Aplicação de Métodos Formais no Desenvolvimento de Sistemas Multimídia Distribuídos Cláudia Araújo Ribeiro UFPE Junho/2000

Sumário Introdução Métodos Formais Sistemas Multimídia Distribuídos Aplicação de Métodos Formais - um exemplo Conclusões

Introdução A complexidade crescente dos sistemas Sistemas críticos envolvendo dinheiro e vidas A necessidade de construção de sistemas confiáveis A ambigüidade das especificações informais Surgimento de ferramentas automatizadas

Métodos Formais Linguagens, técnicas e ferramentas baseadas na lógica e na matemática discreta, usadas para especificação e verificação de sistemas Reduz a dependência da intuição e julgamento humanos Grande poder de abstração Aumenta a compreensão do sistema Detecta inconsistências e ambigüidades na especificação

Classificação dos Métodos Formais Nível de formalização  - Conceitos matemáticos e notações, análise informal, sem ferramentas automatizadas  - Linguagens de especificações formais, pouco suporte mecânico  Linguagens de especificações formais, ambiente próprio, ferramentas de análise Escopo de uso 1 Fases do ciclo de vida: todas/selecionadas 2 Componentes do sistema: todos/selecionados 3 Funcionalidade do sistema:todo/selecionado

Custo dos Métodos Formais Depende: –das características do projeto –da produtividade da equipe –dos recursos disponíveis Reduzido através da reusabilidade e do uso de ferramentas automatizadas Decomposição de grandes sistemas antes da aplicação Limitar o escopo a componentes e propriedades críticas

O método sob os Métodos Formais Fase de Caracterização –rigorosa compreensão do sistema Fase de Modelagem –Define representação matemática mais adequada Fase de Especificação –Formaliza aspectos relevantes da aplicação e ambiente Fase de Análise –Valida a especificação Fase de Documentação Fase de Manutenção e Generalização

Ferramentas

Especificação Formal Caracterização de um sistema expresso em uma linguagem formal Linguagem Formal: coleção de símbolos extraídos de um alfabeto e um conjunto de regras sintáticas que regem as expressões Especificação e diferente de Programa Especificação: expressa restrições, não precisa ser completo Linguagens: baseada em estado ou em álgebra de processos

Características de Sistemas Multimídia Distribuídos Sincronização –restrições temporais e concorrência –Intermídia (múltiplas mídias) e Intramídia Qualidade de Serviço –características das mídia e percepção humana,Mídia contínua, Níveis de QoS Distribuição –Capacidade de transmissão, delay, gerenciamento de recursos em ambiente distribuído Heterogeneidade de plataformas de execução Especificação do documento multimídia

Sistemas Multimídia Distribuídos e Métodos Formais Especificação formal: – do estado, – do comportamento funcional – das relações temporais –dos requisitos não-funcionais (novo) Integração entre múltiplas especificações Necessidade de ferramentas: simulação e verificação

Uma aplicação exemplo Características: –configuração: Configuração do ambiente para apresentação e Políticas de gerenciamento de recursos –apresentação: documento de 2 mídias (áudio/vídeo) sincronizadas mecanismos de recuperação de sincronismo intermídia e interações do usuário Desenvolvimento a partir do framework PREMO Especificação Formal: Z, Object-Z e RT-LOTOS

RT-LOTOS v Extensão Temporal do LOTOS v TDF baseada em álgebra de processos v Operadores de tempo: delay e latência v Especificação incremental a partir da decomposição hierárquica de processos e seus eventos visíveis externamente v Ferramentas utilizadas: RTL e bcg_edit

Modelo Proposto

user plataform application start end r_openr_close Especificação de primeiro nível

application client virtual device virtual connectionrelease resource virtual devicerelease resource virtual resourcemanag policy ag server resource manager Aquisição de recursos Conexão Virtual Liberação de recursos

Fase de Configuração

Fase de Execução ÊDuas mídias perfeitamente sincronizadas Mídia mestre Mídia escravo

Ë Mídia mestre atrasada em relação à mídia escravo Mídia mestre Mídia escravo

Ì Mídia mestre adiantada em relação a mídia escravo Mídia escravoMídia mestre

Conclusões Métodos Formais são complementares aos métodos tradicionais Reduzem, mas não eliminam erros O uso de métodos formais pode ocorrer de forma parcial Melhor relação custo-benefício se implantado nas fases iniciais do ciclo de vida Sistemas complexos exigem normalmente múltiplos formalismos Possibilita várias análise sobre o comportamento do sistema