref(a, B)

24 sebene Data Gathering Inference & Interpretation Data Data Gathering Source Views Repository Target Views Architectural Information Views Interpretation Source Views Map Target Views data flow actor in Knowledge Inference reconstructor stakeholders

25 Data Gathering Inference & Interpretation Extraktion der Information mit Bauhaus declared in Directory declared in Module declared in Global Declaration Type Routine direct call indirect call Object based_on internal access Type Routine return, parameter type of_type set, use, take address Object same expression Variable Constant

26 Data Gathering Inference & Interpretation Knowledge Inference & Information Interpretation: Bauhaus GUI

27 Untersuchte Compiler Symphony Design sdcc GNU cc1 sdcc Small Device C Compiler ANSI-C Intel 8051, Zilog Z80, Dallas 80C cc1 Teil der GNU Compiler Collection (ANSI), GNU C viele Plattformen System KLOC C Module Aufwand sdcc h cc h

28 für sdcc Symphony Design sdcc GNU cc1 Abbildung von Dateien auf Module relativ einfach

29 für sdcc Symphony Design sdcc GNU cc1 Abbildung von Dateien auf Module relativ einfach erste Iteration: viele Divergenzen

30 für sdcc Symphony Design sdcc GNU cc1 Abbildung von Dateien auf Module relativ einfach erste Iteration: viele Divergenzen Verfeinerungen (5 weitere Iterationen): 45 globale Deklarationen nicht in passender Übersetzungseinheit die meisten in die Komponente Global Declarations übersehene Abhängigkeiten in hypothetischen Modulsicht

31 für sdcc Symphony Design sdcc GNU cc1 Abbildung von Dateien auf Module relativ einfach erste Iteration: viele Divergenzen Verfeinerungen (5 weitere Iterationen): 45 globale Deklarationen nicht in passender Übersetzungseinheit die meisten in die Komponente Global Declarations übersehene Abhängigkeiten in hypothetischen Modulsicht Architekturverletzungen: Symboltabelle referenziert den Parser declaration block number und line number Backend referenziert den Parser globale Variable für Stackgröße von Aktivierungsblöcken

32 für sdcc Symphony Design sdcc GNU cc1 Abbildung von Dateien auf Module relativ einfach erste Iteration: viele Divergenzen Verfeinerungen (5 weitere Iterationen): 45 globale Deklarationen nicht in passender Übersetzungseinheit die meisten in die Komponente Global Declarations übersehene Abhängigkeiten in hypothetischen Modulsicht Architekturverletzungen: Symboltabelle referenziert den Parser declaration block number und line number Backend referenziert den Parser globale Variable für Stackgröße von Aktivierungsblöcken Architekturmuster: Optimierer referenziert Backend Plattform spezifische Parameter über Funktionszeiger anonyme Abhängigkeit

33 für cc1 Symphony Design sdcc GNU cc1 nur Übersetzungseinheiten abgebildet (keine Verfeinerungen für globale Deklarationen)

34 für cc1 Symphony Design sdcc GNU cc1 nur Übersetzungseinheiten abgebildet (keine Verfeinerungen für globale Deklarationen) Frontend ist gut strukturiert und lose mit Middle- und Backend verbunden

35 für cc1 Symphony Design sdcc GNU cc1 nur Übersetzungseinheiten abgebildet (keine Verfeinerungen für globale Deklarationen) Frontend ist gut strukturiert und lose mit Middle- und Backend verbunden Backend einfach zu finden

36 für cc1 Symphony Design sdcc GNU cc1 nur Übersetzungseinheiten abgebildet (keine Verfeinerungen für globale Deklarationen) Frontend ist gut strukturiert und lose mit Middle- und Backend verbunden Backend einfach zu finden Architekturverletzungen: Middleend referenziert den Präprozessor verwendet Hashtabelle aus Präprozessor (wir haben drei Hashtabellen im cc1 gefunden) viele Divergenzen...

37 für cc1 Symphony Design sdcc GNU cc1 nur Übersetzungseinheiten abgebildet (keine Verfeinerungen für globale Deklarationen) Frontend ist gut strukturiert und lose mit Middle- und Backend verbunden Backend einfach zu finden Architekturverletzungen: Middleend referenziert den Präprozessor verwendet Hashtabelle aus Präprozessor (wir haben drei Hashtabellen im cc1 gefunden) viele Divergenzen... Middleend ist ein großer Klumpen

38 Erfahrungen Reflexion Modell muss hierarchische Architekturen unterstützen Anwendungswissen bei der Erstellung der hypothetischen Architektur wesentlich manuelle Schritte aufwändig, Iterationen üblich Toolunterstützung zur Erstellung der Abbildung dann aber automatisierte Anwendung für Folgeiterationen Abgleich von Soll- gegen Ist-Architektur