Heterogén kiberfizikai rendszerek modellvezérelt fejlesztése
Napjainkban egyre több iparág épít kiberfizikai rendszerekre a kritikus feladatok megbízható ellátásához. Az ilyen rendszerek jellemzője, hogy nem csak egyetlen programból, hanem több, különböző fizikai eszközön futó szoftver- és hardverkomponensből épülnek fel, ideértve egy adott környezeten belül található különböző programozható vezérlőket és a hozzá integrált szenzorokat és beavatkozókat, a manapság terjedő fog és edge számítási megoldásokon futó folyamatokat, vagy a felhőt. Emiatt ezen rendszerek heterogén rendszernek tekinthetők, amelyek tervezése és ellenőrzése rendkívül komplex feladat. A komplexitás kezelésének gyakori eszköze a modellvezérelt megközelítés, amely segítségével magas szinten leírható mind az egyedi komponensek működése, mind ezek egymással történő kommunikációja. Kellően részletes modell esetén lehetőség nyílik az implementáció automatikus származtatására is, amely felgyorsítja a fejlesztést és lehetőséget ad a hibák korai felismerésére, javítására.
A Gamma Statechart Composition Framework egy a hierarchikus, komponens-alapú reaktív rendszerek tervezését és ellenőrzését támogató eszköz. A komponensek integrációját többféle kompozíciós szemantika (aszinkron-reaktív, szinkron-reaktív és kaszkád) szerint támogatja, viszont ezek a szemantikák jelen formájukban kevésbé alkalmasak heterogén rendszerek és az azokban előforduló interakciók leírására. Ezen felül a keretrendszer nem támogatja sem a rendszermodellekből a beágyazott rendszerekben jellemzően használt forráskód automatikus generálását, sem az egyes (heterogén) komponensek hálózaton keresztül történő kommunikációját.
Munkám során a Gamma keretrendszert bővítem új funkcionalitásokkal, melyek támogatják a heterogén rendszerek tervezését és az implementáció automatikus származtatását. Ezen rendszerek interakcióinak pontos leírásának érdekében heterogén architektúrákban alkalmazható kompozíciós szemantikai variánsokkal egészítem ki a már meglévő szemantikákat. Az egyedi szoftverkomponensek real-time vezérlőkön történő futtatására, illetve egyedi hardverkomponensek szintézisének támogatására automatizált kódgenerátorokat fejlesztek, lehetővé téve a beágyazott szoftver előállítása mellett logikai áramkörök viselkedésének leírását is. Támogatok többbféle, kritikus és valós-idejű beágyazott rendszerekben használt kommunikációs megközelítést. Az előálló komponens implementációk és az ezek között kapcsolatot teremtő kommunikációs megoldások hatékony felhasználása érdekében rendszerarchitektúra-leírást támogató eszközöket definiálok.
A megoldásom alkalmazhatóságát egy real-time vezérlőből, FPGA-ból és felhőben futó alkalmazásokból álló heterogén architektúrán végrehajtott esettanulmánnyal szemléltetem.
szerző
-
Csuvarszki János Csanád
Mérnök informatikus szak, alapképzés
alapképzés (BA/BSc)
konzulensek
-
Graics Bence
Tudományos segédmunkatárs, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék -
Dr. Vörös András
egyetemi docens, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék
