Automatische Software Produktion Was ist realistisch?

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Erica Weiß
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1 Automatische Software Produktion Was ist realistisch? MicroConsult Praxisforum Embedded Quality Neue Dimensionen der Qualitätssicherung Version 2 München Dr. Rainer Gerlich Tel. +49/7545/ Auf dem Ruhbühl 181 Fax +49/7545/ Immenstaad Mobil +49/171/ Germany gerlich@t-online.de Copyright Dr. Rainer Gerlich BSSE System and Software Engineering 2002 All Rights Reserved

10.2002 Dr. Rainer Gerlich Tel. +49/7545/91.12.58 Auf dem Ruhbühl 181 Fax +49/7545/91.12.40 88090 Immenstaad Mobil +49/171/80.

2 Automation liegt in der Luft wichtige Punkte der heute gehaltenen Vorträge z Entwicklungsprozesse definieren z iterativ und inkrementell entwickeln z so früh wie möglich testen z Tests ableiten aus Spezifikation z ausführbare Spezifikationen z Wissen fixieren und weitergeben dieses Wissen können wir automatisieren z die Automation impliziert all diese Punkte, und noch mehr... z... Automation impliziert CMM level 5 2

Spezifikation z ausführbare Spezifikationen z Wissen fixieren und weitergeben dieses Wissen können wir

3 Wie kann ich mir Automation vorstellen? Automation setzt manuelle Prozesse um z was der Entwickler täglich macht,... z... setzt die Automatische Software Produktion um z Konstruktionsregeln z Modelle für den Ablauf durch Automation werden manuelle Abläufe reproduzierbar... und die Qualität wird beherrschbar z wenn manueller Anteil von 100% auf 1% sinkt... z dann verringert sich die Fehlerrate sofort um 100 3

4 Kopfrechnen Beispiel: : Spreadsheet z Zahlenkolonnen addieren, subtrahieren... und im Spreadsheet... z sum(a 1.. a N ) z das sind die Regeln Vorteile z bei Änderung Ergebnis sofort verfügbar Spalten + Zeilen einfügen, Werte verändern, Grafik z Softwareänderungen Prozesse, Messages, Topologie, OS 4

. a N ) z das sind die Regeln Vorteile z bei Änderung Ergebnis sofort

5 Der Herstellungsprozess... ist wie ein make-file z Aktionen ausführen z Bedingungen prüfen z Ergebnis überwachen... macht im Batch das, z was man sonst manuell macht paßt sich an die Vorgaben an... ein Hauch von z Expertensystem und künstlicher Intelligenz 5

6 Beispiel: Verteiltes Echtzeitsystem (events + synchron) Peripherie Ultrasonic Device Waterpump package Pyrometer Seebeck measure. unit Mass Spectromet er Magnetic Field Generator TMP x Sparc embedded MIL-Bus MILbus ( RTU ) SPLC 5 x RS422 MIL-Bus M- Mod. on Dig. I/O (BC) analogue in digital in/out temp. TC in heaters 5 x RS422 SPLC MIL-Bus M-Mod. (RTU) FCU PSU MIL-bus 6

unit Mass Spectromet er Magnetic Field Generator TMP 1 + 2 2 x Sparc embedded MIL-Bus MILbus (

7 Automatische Softwareproduktion und Test ASaP Prinzipielles Problem z uns fehlen Sensoren zur Identifikation von Softwarefehlern z viel leichter, Systembeschreibung oder viel Code zu erstellen als zu verifizieren und zu validieren ASaP Lösung durch Automation z Synergie zwischen Generierung, Verifizierung und Validierung z korrekten Code und lauffähiges System garantieren z schnelles Feedback vom System durch Visualisierung Automatische Codegenerierung z deckt nur einen Aspekt von sehr vielen durch Automation ab 7

..... als zu verifizieren und zu validieren ASaP Lösung durch Automation z Synergie zwischen Generierung, Verifizierung und

8 Vorteile der Automation mehr Effizienz durch Spezialisierung z Spezialisierung auf Teilbereich ohne Beschränkung der Allgemeinheit z.b. verteilte und/oder Echtzeitsysteme (großer Teilbereich) z Teilbereich Konkretisierung Produktions- / Prüfregeln z diametral zu gegenwärtigen Trend! größere Robustheit z Fehler behandeln, die man noch nicht kennt z mehr operationelle Schwachpunkte erkennen und automatische Dokumentation ist auch mit drin... 8

verteilte und/oder Echtzeitsysteme (großer Teilbereich) z Teilbereich Konkretisierung Produktions- / Prüfregeln

9 Inkrementeller System-Entwicklungs-Zyklus von ASaP Structural & Behavioural Refinements User Inputs ASaP Software Utilities Templates Libraries Experience Functional Refinements Automated Production Host/Target Source Code Environment + Organsiation Visualisation of Properties Executable Distributed Code Automated Distribution Automated Execution Automated Reporting Feedback Result Evaluation User Interaction Automation 9

Source Code Environment + Organsiation Visualisation of Properties Executable Distributed Code Automated

10 Beispiel 1: Synergie durch Spezialisierung Statement Semaphore XYZ Lock missing? missing? Inherent Check on Completeness Statement Semaphore XYZ Unlock Automatically Initiated Actions Declaration Initialisation Release Semantic: each pair only once Occurence of a statement: check on complementary statement automated generation of complementary code 10

Inherent Check on Completeness Statement Semaphore XYZ Unlock Automatically Initiated

11 Beispiel 2: Automatische Erstellung von Software Hardware Interface Sensors Actuators Boards and Modules Firmware Software from Spreadsheet Memory-Mapped I/O Data Acquisition System Processing Calibration Limit Monitoring Database Software from Spreadsheet Post-Processing Telemetry Handling Ground Control 11

I/O Data Acquisition System Processing Calibration Limit Monitoring Database

12 File-Package 1 Input z Spreadsheet Hardware-Interfaces, Datentyp, Sampling Rate, Board Kalibrierungsdaten, Grenzwerte, Sensortyp IRQ, Telemetrie-Frames, CPU,... Output z c- und h-files Datenbankdeklaration, Look-Up Table (HW), Telemetrieframes Grenzwertüberwachung, spezifische Sensor-Kalibrierung,... 12

13 Beispiel 3: Konfigurationsoptionen Principal Configuration Options of a Distributed / Real-Time System Process1 behaviour functionality performance data flow messages inter-process communication Process2 behaviour functionality performance intra-process communication intra-process communication Intra-Process Activities Finite State Machines synchronous processing asynchronous / sporadic processing time-out exception handling Distribution Mapping Process - Processor Communication Channels Topology Fault Tolerance OS 13

intra-process communication intra-process communication Intra-Process Activities Finite State Machines synchronous processing

14 File-Package 2 Input (aus Zeitgründen nicht gezeigt) z Spreadsheet Prozessdefinition, Finite-State-Machines, Datenverarbeitung Kanäle, Timing, Timeout, Datenmengen, Exception Handling,... Output z c- und h-files (aus Zeitgründen nicht gezeigt) z Visualisierung Input: State Transitions, Datenfluss (Übersicht + detailliert) Funktions-Hierarchien mit Parametern,... Output: Timing Diagramme, MessageSequenceCharts + debug-info Test Coverage, Testfälle, Antwortzeiten, Buffernutzung, Profile, CPU-Last, Kanal/Bus-Auslastung, Exceptions,... 14

.. Output z c- und h-files (aus Zeitgründen nicht gezeigt) z Visualisierung Input: State Transitions, Datenfluss (Übersicht +

15 Automatisches Testen und Verifizieren Quellcode schon vorhanden?... vollständige Automation geht auch hier! z Testfälle aus vorhandener Information ableiten z Testberichte automatisch erstellen 15

16 Mehr Qualität muß nicht teurer sein... wenn eine neue Technologie eingesetzt wird Beispiel Automation durch SMD (Surface Mounted Devices) z Fernsehapparat 1960 Preis ca.100 Mh, wenig Funktionalität, hohe Ausfallrate z Fernsehapparat 2000 Preis ca. 20 Mh, hohe Funktionalität, sehr geringe Ausfallrate 16

(Surface Mounted Devices) z Fernsehapparat 1960 Preis ca.

17 Durch Automation erzielte Produktivität und Qualität Produktivität z in 30 Minuten das Äquivalent von ca. 5 Mann-Jahren verteiltes Echtzeitsystem 80,000 LOC (200, Minuten das Äquivalent von ca. 1 verteilte synchronisierte Datenbank z in 1 Minute das Äquivalent von ca. 2 Operationen zu Datentypen, Interfaces etc. Fehlerrate z verteiltes Echtzeitsystem 2 = * 10-5 z verteilte Datenbank 0 Literatur z üblich: 10-2 sehr gut: <10-3 N.E.Fenton, ,000 LOC 17

1 MJ @ verteilte synchronisierte Datenbank z in 1 Minute das Äquivalent von ca.

18 Wie ist Automatisierung bei mir möglich? Analyse der Herstellungsabläufe von Software z vergleichbar REFA-Ansatz z für ein möglichst breites Anwendungsgebiet wie Echtzeitsysteme, verteilte Systeme, Client-Server Anwendungen GUIs, Datenbanken, Prozess technische Systeme,... Festlegen der optimalen Anwenderschnittstelle z Identifikation der Systemparameter ( Gestaltung ) z.b. Prozesse, Topologie, Informationsaustausch z Einbettung in vorhandene Entwicklungsumgebung vorhandene Werkzeuge,... ständige Optimierung der Abläufe z Bereitstellung von Analysewerkzeugen z Kontrolle von Produktivität und Qualität durch kontinuierliches Benchmarking 18

Client-Server Anwendungen GUIs, Datenbanken, Prozess technische Systeme,.

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