Framework orientado a objetos para o desenvolvimento de aplicações de automação predial e residencial

O crescente aumento pela exigência de funcionalidades na implementação dos atuais sistemas de automação predial, vem provocando um aumento da complexidade de projeto e de gerenciamento desses sistemas. O grande desafio que se apresenta atualmente é como, a partir de dispositivos isolados e subsistemas, conseguir sistemas totalmente integrados, os quais permitam economia no investimento inicial, na operação e na manutenção dos sistemas de automação, garantindo um aumento no desempenho geral da edificação Acredita-se que uma etapa importante para avaliar a real necessidade da integração seja projetar o sistema de automação sem foco em uma tecnologia específica, o que não ocorre atualmente, uma vez que, pela carência de ferramentas de apoio ao projeto, as etapas de especificação e projeto geralmente já estão focadas em uma tecnologia disponível para implementação. Este trabalho busca preencher a lacuna deixada pela carência dessas ferramentas, tendo por finalidade a especificação de um framework orientado a objetos para o desenvolvimento de aplicações de automação predial e residencial que permita modelar estes sistemas de forma independente da tecnologia que ele irá utilizar, possibilitando o mapeamento posterior para a mais adequada ou disponível. Serviram como base para o framework proposto a análise de vários padrões abertos disponíveis para implementação de sistemas de automação predial e a especificação ISO/IEC10746, o modelo de referência para processamento distribuído aberto, usado como suporte a metodologia de projeto proposta. O trabalho também discute o mapeamento dos conceitos definidos para uma arquitetura alvo, apresentado um estudo de caso para validação da metodologia proposta.

Framework orientado a objetos para projeto de hardware e software embarcados para sistemas tempo-real

A crescente complexidade dos sistemas tempo-real embarcados demanda novas metodologias e ferramentas para gerenciar os problemas de projeto, análise, integração e validação de sistemas complexos. Este trabalho aborda o tema co-projeto de sistemas tempo-real embarcados, propondo estratégias para a integração das fases iniciais de modelagem de um sistema tempo-real embarcado com as fases subseqüentes do projeto, como a implementação do software e do hardware. É proposto um framework orientado a objetos que permite a criação de modelos orientados a objetos de sistemas tempo-real embarcados, utilizando conceitos temporais similares aos propostos em UML-RT (ou mais especificamente no UML Profile for Schedulability, Performance and Time). É proposta uma estratégia de mapeamento dos requisitos temporais dos diagramas UMLRT para uma interface de programação (API) baseada na “Especificação Tempo-Real para Java” (Real-Time Specification for Java ou RTSJ), a qual pode ser executada tanto em software – em programas RTSJ executando em máquinas virtuais Java (JVM) tempo-real – ou em hardware – em processadores Java Tempo-Real. Para permitir o mapeamento para hardware são propostas extensões tempo-real ao processador Java FemtoJava, desenvolvido no âmbito de dissertações de mestrado e projetos de pesquisa no PPGC, criando-se um novo processador tempo-real denominado de RT-FemtoJava. Dentre as extensões propostas ao processador FemtoJava destaca-se a inclusão de um relógio de tempo-real e o suporte a instruções para alocação e manipulação de objetos. Os conceitos propostos foram validados no âmbito de estudos de caso, sendo os resultados obtidos descritos na presente dissertação.

Recuperação com base em Checkpointing : uma abordagem orientada a objetos

Independentemente do modelo de programação adotado, no projeto e implementação de aplicações de alta disponibilidade, faz-se necessário usar procedimentos de tolerância a falhas. Dentre as atividades que trazem consigo interesse de pesquisa na área de Tolerância a Falhas, estão os mecanismos de recuperação em um sistema computacional. Do ponto de vista prático, estes mecanismos buscam manter próximo do mínimo o tempo total de execução de aplicações computacionais de longa duração, ao mesmo tempo em que as preparam para não sofrerem perdas significativas de desempenho, em caso de falhas. Paralelamente à evolução dos sistemas computacionais, foi possível observar também a evolução das linguagens de programação, principalmente as que utilizam o paradigma orientado a objetos. O advento da área de tolerância a falhas na orientação a objetos resultou em novos problemas na atividade de recuperação quanto aos mecanismos de salvamento de estados e retomada da execução, principalmente no que se refere às dificuldades de gerenciamento e controle sobre a alocação de objetos. Entretanto, observa-se que a complexidade de implementação dos mecanismos de recuperação, por parte dos programadores, exige deles conhecimentos mais especializados para o salvamento dos estados da aplicação e para a retomada da execução. Portanto, a simplificação do trabalho do programador, através do uso de uma biblioteca de checkpointing que implemente os mecanismos de salvamento de estados e recuperação é o ponto focal deste trabalho. Diante do contexto exposto, nesta dissertação, são definidas e implementadas as classes de uma biblioteca que provê mecanismos de checkpointing e recuperação. Esta biblioteca, denominada de Libcjp, visa aprimorar o processo de recuperação de aplicações orientadas a objetos escritas na linguagem de programação Java. Esta linguagem foi escolhida para implementação devido à presença dos recursos de persistência e serialização. Para a concepção do trabalho, são considerados ambos os cenários no paradigma orientado a objetos: objetos centralizados e distribuídos. São utilizados os recursos da API de serialização Java e a tecnologia Java RMI para objetos distribuídos. Conclui-se o trabalho com a ilustração de casos de uso através de diversos exemplos desenvolvidos a partir de seus algoritmos originais inicialmente, e incrementados posteriormente com os mecanismos de checkpointing e recuperação. Os componentes desenvolvidos foram testados quanto ao cumprimento dos seus requisitos funcionais. Adicionalmente, foi realizada uma análise preliminar sobre a influência das ações de checkpointing nas características de desempenho das aplicações.

Holoparadigma : um modelo multiparadigma orientado ao desenvolvimento de software distribuído

Este texto apresenta um novo modelo multiparadigma orientado ao desenvolvimento de software distribuído, denominado Holoparadigma. O Holoparadigma possui uma semântica simples e distribuída. Sendo assim, estimula a modelagem subliminar da distribuição e sua exploração automática. A proposta é baseada em estudos relacionados com modelos multiparadigma, arquitetura de software, sistemas blackboard, sistemas distribuídos, mobilidade e grupos. Inicialmente, o texto descreve o modelo. Logo após, é apresentada a Hololinguagem, uma linguagem de programação que implementa os conceitos propostos pelo Holoparadigma. A linguagem integra os paradigmas em lógica, imperativo e orientado a objetos. Além disso, utiliza um modelo de coordenação que suporta invocações implícitas (blackboard) e explícitas (mensagens). A Hololinguagem suporta ainda, concorrência, modularidade, mobilidade e encapsulamento de blackboards em tipos abstratos de dados. Finalmente, o texto descreve a implementação da Holoplataforma, ou seja, uma plataforma de desenvolvimento e execução para a Hololinguagem. A Holoplataforma é composta de três partes: uma ferramenta de conversão de programas da Hololinguagem para Java (ferramenta HoloJava), um ambiente de desenvolvimento integrado (ambiente HoloEnv) e um plataforma de execução distribuída (plataforma DHolo).

GROA: um gerenciador de repositórios de objetos de aprendizagem

Um conceito recente, relacionado à tecnologia educacional, baseia-se na idéia de objetos de aprendizagem (OAs), entendidos como pequenos componentes que podem ser usados, reusados ou referenciados durante a aprendizagem suportada pela tecnologia. Paralelo a isto, várias organizações estão envolvidas num trabalho de desenvolvimento de padrões de metadados para estes objetos, a fim de facilitar a catalogação e recuperação dos mesmos. Desta forma, os OAs podem ser localizados mais facilmente e utilizados em diferentes contextos e plataformas e por diferentes pessoas. O que se propõe para atingir esta facilidade de uso dos OAs é que os objetos sejam armazenados em bases de dados que são também conhecidas como repositórios, que fornecem ao usuário vários benefícios em termos de recuperação de informações. Neste contexto, este trabalho apresenta o GROA - Gerenciador de Repositórios de Objetos de Aprendizagem, que disponibiliza recursos de criação de repositórios capazes de armazenamento, gerenciamento, indexação e estruturação de objetos de aprendizagem, e capazes de operar como serviços deWeb, na internet. Este sistema foi implementado no Zope, que utiliza um banco de dados orientado a objetos, integrado a um servidor web. O texto analisa o conceito de OA e o contextualiza em relação a questões como a educação a distância, ambientes de apoio ao ensino e reusabilidade de conteúdos. Também, detalha os padrões de metadados que permitem a inserção dos OAs como componentes da Web Semântica. Em particular, apresenta-se o mecanismo de mapas de tópicos utilizado para estruturar os repositórios de OAs gerenciados pelo GROA. Finalmente, o texto discorre sobre os detalhes da implementação do GROA.

Blade : um editor de esquemáticos hierárquico voltado à colaboração

Este trabalho apresenta a proposta de um editor de diagramas hierárquico e colaborativo. Este editor tem por objetivo permitir a especificação colaborativa de circuitos através de representações gráficas. O Blade (Block And Diagram Editor), como foi chamado, permite especificações em nível lógico, usando esquemas lógicos simples, bem como esquemas hierárquicos. Ao final da montagem do circuito, a ferramenta gera uma descrição textual do sistema num formato netlist padrão. A fim de permitir especificações em diferentes níveis de abstração, o editor deve ser estendido a outras formas de diagramas, portanto seu modelo de dados deve ter flexibilidade a fim de facilitar futuras extensões. O Blade foi implementado em Java para ser inserido no Cave, um ambiente distribuído de apoio ao projeto de circuitos integrados, através do qual a ferramenta pode ser invocada e acessada remotamente. O Cave disponibiliza um serviço de colaboração que foi incorporado na ferramenta e através do qual o editor suporta o trabalho cooperativo, permitindo que os projetistas compartilhem dados de projeto, troquem mensagens de texto e, de forma colaborativa, construam uma representação gráfica do sistema. Objetivando fundamentar a proposta da nova ferramenta, é apresentado um estudo sobre ferramentas gráficas para especificação de sistemas, mais especificamente sobre editores de esquemáticos. A partir dessa revisão, do estudo do ambiente Cave e da metodologia de colaboração a ser suportada, fez-se a especificação do editor, a partir da qual implementou-se o protótipo do Blade. Além do editor, este trabalho contribuiu para a construção de uma API, um conjunto de classes Java que será disponibilizado no Cave e poderá ser utilizado no desenvolvimento de novas ferramentas. Foram realizados estudos sobre técnicas de projeto orientado a objeto, incluindo arquiteturas de software reutilizáveis e padrões de projeto de software, que foram utilizados na modelagem e na implementação da ferramenta, a fim de garantir a flexibilidade do editor e a reusabilidade de suas classes. Este trabalho também contribui com um estudo de modelagem de primitivas de projeto de sistemas. No modelo orientado a objetos utilizado no editor, podem ser encontradas construções muito utilizadas em diferentes ferramentas de projeto de sistemas, tais como hierarquia de projeto e instanciação de componentes e que, portanto, podem ser reutilizadas para a modelagem de novas ferramentas.

Extensão de um modelo OO formal com aspectos temporais

Na área de Engenharia de Software, há vários modelos formais de especificação orientado a objetos (OO). Um destes é o OO-Method / OASIS. OO-Method se baseia nos seguintes princípios: - dar suporte às noções do modelo conceitual orientado a objetos; - integrar os modelos formais com metodologias de aceitação industrial; - possibilitar a produção de software avançado que inclua a geração completa de código (estática e dinâmica) do desenvolvimento comercial. O processo de desenvolvimento consiste em levantar as propriedades principais do sistema em desenvolvimento (modelo conceitual) por parte do engenheiro de software, e construir de forma automática, em qualquer momento (por um processo de conversão gráfico-textual) a especificação formal orientada a objetos em OASIS (Open and Active Specifications of Information System) que constituirá um repositório de alto nível do sistema. O objetivo de OASIS é expressar os requisitos funcionais de um sistema de informação, em um marco formal, que facilite sua validação e geração automática de programas. OASIS não inclui a especificação de aspectos temporais. A modelagem de aspectos temporais é um importante tópico da modelagem de sistemas de informação, porque através destes são representadas as características dinâmicas das aplicações e a interação temporal entre diferentes processos. A especificação de requisitos de aplicações através de modelos orientados a objetos permite representar não só os seus estados, mas também, seu comportamento. Modelos temporais representam também a evolução de objetos com o tempo. Como o estado de um objeto pode ser alterado devido à ocorrência de um evento (fato ocorrido em um determinado instante no tempo), é importante que o modelo utilizado permita apresentar a história destes eventos. O presente trabalho tem por finalidade propor uma extensão temporal a um modelo formal de especificação OO. Esta extensão inclui tanto aspectos estáticos quanto dinâmicos. A extensão de aspectos estáticos estende OASIS com atributos temporais. A extensão dos aspectos dinâmicos, contribuição central do trabalho, estende OASIS com eventos temporais.

Regras para transformação de esquemas conceituais definidos a partir de um framework de banco de dados geográficos para esquemas lógicos de SIG, com base no padrão SAIF

O objetivo dedste trabalho é investigar o projeto de banco de dados aplicado a Sistemas de Informações Geográficas (SIG), mais especificamente, do mapeamento de esquemas conceituais, orientado a objetos, para esquemas lógicos implementados por softwares de SIG comerciais. A transformação dos esquemas conceituais para os lógicos é realizado através da idedntificação de um conjunto de regras genéricas de mapeamento de qualquer esquema concecitual de banco de dados geográficos, baseados em um framework conceitual, para os esquemas lógicos proprietários dos diversos SIG existentes. A concretização desta tarefa de transformação é possível mediante a proposta de um ambiente de suporte. Esse ambiente fornece uma estrutura específica, constituída por uma linguagem formal, definida pelo padrão SAIF (Saptial Archive and Interchange Format), pela ferramenta FME (feature Manipulation Engine) e pela ferramenta CASE Rational Rose v.2000e. O conjunto de regras genéricas elaborado neste trabalho, é composto por dois subconjuntos. O primeiro define regras de correspondência, determinando uma relação entre os conceitos da realidade percebidos pelo Framework conceitual e a linguagem formal apresentada pelo padrão SAIF. O segundo subconjunto define regras de transformação, onde busca-se mapear os conceitos do paradigma da orientação a objetos par aos conceitos relacionais utilizazdos pela maioria dos softwares de SIG, disponíveis no mercado. Com a finalidade de validar a aplicabilidadee deste conjunto de regras de mapeamento e do ambiente de suporte proposto, este trabalho inclui também a implementação de um protótipo, o qual executa a automatização da trasnformação dos esquemas conceituais para os esquemas lógicos de banco de dados geográfico.

Modelagem de articulações para humanos virtuais baseada em anatomia

Técnicas de Processamento de Imagens e de Computação Gráfica vêm sendo empregadas há bastante tempo para o diagnóstico por imagens em Medicina. Mais recentemente, aplicações baseadas em modelos anatômicos, tanto extraídos de volumes de imagens como criados com base em estudos de anatomia, despontam com força. Tais modelos visam suportar simulação de movimento e de fisiologia. Porém, para que isso se torne realidade, modelos anatômicos do corpo humano precisam ser construídos e aperfeiçoados. Entre outras funcionalidades, esses modelos devem ser capazes de representar o movimento articulado do corpo humano. O problema de modelagem das articulações já foi considerado em diversos trabalhos, principalmente em Robótica e Animação. Entretanto, esses trabalhos não levaram em conta fidelidade anatômica com profundidade suficiente para que pudessem ser utilizados em aplicações de Medicina. O principal objetivo deste trabalho, portanto, é a criação de uma estratégia de representação de articulações embasada em características anatômicas para modelagem de esqueletos humanos virtuais. Um estudo da anatomia do esqueleto humano é apresentado, destacando os tipos de articulações humanas e aspectos do seu movimento. Também é apresentado um estudo dos modelos de articulações encontrados na literatura de Computação Gráfica, e são comentados alguns sistemas de software comercial que implementam corpos articulados. Com base nesses dois estudos, procurou-se identificar as deficiências dos modelos existentes em termos de fidelidade anatômica e, a partir disso, propor uma estratégia de representação para articulações humanas que permitisse a construção de corpos humanos virtuais anatomicamente realísticos. O modelo de articulações proposto foi projetado com o auxílio de técnicas de projeto orientado a objetos e implementado no âmbito do projeto Virtual Patients. Usando as classes do modelo, foi construído um simulador de movimentos, que recebe a descrição de um corpo articulado através de um arquivo em formato XML e apresenta uma animação desse corpo. A descrição do movimento também é especificada no mesmo arquivo. Esse simulador foi utilizado para gerar resultados para verificar a correção e fidelidade do modelo articular. Para isso, um joelho virtual foi construído, seus movimentos foram simulados e comparados com outros joelhos: o modelo de outro simulador, um modelo plástico anatômico e o joelho real.

Extensão do padrão ODMG para suportar tempo e versões

Este trabalho apresenta uma extensão do padrão ODMG para o suporte ao versionamento de objetos e características temporais. Essa extensão, denominada TV_ODMG, é baseada no Modelo Temporal de Versões (TVM), que é um modelo de dados orientado a objetos desenvolvido para armazenar as versões do objeto e, para cada versão, o histórico dos valores dos atributos e dos relacionamentos dinâmicos. O TVM difere de outros modelos de dados temporais por apresentar duas diferentes ordens de tempo, ramificado para o objeto e linear para cada versão. O usuário pode também especificar, durante a modelagem, classes normais (sem tempo e versões), o que permite a integração desse modelo com outras modelagens existentes. Neste trabalho, os seguintes componentes da arquitetura do padrão ODMG foram estendidos: o Modelo de Objetos, a ODL (Object Definition Language) e a OQL (Object Query Language). Adicionalmente, foi desenvolvido um conjunto de regras para o mapeamento do TV_ODMG para o ODMG a fim de permitir o uso de qualquer ODBMS para suportar a extensão proposta.

Abordagem baseada em objetivos para construção de casos de uso e cenários

Para o desenvolvimento de sistemas interativos que respeitem critérios de usabilidade em adição aos critérios de qualidade convencionais, é necessário que, desde suas primeiras etapas, as áreas de Engenharia de Software (ES) e de Interação Humano- Computador (IHC) sejam consideradas, simultaneamente e de maneira integrada. Essas duas áreas investigam modelos, conceitos, técnicas e práticas que refletem diferentes perspectivas sobre a atividade de desenvolvimento, uma orientada mais ao sistema (ES) e outra, mais ao usuário (IHC). Para conciliar estas perspectivas, é necessário o estabelecimento de um entendimento mútuo e a utilização conjunta e integrada de conceitos, técnicas e práticas de desenvolvimento de ambas as áreas. Este trabalho visa mostrar as possibilidades desta integração, através da combinação dos conceitos de Casos de Uso (Use Cases) e Cenários (Scenarios), importantes técnicas de modelagem amplamente utilizadas respectivamente nas áreas de ES e IHC, em diferentes contextos, com diferentes visões; mas apresentando similaridades valiosas para propiciarem o uso complementar de ambas as técnicas. Para sistematizar esta integração, é proposta uma abordagem teleológica – baseada em objetivos – de construção sistemática de casos de uso com quatro diferentes níveis de abstração, desde os mais abstratos casos de uso essenciais até os cenários, aqui utilizados como instâncias concretas de casos de uso. Com esta abordagem, pretende-se construir um modelo de casos de uso que permita especificar requisitos funcionais, conjuntamente com requisitos de interação, de maneira compreensível e praticável e que sirva como ponto de partida à continuidade do desenvolvimento orientado a objetos de software. Com o intuito de exemplificar a proposta, é descrita e discutida a aplicação passo a passo desta abordagem a um exemplo.

Javal: modelo de ambiente de avaliação remota multiagente baseada em tutores embarcados

Trata o presente objeto de pesquisa da proposta de desenvolvimento de um modelo de ambiente de avaliação remota para Ensino à Distância, baseado no paradigma de Orientação a Objetos e elaborado com base na tecnologia de sistemas multiagentes. Para a validação do modelo, foi desenvolvido um protótipo denominado Javal, capaz de permitir a aplicação e monitoração da realização de avaliações e testes à distância. As soluções comerciais disponíveis no mercado, como Question Mark Perception, Aula Net e WebCT possuem código fechado e custo elevado, além de serem baseadas em soluções proprietárias (QML - Question Mark, ASP - Microsoft, etc.), necessitando de plataforma específica para instalação de servidores e clientes. Quanto ao aspecto funcional, estas ferramentas possuem a base de sua lógica de funcionamento em execução de scripts no servidor. Para cada item de uma avaliação a ser respondido, torna-se necessária a efetivação de uma nova conexão. O modelo proposto traz toda a funcionalidade do sistema para o ambiente do aluno, tornando necessária apenas uma conexão para a busca da avaliação e outra para o envio dos resultados, reduzindo o tráfego na rede. Quanto ao aspecto pedagógico, estas ferramentas limitam-se apenas a apresentar uma avaliação somativa do aluno, geração de graus e estatísticas, não se preocupando em monitorar seus aspectos comportamentais, capazes de apontar indícios de possíveis falhas no aprendizado ou na elaboração da avaliação. A proposta do modelo é da apresentação de um ambiente orientado a objetos, capaz de distribuir elementos representativos das avaliações existentes no modelo tradicional de ensino, incorporando recursos capazes de possibilitar a monitoração de aspectos comportamentais do aluno, pelo emprego de agentes monitores ou tutores, que podem acompanhar o aluno e auxiliá-lo em situações de dificuldade. O modelo proposto por este trabalho envolve as avaliações formativas e somativas, aplicadas de forma assíncrona e individual. Como sugestão para trabalhos futuros, o modelo propõe o desenvolvimento de classes capazes de implementar a aplicação de avaliações síncronas e em grupo. A validação do modelo proposto foi realizado através do desenvolvimento de um protótipo que, com base no desenvolvimento de uma API Javal específica, implementa os principais tipos de questões disponíveis no sistema de ensino tradicional, além de agentes tutores de avaliação.

Projeto de um DB2 extender para suporte aos conceitos de tempo e versão

A utilização de versões permite o armazenamento de diferentes alternativas de projeto no desenvolvimento de uma aplicação. Entretanto, nem todo o histórico das alterações aplicadas sobre os dados é registrado. Modificações importantes podem ser realizadas e os valores anteriores são perdidos. O histórico completo somente é acessível através da junção de versões com um modelo temporal. Os conceitos de tempo e de versão aplicados em conjunto possibilitam a modelagem de aplicações complexas. Uma extensão que implemente simultaneamente estes dois conceitos em um banco de dados comercial não está disponível. O Modelo Temporal de Versões (TVM – Temporal Version Model) fornece a base para esta funcionalidade. O objetivo deste trabalho é projetar um extender para oferecer suporte aos conceitos de tempo e versão no sistema DB2, utilizando como base o TVM. A extensão engloba o mapeamento da hierarquia do TVM; a criação de tabelas administrativas; procedimentos para especificação das classes, atributos e relacionamentos; a definição de gatilhos e restrições para a manipulação dos dados diretamente nas tabelas criadas; e a especificação de procedimentos e UDFs para controle de versões e valores temporais e de outras UDFs que permitem consultas envolvendo os dois conceitos. Apesar do SGBD não ser totalmente orientado a objetos, como é definido no modelo utilizado (TVM), oferece mecanismos que permitem o mapeamento para um modelo objetorelacional. Através da utilização desta extensão, a união de tempo e de versões pode ser utilizada em aplicações reais.

Semântica formal para TVQL

Modelos de bancos de dados têm sido progressivamente estendidos a fim de melhor capturar necessidades específicas de aplicações. Bancos de dados versionados, por exemplo, provêm suporte a versões alternativas de objetos. Bancos de dados temporais, por sua vez, permitem armazenar todos os estados de uma aplicação, registrando sua evolução com o passar do tempo. Tais extensões sobre os modelos de dados se refletem nas respectivas linguagens de consulta, normalmente sob a forma de extensões a linguagens conhecidas, tais como SQL ou OQL. O modelo de banco de dados TVM (Temporal Versions Model ), definido sobre o modelo de banco de dados orientado a objetos, suporta simultaneamente versões alternativas e o registro de alterações de objetos ao longo do tempo. A linguagem de consulta TVQL (Temporal Versioned Query Language), definida a partir da linguagem de consulta SQL, permite recuperar informações do modelo de dados TVM. As construções introduzidas em TVQL têm como objetivo tornar simples a consulta do banco de dados em diversos pontos da linha temporal. Apesar das vantagens da utilização da linguagem TVQL para resgatar dados temporais do modelo TVM, existem algumas limitações importantes para seu aprimoramento. Uma delas é a alta complexidade do modelo TVM, proveniente da integração de conceitos variados como estados alternativos e rótulos temporais. Outro ponto é que, até o presente momento, não existe um interpretador para TVQL, impedindo uma experiência prática de programação de consultas. O objetivo principal deste trabalho é o desenvolvimento de uma especificação formal para a linguagem TVQL, tornando possível um estudo consistente de suas construções. Adicionalmente, uma especificação formal serve como documentação para futuras implementações de interpretadores. Neste trabalho foi desenvolvido um protótipo de avaliador de consultas e verificador de tipos para um núcleo funcional da linguagem TVQL, possibilitando também uma experimentação prática sobre os modelos propostos.

A Framework supporting collaboration on the distributed design of integrated systems

The work described in this thesis aims to support the distributed design of integrated systems and considers specifically the need for collaborative interaction among designers. Particular emphasis was given to issues which were only marginally considered in previous approaches, such as the abstraction of the distribution of design automation resources over the network, the possibility of both synchronous and asynchronous interaction among designers and the support for extensible design data models. Such issues demand a rather complex software infrastructure, as possible solutions must encompass a wide range of software modules: from user interfaces to middleware to databases. To build such structure, several engineering techniques were employed and some original solutions were devised. The core of the proposed solution is based in the joint application of two homonymic technologies: CAD Frameworks and object-oriented frameworks. The former concept was coined in the late 80's within the electronic design automation community and comprehends a layered software environment which aims to support CAD tool developers, CAD administrators/integrators and designers. The latter, developed during the last decade by the software engineering community, is a software architecture model to build extensible and reusable object-oriented software subsystems. In this work, we proposed to create an object-oriented framework which includes extensible sets of design data primitives and design tool building blocks. Such object-oriented framework is included within a CAD Framework, where it plays important roles on typical CAD Framework services such as design data representation and management, versioning, user interfaces, design management and tool integration. The implemented CAD Framework - named Cave2 - followed the classical layered architecture presented by Barnes, Harrison, Newton and Spickelmier, but the possibilities granted by the use of the object-oriented framework foundations allowed a series of improvements which were not available in previous approaches: - object-oriented frameworks are extensible by design, thus this should be also true regarding the implemented sets of design data primitives and design tool building blocks. This means that both the design representation model and the software modules dealing with it can be upgraded or adapted to a particular design methodology, and that such extensions and adaptations will still inherit the architectural and functional aspects implemented in the object-oriented framework foundation; - the design semantics and the design visualization are both part of the object-oriented framework, but in clearly separated models. This allows for different visualization strategies for a given design data set, which gives collaborating parties the flexibility to choose individual visualization settings; - the control of the consistency between semantics and visualization - a particularly important issue in a design environment with multiple views of a single design - is also included in the foundations of the object-oriented framework. Such mechanism is generic enough to be also used by further extensions of the design data model, as it is based on the inversion of control between view and semantics. The view receives the user input and propagates such event to the semantic model, which evaluates if a state change is possible. If positive, it triggers the change of state of both semantics and view. Our approach took advantage of such inversion of control and included an layer between semantics and view to take into account the possibility of multi-view consistency; - to optimize the consistency control mechanism between views and semantics, we propose an event-based approach that captures each discrete interaction of a designer with his/her respective design views. The information about each interaction is encapsulated inside an event object, which may be propagated to the design semantics - and thus to other possible views - according to the consistency policy which is being used. Furthermore, the use of event pools allows for a late synchronization between view and semantics in case of unavailability of a network connection between them; - the use of proxy objects raised significantly the abstraction of the integration of design automation resources, as either remote or local tools and services are accessed through method calls in a local object. The connection to remote tools and services using a look-up protocol also abstracted completely the network location of such resources, allowing for resource addition and removal during runtime; - the implemented CAD Framework is completely based on Java technology, so it relies on the Java Virtual Machine as the layer which grants the independence between the CAD Framework and the operating system. All such improvements contributed to a higher abstraction on the distribution of design automation resources and also introduced a new paradigm for the remote interaction between designers. The resulting CAD Framework is able to support fine-grained collaboration based on events, so every single design update performed by a designer can be propagated to the rest of the design team regardless of their location in the distributed environment. This can increase the group awareness and allow a richer transfer of experiences among them, improving significantly the collaboration potential when compared to previously proposed file-based or record-based approaches. Three different case studies were conducted to validate the proposed approach, each one focusing one a subset of the contributions of this thesis. The first one uses the proxy-based resource distribution architecture to implement a prototyping platform using reconfigurable hardware modules. The second one extends the foundations of the implemented object-oriented framework to support interface-based design. Such extensions - design representation primitives and tool blocks - are used to implement a design entry tool named IBlaDe, which allows the collaborative creation of functional and structural models of integrated systems. The third case study regards the possibility of integration of multimedia metadata to the design data model. Such possibility is explored in the frame of an online educational and training platform.