실시간 시스템의 복잡도가 증가함에 따라 임시방편적 시스템 해석 방법은 시스템 동작 영역 전체를 완전하게 분석하는 데는 한계가 있다. 모델링을 기반으로 한 정형 기법은 그러한 한계점을 극복 할 수 있다. 본 논문은 모델 기반 정형 기법을 이용하여 실시간 시스템의 안전성 및 필연성 등과 같은 논리적 타당성을 이산 사건 모델 수준에서 분석하는 방법을 제안한다. 먼저, 분석 대상 실시간 시스템은 이산사건 수준에서 계층적으로 모듈화하여 모델을 명세하는 수학적 형식론인 DEVS (Discrete Event Systems Specification) 형식론으로 기술된다. 다음으로, 기술된 DEVS 모델은 시간 명세가 포함된 전역 상태 공간을 표현하는 C-DEVS (Communicating DEVS) 형식론으로 표현한 후 C-DEVS 형식론의 해석 알고리즘을 통해 시스템 동작을 분석된다. 제안된 C-DEVS 형식론 및 해석 알고리즘은 주어진 시스템의 동작 특성을 분석하는 과정에서 시스템의 상태 공간을 완전하게 빠짐없이 탐색하는 것을 보장한다. 간단한 건널목 제어 시스템의 안전성 분석 사례 연구를 통하여 제안된 모델 기반 해석 기법의 효율성을 예시 하였다.
현재, 과학, 기술 문서 등에 많은 사용되는 수식의 표기법이 TeX, EQN등과 같이 가특정 시스템에 의존하여 시스템간의 상호교환이 안되고 있다. 따라서 본 논문에서는 워드프로세서나 전자출판등에서 작성되는 수식 정보의 공유 및 시스템간 상호 교환성 을 확보하기 위하여, 국제 표준 SGML 표기법으로 수식을 표현할 수 있고, 또한 수식용 문서형 정의(Document Type Definition)에 따라 수식 구조의 오류 검사 기능을 갖는 대화형 수식 편집기의 설계 및 구원을 한다. 사용자 접속으로는 수식 심볼 아이콘에 대한 마우스 입력과 키보드 입력 등의 직접 조작 방식을 구현하였다. 구현 환경으로는 워크스테이션 상에서 UNIX를 운영 체제로 하는 X 윈도우 시스템과 그래픽컬 사용자 접속인 OSF Motif를 사용하였고 메뉴 및 화면 구성을 위하여 OSF UIL(User Interface Language)을 사용하였다.
하드웨어와 통신 기술의 발달로 가능하게 된 분산처리 시스템은 수행 방식이 비결 정적이고 복잡하기 때문에 소프테웨어의 디자인이 비분산처리 시스템에 비해 복잡하고 또한 까다롭다. 따라서 하드웨어에 비해 상대적으로 뒤져있는 분산처리 시스템 소프 트웨어 개발을 위한 디자인 방법에 관한 연구에 대한 필요성이 높아지고 있다. 한편 객체향 시스템과 분산처리 시스템은 상호 유사한 점이 있어, 분산처리 시스템 개발에 객체지향 기술의 적용은 자연스럽게 이루어질 수가 있다. 본고에서는 분산에서는 분산처리 시스템 설계를 위한 객체지향 기술의 적용에 대하여 소개하고 있다. 제안된 설계방법은 다양한 그래픽 모델, 즉, 자료구조도, 상태전이도 그리고 패트리 네트의 정보를 조합하여 객체와 행위 그리고 이들 간의 관계에 대한 정보를 추출하여 분산 처리 시스템에 적합한 명세서를 산출하고자 한다. 지식베이스를 정보저장소로 이용 하여정보의 저장, 검색 뿐만 아니라, 정보의 오류 연구를 검증할 수가 있다. 본 방법의 최종 결과인 객체모델은 디자인 명세서로서 분산처리프로그램 개발에 사용된다.
정형기법을 사용하여 실시간 시스템을 명세할 때. 상태 기반 정형 기법이 가지는 큰 문제 중의 하나는 시간 값. 자료 값, 위치 값을 통한 상대 표현으로 발생하는 상태 폭발이다. 본 논문에서는 상태 폭발 문제를 접근하기 위해, 시스템의 명세에 적용하는 추상화와, 명세된 시스템의 실행에 적용하는 추상화 기법을 정의하였다. 명세 구문에 정의한 추상화를 추문 추상화라 정의하고 명세 구문이 가진 패턴(연산 정보, 구조)을 정의하여 추상화한다. 실행에 적용되는 추상화는 의미 추상화라 정의하고 실행 시 생성되는 시간, 자료, 위치 상태 값이 파진 실행 의미의 패턴을 추상화한다. 추상화를 통하여 명세 모델과 실행 모델에 계층을 생성하여 상위 계층에서는 복잡도가 낮은 단계에서 시스템의 개략적인 정보를 분석할 수 있다. 하위 계층에서는 정확도가 높은 분석을 수행할 수 있는 반면에 많은 상태를 살펴야되기 때문에 높은 복잡도를 가진다. 본 논문에서는 추상화의 정의와 더불어, 적용 사례를 통하여 상태 감소와 계층성 생성, 복잡도 감소를 보인다.
요구사항이 복잡하고 다양해지면서 정형적인 방법을 이용한 시스템 명세가 방대해지고 이해하기 어려워진다는 문제들이 생겨났다. 따라서 요구사항의 명세를 위해 모듈화 및 객체화 개념 등을 도입하고 있으며, 특히 복잡한 시스템의 경우에 있어서는 요구사항을 하향식 접근 방법에 의해 분할하고, 이들을 각각 정형적으로 명세하여 합성하는 접근 방법을 사용하고 있다. 본 연구에서는 이러한 추세에 따라 요구사항을 계층적으로 모델링하고, 객체지향 개념을 충분히 표현할 수 있는 정형적인 방법을 제안한다. 제안된 객체지향 페트리 넷인 HOONet은 모듈화, 객체화, 추상화, 및 상세화 등의 개념을 지원하도록 설계되었으며, 복잡한 요구사항을 체계적으로 명세할 수 있는 방법을 제공한다. 특히 요구사항이 부분적으로 제시되었거나, 분석이 전체적으로 완료되지 않은 상황에서도 명세 및 검증이 가능하도록 하였으며, 점진적인 명세의 합성을 통해 시스템 모델링이 이루어지도록 하였다.
정보 기술이 적용된 장비 및 운영 시스템의 발달로 실시간 운영 데이터를 수집할 수 있게 되었으며, 현재 많은 터미널이 생산성 분석을 위해 상세한 작업이력을 추적하고 있다. 터미널 운영자는 수집된 작업이력 데이터를 통해 운영 중 발생하는 문제점들을 해결할 수 있는 방안을 도출하기 원하지만, 방대한 양의 자료를 수작업으로 분석하기는 쉽지 않다. 본 연구에서는 터미널 운영 중 획득된 작업이력을 바탕으로 터미널 운영자가 원하는 컨테이너 터미널의 성능지표를 손쉽게 도출하기 위한 방안을 제시한다. 이를 위해 다양한 컨테이너 터미널의 환경과 운영 방식, 운영 장비 등을 지원하기 위해 범용적으로 사용될 수 있는 형식 프레임워크(formal framework)를 고안하였다. 본 연구에서 제안하는 프레임워크는 컨테이너 처리 객체라는 개념을 기반으로 터미널 형태, 로그 데이터, 장비의 워크플로우, 통계 처리 및 보고서를 각각 정의하는 사용자 명세 부분으로 구성된다. 그리고 제안된 프레임워크를 기반으로 터미널 성능 분석 시스템을 개발하여 그 유효성을 검증하였다.
프로그래밍 언어의 형식적인 의미를 적절하게 표현하면 언어를 표준화하고 최적화하여 번역하는 과정에서 중요한 역할을 수행한다. 파이썬은 주목받는 강력한 언어이고, 파이썬에 대한 형식적인 의미 구조를 정의하고 표현하는 것은 향후 유사한 언어를 설계할 때 참고할 수 있고 표준화하는 과정이나 최적화된 번역기를 구현하는 과정에서도 필요하다. 본 연구에서는 파이썬에 대한 의미 구조를 표현하기 위해 기존의 작용식을 수정하고 업그레이드해서 파이썬의 정적이고 동적인 의미 구조를 표현하는 작용식 2.0을 새롭게 제시한다. 작용식 2.0에 명세된 의미구조를 자바로 구현해 파이썬 프로그램들에 대한 실행시간을 측정하고 시뮬레이션을 통해 작용식 2.0이 구현 가능한 실제적인 의미 구조임을 입증하고, 판독성(Readability), 모듈성(Modularity), 확장성(Extensibility), 융통성(Flexibility)의 네 영역에서 명세된 작용식 2.0을 기존의 대표적인 의미 표현법과 비교하여 본 작용식 2.0의 우월성을 확인하고자 한다.
As the use of digital systems becomes more prevalent, adequate techniques for software specification and analysis have become increasingly important in nuclear power plant (NPP) safety-critical systems. Additionally, the importance of software verification and validation (V&V) based on adequate specification has received greater emphasis in view of improving software quality. For thorough V&V of safety-critical systems, V&V should be performed throughout the software lifecycle. However, systematic V&V is difficult as it involves many manual-oriented tasks. Tool support is needed in order to more conveniently perform software V&V. In response, we developed four kinds of computer aided software engineering (CASE) tools to support system specification for a formal-based analysis according to the software lifecycle. In this work, we achieved optimized integration of each tool. The toolset, NuSEE, is an integrated environment for software specification and V&V for PLC based safety-critical systems. In accordance with the software lifecycle, NuSEE consists of NuSISRT for the concept phase, NuSRS for the requirements phase, NuSDS for the design phase and NuSCM for configuration management. It is believed that after further development our integrated environment will be a unique and promising software specification and analysis toolset that will support the entire software lifecycle for the development of PLC based NPP safety-critical systems.
안보, 재난, 국가핵심기반 분야에 위기발생시 즉각적인 조치를 위한 '위기대응 실무매뉴얼'이 정부기관별로 작성되어 있지만 조치사항에 대한 정량적 검증이 부족하다. 오류가 내포된 조치절차는 피해를 확대 시킬 수 있으므로 위기대응절차에 대한 검증이 요구되며 이를 위해 본 논문에서는 Statemate의 구조적, 기능적, 행위적 관점의 언어를 활용해서 정형기법(formal methods)을 수행함으로써 위기 대응 실무매뉴얼의 모델링 방법을 제안하고 매뉴얼에 기술되어 있는 조치절차의 검증결과를 제시하였다.
실시간 시스템은 응용분야의 특성상 높은 신뢰성을 요구하므로 설계시 시스템의 정확성과 안전성을 보장하는 것은 매우 중요하다. 신뢰성 보장을 위한 방법으로 정형기법(formal method)을 이용한 명세 방법이 연구되어 왔다. 정형적인 명세를 사용하는 경우 원하는 시스템의 특성에 대한 검증이 가능하며 자연어로 명세한 경우보다 모호함이 줄어들어 의사소통을 하는데 있어서 명확성을 제공한다. 그러나 이런 장점에도 불구하고 객체 지향 개발 방법론에서의 정형적인 명세에 관한 연구가 미흡하다. 본 논문에서는 객체 지향적 모델을 기반으로 하는 실시간 시스템을 위한 정형명세 언어인 Timed State Chart(TSC)를 제안한다. TSC는 Statecharts와 같은 계층적 상태 기계 모델(state machine model)로서 다양한 시간 제약사항의 명세를 위해 클릭 변수(clock variable)를 도입하여 실시간 객체(Real-Time Object 또는 RTO)를 명세한다. TSC를 이용하여 기존의 연구에서 표현할 수 없었던 주가와 마감시간과 같은 실시간 시스템의 다양한 요구사항을 효과적으로 표현할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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