Software Development Technologies for Reactive, Real-Time, and Hybrid Systems

The research is directed towards the design and implementation of a comprehensive deductive environment for the development of high-assurance systems, especially reactive (concurrent, real-time, and hybrid) systems. Reactive systems maintain an ongoing interaction with their environment, and are among the most difficult to design and verify. The project aims to provide engineers with a wide variety of tools within a single, general, formal framework in which the tools will be most effective. The entire development process is considered, including the construction, transformation, validation, verification, debugging, and maintenance of computer systems. The goal is to automate the process as much as possible and reduce the errors that pervade hardware and software development

Combinando “model checking” y “proof checking” en el análisis de sistemas de tiempo real

Cada vez son más frecuentes las aplicaciones donde el tiempo juega un rol importante. Por ejemplo en: protocolos de comunicación; controladores de robots, de comandos de aviones, de pasos a nivel de trenes, de procesos industriales automatizados y de dispositivos electrónicos (o electromecánicos); aplicaciones multimedia y de internet; entre otras. En general éstas son aplicaciones críticas, en las cuales una falla o mal funcionamiento pueden acarrear consecuencias graves, tales como poner en juego vidas humanas y/o grandes inversiones económicas. El comportamiento de estos sistemas, llamados sistemas de tiempo real, no está determinado únicamente por la sucesión de acciones que se ejecutan, sino también por el momento en que las mismas ocurren y son procesadas. El tiempo de ejecución es “el” parámetro fundamental en el comportamiento de esta clase de sistemas y una gran parte, quizás la más importante, de los requerimientos de los mismos son temporales: “tal acción debe ejecutarse en un lapso de tiempo determinado”, “el tiempo transcurrido entre dos eventos o señales debe estar acotado por un valor constante”, etc.Eje: Sistemas distribuidos y tiempo realRed de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Combinando “model checking” y “proof checking” en el análisis de sistemas de tiempo real

Cada vez son más frecuentes las aplicaciones donde el tiempo juega un rol importante. Por ejemplo en: protocolos de comunicación; controladores de robots, de comandos de aviones, de pasos a nivel de trenes, de procesos industriales automatizados y de dispositivos electrónicos (o electromecánicos); aplicaciones multimedia y de internet; entre otras. En general éstas son aplicaciones críticas, en las cuales una falla o mal funcionamiento pueden acarrear consecuencias graves, tales como poner en juego vidas humanas y/o grandes inversiones económicas. El comportamiento de estos sistemas, llamados sistemas de tiempo real, no está determinado únicamente por la sucesión de acciones que se ejecutan, sino también por el momento en que las mismas ocurren y son procesadas. El tiempo de ejecución es “el” parámetro fundamental en el comportamiento de esta clase de sistemas y una gran parte, quizás la más importante, de los requerimientos de los mismos son temporales: “tal acción debe ejecutarse en un lapso de tiempo determinado”, “el tiempo transcurrido entre dos eventos o señales debe estar acotado por un valor constante”, etc.Eje: Sistemas distribuidos y tiempo realRed de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Using formal methods to support testing

Formal methods and testing are two important approaches that assist in the development of high quality software. While traditionally these approaches have been seen as rivals, in recent years a new consensus has developed in which they are seen as complementary. This article reviews the state of the art regarding ways in which the presence of a formal specification can be used to assist testing

Formal modelling and analysis of broadcasting embedded control systems

PhD ThesisEmbedded systems are real-time, communicating systems, and the effective modelling and analysis of these aspects of their behaviour is regarded as essential for acquiring confidence in their correct operation. In practice, it is important to minimise the burden of model construction and to automate the analysis, if possible. Among the most promising techniques for real-time systems are reachability analysis and model-checking of networks of timed automata. We identify two obstacles to the application of these techniques to a large class of distributed embedded systems: firstly, the language of timed automata is too low-level for straightforward model construction, and secondly, the synchronous, handshake communication mechanism of the timed automata model does not fit well with the asynchronous, broadcast mechanism employed in many distributed embedded systems. As a result, the task of model construction can be unduly onerous. This dissertation proposes an expressive language for the construction of models of real-time, broadcasting control systems, and demonstrates how effi- cient analysis techniques can be applied to them. The dissertation is concerned in particular with the Controller Area Network (CAN) protocol which is emerging as a de facto standard in the automotive industry. An abstract formal model of CAN is developed. This model is adopted as the communication primitive in a new language, bCANDLE, which includes value passing, broadcast communication, message priorities and explicit time. A high-level language, CANDLE, is introduced and its semantics defined by translation to bCANDLE. We show how realistic CAN systems can be described in CANDLE and how a timed transition model of a system can be extracted for analysis. Finally, it is shown how efficient methods of analysis, such as 'on-the- fly' and symbolic techniques, can be applied to these models. The dissertation contributes to the practical application of formal methods within the domain of broadcasting, embedded control systemsSchool of Computing and Mathematics at the University of Northumbri