UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI BERGAMO. PROPOSTE di TIROCINI/TESI di LAUREA - Prof. Patrizia Scandurra

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1 PROPOSTE di TIROCINI/TESI di LAUREA - Prof. Patrizia Scandurra A seguire alcune proposte di tirocini/tesi in tre ambiti dell ingegneria del software (non del tutto scorrelati): (1) Model-driven driven engineering e metodi formali, (2) applicazioni orientate ai servizi, (3) sistemi embedded. Ciascuna proposta può essere adattata sia per la laurea triennale che per laurea magistrale. Se siete interessati contattatemi: patrizia.scandurra@unibg.it 1. Ambito: Model-driven driven engineering e metodi formali I metodi formali sono linguaggi di specifica (modellazione) -- come Reti di Petri, B, Eiffel, Esterel, Lustre, RAISE, VDM, Z, Abstract State Machines (ASMs), Algebra dei Processi, ecc. basati su teorie matematiche (la logica, teoria degli automi o dei grafi) che permettono tono di applicare tecniche di analisi (validazione e verifica) formale delle proprietà di un sistema. L approccio Model-driven driven Engineering (MDE) sembra emergere come nuovo paradigma metodologico dell ingegneria del software. MDE propone una forma di ingegneria generativa basata sul principio di unificazione "Everything is a model" secondo cui i modelli quale rappresentazione ad un certo livello di astrazione di concetti/aspetti del sistema che si sta realizzando rivestono il ruolo fondamentale di first-class artifact lungo l intero processo di sviluppo, ovvero le componenti di un sistema sono generate a partire da modelli via via sempre più dettagliati e con l impiego di tool in grado di eseguire trasformazioni tra modelli. L approccio MDE risolve il problema della complessità progettuale dei sistemi con l impiego, a diversi livelli di astrazione, di modelli definiti tramite domain-specific modelling languages (DSML) come, ad esempio, profili o dialetti dell UML per un dato dominio applicativo di interesse, e di trasformazioni automatiche verticali (o di raffinamento) model-to-model e model-to-code per l implementazione di sistemi corretti per costruzione. I DSML sono a loro volta definiti in termini di un (meta-)modello, ovvero gli stessi principi MDE sono applicati all ingegnerizzazione stessa dei linguaggi di modellazione. Esistono diverse piattaforme che implementano i principi MDE tra cui l Eclipse Modeling Framework (EMF), l Atlas Model Management Architecture (AMMA), model-integrated computing (MIC) ed il toolsuite GME; Microsoft DSL Tool, la Model-driven driven Architecture (MDA) del gruppo OMG, Kermeta, ecc..). Linguaggi di trasfomazione e weaving di modelli Studio e confronto di linguaggi di trasformazione e weaving di modelli scritti secondo un domain-specific modeling language (DSML). Tecnologie e linguaggi: Model-driven engineering, meta-modellazione modellazione e trasformazione di modelli, aspect-oriented modeling, MDA/MOF-UML, EMF/Ecore. Tipo e complessità di lavoro: Il lavoro sarà di esplorativo con lo scopo d'illustrare in modo ragionato e critico le tecniche e gli strumenti esistenti, sperimentandoli su un caso di studio. 1

2 AMMA workbench e ATLAS Model Weaver: Kermeta workbench: Un framework semantico per domain-specific modelling languages (DSML) Studio e applicazione di linguaggi di trasformazioni di modelli a supporto di un framework semantico basato sul formalismo di specifica Abstract State Machines (ASM) per definire e validare la semantica (comportamentale ed eseguibile) di un domain-specific modelling languages (DSML). MDA/MOF-UML, EMF/Ecore, Abstract State Machines (ASM). Tipo e complessità di lavoro: Il lavoro sarà di sperimentale con lo scopo d'illustrare in modo ragionato e critico le tecniche e gli strumenti esistenti, sperimentandoli su un caso di studio ovvero su un DSML. Eclipse Modeling Framework (EMF): AMMA workbench e ATLAS Model Weaver: Kermeta workbench: Angelo Gargantini, Elvinia Riccobene, Patrizia Scandurra: A semantic framework for metamodel-based languages. Autom. Softw. Eng. 16(3-4): (2009) Modellazione multi-view: weaving di modelli strutturali e comportamentali Studio di linguaggi e strumenti MDE per il weaving di modelli, e loro sperimentazione come supporto alla modellazione multi-view di sistemi software. Si propone, in particolare, la loro applicazione per il weaving di modelli di classi UML o altro (vista strutturale) con modelli di macchine a stati astratte (vista comportamentale) per il design di applicazioni orientate agli oggetti. aspect-oriented modeling, MDA/MOF-UML, EMF/Ecore, Abstract State Machines (ASM). Tipo e complessità di lavoro: Il lavoro sarà di esplorativo/sperimentale con lo scopo di illustrare in modo ragionato e critico le tecniche e gli strumenti esistenti, sperimentandoli su un caso di studio. AMMA workbench e ATLAS Model Weaver: Kermeta workbench: UML: 2

3 Un approccio (meta-)model driven per l integrazione di tool a supporto di un metodo formale Definizione e implementazione di un pivot metamodel adapter e di un motore di trasformazioni di modelli (model-to-model e model-to text) per integrare un insieme di tool attorno al metodo formale Abstract State Machine (ASM) (un estensione particolare delle macchine a stati finiti ). Tale workbench faciliterà l interscambio di modelli ASM tra diversi tool ASM di design e analisi attraverso un formato di interscambio XMI, permettendone quindi l integrazione. XMI (XML Metadata interchange), Abstract State Machines (ASM). Tipo e complessità di lavoro: Il lavoro sarà di esplorativo/sperimentale con lo scopo di illustrare in modo ragionato e critico le tecniche e gli strumenti esistenti, sperimentandoli su un caso di studio. Esempi di tool ASM: Asmeta tolset CoreASM Sintesi di codice a partire da modelli astratti ASM, e viceversa. Definizione e sviluppo di un generatore per la sintesi di codice Java annotato (java annotation framework) a partire da modelli astratti Abstract State Machine (ASM) (un estensione particolare delle macchine a stati finiti ) di parti/aspetti critici di un sistema. Le annotazioni consentono la tracciabilità del modello astratto nel codice Java e facilitano l operazione inversa di reverse engineering. Abstract State Machines (ASM), java, Attribute-oriented programming. Tipo e complessità di lavoro: Il lavoro sarà di tipo teorico/sperimentale con lo scopo di definire dei pattern generativi per l encoding Java del modello di computazione delle ASMs e di sperimentare in modo ragionato e critico le tecniche e gli strumenti esistenti per l implementazione del motore di forward/reverse engineering. Shane Sendall and Jochen Küster. Taming Model Round-Trip Engineering. Proceedings of Workshop on Best Practices for Model-Driven Software Development (2004) Eclipse Modeling Framework (EMF) and JET (Java Emitter Template): OpenArchitectureWare (oaw) generator Joachim Schmid. Compiling Abstract State Machines to C++. Journal of Universal Computer Science, vol. 7, no. 11 (2001). Definizione di pattern di concorrenza e sincronizzazione per macchine a stati astratte Si propone di definire e implementare una libreria di meccanismi (pattern) di sincronizzazione di processi (lock, semafori, monitor, etc.) per il metodo formale Abstract State Machine (ASM) 3

4 (un estensione particolare delle macchine a stati finiti ). Tale libreria faciliterà la modellazione ad alto livello di astrazione di applicazioni concorrenti orientate ai processi (multi- -thread) tramite il formalismo ASM. Tecnologie e linguaggi: Programmazione concorrente, Abstract State Machines. Tipo e complessità di lavoro: Il lavoro sarà di tipo sperimentale con lo scopo di studiare, definire e implementare in modo ragionato e critico i meccanismi classici di sincronizzazione/concorrenza per il linguaggio ASM e loro applicazione su piccoli casi di studio. Paolo Ancilotti, Maurelio Boari. Programmazione concorrente e distribuita. MC-Graw-Hill, 2007, ISBN: Ambito: Applicazioni orientate ai servizi L argomento SOA (Service Oriented Architecture) è un tema complesso ma che è oggi è sempre più strategico nel mondo IT. Una architettura SOA è una architettura software che definisce una modalità di descrivere i componenti (servizi) con caratteristiche ben specifiche orientate al riutilizzo e all'integrazione. SOA è uno stile architetturale basato sul concetto di servizio, che rappresenta quindi l'elemento strutturale su cui le applicazioni (tra cui le applicazioni web) vengono sviluppate. L argomento SOA può essere affrontato da molti punti di vista (architetturale, metodologico, organizzativo, tecnologico, pratico). 4 Il modello di programmazione SCA (Service Component Architecture per realizzare applicazioni SOA Progettazione e realizzazione di un applicazione distribuita e orientata ai servizi secondo il modello di programmazione SCA (Service Component Architecture),, insieme di specifiche del consorzio Oasis. SCA consente di scomporre l applicazione in componenti riutilizzabili, ricomponibili tra loro, raggiungibili dall esterno con protocolli diversi, e capaci, a loro volta, di accedere a servizi esterni. I servizi possono interagire tra loro in modo sincrono o asincrono e possono essere implementati in qualunque tecnologia. Diverse piattaforme open source implementano SCA, tra queste Apache Tuscany e Fabric3. engineering. Tipo e complessità di lavoro: Il lavoro sarà di tipo esplorativo con lo scopo d'illustrare in modo ragionato e critico le tecniche e le metodologie esistenti, esaminandone i punti di forza e debolezza e sperimentandole su un caso di studio.

5 SCA website: Open source SCA design and debug tool (basati su Eclipse!): SCA wiki Tutorial: engineering. Sintesi automatica di componenti a servizi a partire da modelli astratti ASM Definizione e implementazione di una tecnica generativa per la sintesi automatica di componenti auto-contenute e modulari per servizi considerati critici a partire da modelli astratti formali. A tale scopo si prenderà come riferimento il modello di programmazione SCA (Service Component Architecture. Come formalismo per definire i modelli astratti di componenti a servizi si utilizzerà il metodo formale Abstract State Machine (ASM) (un estensione delle macchine a stati finiti ). engineering, model-driven engineering, metodi formali. Tipo e complessità di lavoro: Il lavoro sarà di tipo sperimentale/ricerca con lo scopo d'illustrare in modo ragionato e critico le tecniche e le metodologie esistenti, esaminandone i punti di forza e debolezza e sperimentandole su un caso di studio. SCA website: Open source SCA design and debug tool (basati su Eclipse!): SCA wiki Tutorial: Monitoraggio e validazione a runtime di applicazioni SOA Definizione ed implementazione di una metodologia per la validazione (simulazione semplice o attraverso scenari) a runtime di applicazioni software orientate a servizi attraverso l uso di metodi formali. A tale scopo si prenderà come riferimento il modello di programmazione SCA (Service Component Architecture). Come 5

6 formalismo per definire i modelli formali di componenti a servizi si utilizzerà il metodo formale Abstract State Machine (ASM) (un estensione delle macchine a stati finiti ). engineering, model-driven engineering, metodi formali. Tipo e complessità di lavoro: Il lavoro sarà di tipo sperimentale/ricerca con lo scopo d'illustrare in modo ragionato e critico le tecniche e le metodologie esistenti, esaminandone i punti di forza e debolezza e sperimentandole su un caso di studio. SCA website: Open source SCA design and debug tool (basati su Eclipse!): SCA wiki Diagnosing SCA Components Using Wombat. Axel Martens and Simon Moser. In Business Process Management, Volume 4102/2006, LNCS, Springer, 2006 Tutorial: Tool ASM: Asmeta tolset Tesi aziendali su temi vari legati al SOA presso le ditte (area Milano): VERSO21 (gruppo Opera21) Aizoon Consulting 3. Ambito: Sistemi Embedded Tesi aziendali su temi vari legati al design di embedded software e System-on-Chip (SoC) presso le ditte (area Milano) STMICROELECTRONICS e Artisan Software Tools 6