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Modellbasierte Software- Entwicklung eingebetteter Systeme Prof. Dr. Holger Schlingloff Institut für Informatik der Humboldt Universität und Fraunhofer.

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Präsentation zum Thema: "Modellbasierte Software- Entwicklung eingebetteter Systeme Prof. Dr. Holger Schlingloff Institut für Informatik der Humboldt Universität und Fraunhofer."—  Präsentation transkript:

1 Modellbasierte Software- Entwicklung eingebetteter Systeme Prof. Dr. Holger Schlingloff Institut für Informatik der Humboldt Universität und Fraunhofer Institut für offene Kommunikationssysteme FOKUS

2 Folie 2 H. Schlingloff, SS2014 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Wer wird Modelionär? Was sind keine Anforderungsartefakte: Ziele – Szenarien – Strategien – Algorithmen? Was sind keine Qualitätskriterien für Zielformulierungen: Prägnant und aktiv – Überprüfbar und verfeinerbar – Wertschöpfend und begründbar – Deklarativ und objektorientiert Welche Mittel sind nicht zur Strukturierung von Zielen geeignet: Schablonen – Und/Oder-Bäume – SysML-Diagramme – Poesiealben Wie viele SysML-Diagrammarten gibt es: 3 – 9 – 11 – 14 Was sind keine SysML-Diagramme: Requirements- und Zusicherungsdiagramme – Blockdefinitions- und interne Blockdiagramme – Klassen- und Objektdiagramme – Zustands- und Aktivitätsdiagramme Wodurch werden Szenarien nicht beschrieben: Sequenzdiagramme – Aktivitätsdiagramme – Schablonen – Romane

3 Folie 3 H. Schlingloff, SS2014 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme SysML Diagrammarten

4 Folie 4 H. Schlingloff, SS2014 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Die vier Säulen der SysML

5 Folie 5 H. Schlingloff, SS2014 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Blockdefinitionsdiagramme (bdd) ersetzt UML Klassen- und Objektdiagramme Blöcke und Abhängigkeiten  Blöcke können Eigenschaften haben: Teile, Werte, Verweise  Abhängigkeiten sind Assoziationen (Aggregation und Komposition) und Generalisierungen/Spezialisierungen (C) für alle Bilder: Fabrice Kordon, Jerome Hugues, Agusti Canals, Alain Dohet: Embedded Systems - Analysis and Modeling with SysML, UML and AADL. ISBN: Wiley-ISTE, 320 pages(April 2013)

6 Folie 6 H. Schlingloff, SS2014 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme

7 Folie 7 H. Schlingloff, SS2014 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Interne Blockdiagramme (ibd) beschreiben die innere Struktur von Blöcken  Teile (Parts) eines Blocks werden wieder als Blöcke notiert  Ports sind Interaktionspunkte (Ein/Ausgänge) von Blöcken - Standard Ports (leere Quadrätchen): Operationen und Signale, Typ Interface, - Flow Ports (Quadrätchen mit Pfeilchen): Material- oder Informations-Flüsse, ggf. mit Typ (Liter, Gramm, Integer,...) - aggregierte Flow-Ports (Symbol <>): Fluss-Spezifikation in bdd gegeben  Konnektoren symbolisieren Verbindungen zwischen Blöcken Interfaces eines Blocks werden mit Lollipop-Notation gezeichnet

8 Folie 8 H. Schlingloff, SS2014 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Pacemaker ibd

9 Folie 9 H. Schlingloff, SS2014 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Zusicherungsdiagramme (par) Parametric Diagrams Spezielle ibds zur Notation von Constraints  Parameter  Regeln ( >) Integration von Ingenieur- Mathematik in Design-Modelle

10 Folie 10 H. Schlingloff, SS2014 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme

11 Folie 11 H. Schlingloff, SS2014 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Weitere SysML-Diagramme Anwendungsfall-Diagramme: Wer macht was?  “Use cases”  Stakeholder und Funktionen des Systems  Abhängigkeiten zwischen Funktionen, z.B. include, extend Paketdiagramme: Struktur des Systems  verschachtelte Namensräume

12 Folie 12 H. Schlingloff, SS2014 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Verhaltensdiagramme Aktivitätsdiagramme  UML-Variante von Petrinetzen  Kontrollfluss (paralleler) Aktivitäten Sequenzdiagramme  sequentielles Verhalten und Interaktionen der Akteure  Schwimmbahnen Zustandsdiagramme  endliche Automaten  Parallelität und Hierarchie

13 Folie 13 H. Schlingloff, SS2014 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Strategien (Lösungsorientierte Anforderungen) Def.: (Wikipedia) Eine Strategie ist ein längerfristig ausgerichtetes planvolles Anstreben einer vorteilhaften Lage oder eines Ziels. Formal mathematisch ist eine Strategie eine Folge von Funktionen von einer Zustandsmenge (zum Beispiel die Menge der denkbaren Spielsituationen eines Spielers) in eine Menge von Aktionen (die entsprechend dem Spieler vorschreibt, was er tun soll). Strategien operationalisieren Ziele und Szenarien  Ziel: Warum soll etwas passieren?  Szenario: Was soll passieren?  Strategie: Wie soll es passieren?

14 Folie 14 H. Schlingloff, SS2014 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Drei Perspektiven von Strategien Struktur  Art und Zusammensetzung von Teilen, Daten, Attributen, Relationen  typisch: Blockdiagramme, Objekt- und Klassendiagramme Funktion  Transformation durch das System  typisch: Material- und Datenflussdiagramme Verhalten  Zustände und Zustandsänderungen des Systems; Reaktionen auf Stimuli  typisch: Zustandsübergangsdiagramme

15 Folie 15 H. Schlingloff, SS2014 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Integration von Modellsichten

16 Folie 16 H. Schlingloff, SS2014 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme From Requirements to Models Requirements are informal, models are semi-formal, code is formal I.e., software development can be seen as continuous formalization Usually: many design choices Not one best practice established State of the art: Object-Oriented Modeling

17 Folie 17 H. Schlingloff, SS2014 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme V-Model Rational Unified Process (RUP) Recap: Development Process Models Waterfall Model Evolutionary/Incremental Model Extreme Programming Implementation Design Test, Integration Maintenance Product definition Design specification Code validated Code Changes Analysis Implementation System test Integration test Unit test Analysis Architecture Techn. Design Acceptance test Test cases Analysis Design Validation Requirements Prototypes Implementation Activity Time Analysis Design Implementation Test Configuration management Project management InceptionElaborationConstructionTransition

18 Folie 18 H. Schlingloff, SS2014 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme A Modeling Framework Viewpoints Abstraction Layers abstract concrete

19 Folie 19 H. Schlingloff, SS2014 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Requirements Viewpoint documentation of the operational system environment (nonfunctional req.) documentation of the system goals and associated scenarios (functional req.) documentation of the necessary domain-specific properties (domain req.) modeling goals context scenarios goal-oriented requirements goals System Level L n system scenarios system goals solution-oriented system requirements R1 RN environment model System Level L n systematic requirements elicitation continuous documentation / specification validation of requirements systematic requirements elicitation continuous documentation / specification validation of requirements supported activities Models

20 Folie 20 H. Schlingloff, SS2014 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Functional Viewpoint System Functions integration of functional requirements into a comprehensive system specification precise modeling of the black box behaviour of a system modeling of dependencies between functional requirements modeling goals validation of requirements generation of test cases and verification conditions functional prototypes validation of requirements generation of test cases and verification conditions functional prototypes Black Box View (from VP RE) Projektion functional hierarchy Models supported activities

21 Folie 21 H. Schlingloff, SS2014 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Logical Viewpoint subsystem architecture logical description of the solution via decomposition into subsystems platform independence of the described solution reusability of logical subsystems modeling goals verification of system behaviour simulation verification of system behaviour simulation subsystem behaviour subsystem interface models supported activities

22 Folie 22 H. Schlingloff, SS2014 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Technical Viewpoint target-hardware Modeling goals Description of the target-hardware (ECUs, busses, memory, …) Definition of (software-)tasks and scheduling Description of deployment-specific communication Platform specific description of the specification Logical Subsystem Verification (timing analysis, schedulability, …) (Platform specific) distribution of logical subsystems Deployment Verification (timing analysis, schedulability, …) (Platform specific) distribution of logical subsystems Deployment Mapping Task and Scheduling communi- cation supported activities


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