ProTool : uma ferramenta de prototipação de software para o ambiente PROSOFT

Dentre as principais áreas que constituem a Ciência da Computação, uma das que mais influenciam o mundo atual é a Engenharia de Software, envolvida nos aspectos científicos e tecnológicos do desenvolvimento de software. No desenvolvimento de software, a fase de especificação dos requisitos é uma das mais importantes, visto que erros não detectados nesta são propagados para as fases posteriores. Quanto mais avançado estiver o desenvolvimento, mais caro custa reparar um erro introduzido nas fases iniciais, pois isto envolve reconsiderar vários estágios do desenvolvimento. A prototipação permite que os requisitos do software sejam validados logo no início do desenvolvimento, evitando assim a propagação de erros. Paralelamente, a utilização de métodos formais visa revelar inconsistências, ambigüidades e falhas na especificação do software, que podem caso contrário, não serem detectadas. Usar a prototipação de software juntamente com uma notação formal enfatiza a especificação do problema e expõe o usuário a um sistema “operante” o mais rápido possível, de modo que usuários e desenvolvedores possam executar e validar as especificações dos requisitos funcionais. O objetivo principal deste trabalho é instanciar uma técnica da área de Prototipação de Software que capacite o engenheiro de software gerar automaticamente protótipos executáveis a partir de especificações formais de tipos abstratos de dados, na notação PROSOFT-algébrico, visando a validação dos requisitos funcionais logo no início do desenvolvimento do software. Para tanto foi proposto um mapeamento da linguagem PROSOFT-algébrico para OBJ. Como OBJ possui um eficiente sistema de reescrita de termos implementado, a utilização deste propicia a prototipação de tipos abstratos de dados, especificados em PROSOFT-algébrico. Os componentes envolvidos na definição deste trabalho, assim como o mapeamento entre as linguagens, foram especificados algebricamente e implementados no ambiente de desenvolvimento de software PROSOFT. A implementação serviu para validar o mapeamento proposto através de dois estudos de caso. Por fim, são apresentadas as conclusões alcançadas e as atividades adicionais vislumbradas a partir do trabalho proposto.

Teste baseado em casos de uso.

Os casos de uso consistem em um meio de se capturar as funcionalidades de um sistema de forma centrada no usuário. Entender como o usuário interage com um sistema é um aspecto importante quando se tem como objetivo entregar um produto que atenda às suas necessidades.

OZJ : uma ferramenta para geração de óraculos para teste de software a partir de especificação formal

A literatura sobre Teste de Software apresenta diversas estratégias e metodologias que definem critérios eficazes e automatizáveis para selecionar casos de teste capazes de detectar erros em softwares. Embora eficientes na descoberta de erros, as técnicas de seleção de casos de teste exigem que uma quantidade relativamente grande de testes seja realizada para satisfazer os seus critérios. Essa característica acarreta, em parte, um alto custo na atividade de teste, uma vez que, ao fim de cada teste deve-se verificar se o comportamento do software está ou não de acordo com os seus requisitos. Oráculo para teste de software é um mecanismo capaz de determinar se o resultado de um teste está ou não de acordo com os valores esperados. Freqüentemente, assume-se que o próprio projetista de teste é o responsável por esta tarefa. A automatização da atividade dos oráculos deu origem a oráculos automáticos, os quais são capazes de determinar o bom ou mau funcionamento do software a partir de uma fonte de informação confiável. Ao longo dos anos, a especificação formal vêm sendo largamente utilizada como fonte de informação para oráculos automáticos. Diversas estratégias vêm propondo geradores de oráculos baseados em especificações formais. Dentre as características marcantes dessas estratégias, cita-se aquelas que são aplicáveis a implementações derivadas a partir da estrutura da especificação e aquelas que geram oráculos a partir de técnicas específicas de seleção de casos. Essas características, entretanto, limitam a aplicação abrangente dos oráculos por restringi-los tanto a implementações derivadas diretamente de especificações como ao uso de técnicas específicas de seleção de casos de teste. Este trabalho apresenta um estudo sobre os geradores de oráculos para teste de software, identifica aspectos fundamentais que regem seu processo de construção e propõe uma estratégia que permite a geração de oráculos semi-automaticamente, mesmo para implementações não derivadas diretamente da estrutura da especificação. A estratégia proposta é, também, aplicável aos casos de teste derivados de qualquer técnica de seleção de casos de teste.

RoboEduc: especificação de um software educacional para ensino da robótica às crianças como uma ferramenta de inclusão digital

Because of social exclusion in Brazil and having as focus the digital inclusion, was started in Federal University of Rio Grande do Norte a project that could talk, at the same time, about concepts of collaborative learning and educational robotics , focused on children digitally excluded. In this context was created a methodology that approaches many subjects as technological elements (e. g. informatics and robotics) and school subjects (e. g. Portuguese, Mathematics, Geography, History), contextualized in everyday situations. We observed educational concepts of collaborative learning and the development of capacities from those students, as group work, logical knowledge and learning ability. This paper proposes an educational software for robotics teaching called RoboEduc, created to be used by children digitally excluded from primary school. Its introduction prioritizes a friendly interface, that makes the concepts of robotics and programming easy and fun to be taught. With this new tool, users without informatics or robotics previous knowledge are able to control a robot, previously set with Lego kits, or even program it to carry some activities out. This paper provides the implementation of the second version of the software. This version presents the control of the robot already used. After were implemented the different levels of programming linked to the many learning levels of the users and their different interfaces and functions. Nowadays, has been implemented the third version, with the improvement of each one of the mentioned stages. In order to validate, prove and test the efficience of the developed methodology to the RoboEduc, were made experiments, through practice of robotics, with children for fourth and fifth grades of primary school at the City School Professor Ascendino de Almeida, in the suburb of Natal (west zone), Rio Grande do Norte. As a preliminary result of the current technology, we verified that the use of robots associated with a well elaborated software can be spread to users that know very little about the subject, without the necessity of previous advanced technology knowledges. Therefore, they showed to be accessible and efficient tools in the process of digital inclusion

Problem-Based SRS: método para especificação de requisitos de software baseado em problemas

Requirements specification has long been recognized as critical activity in software development processes because of its impact on project risks when poorly performed. A large amount of studies addresses theoretical aspects, propositions of techniques, and recommended practices for Requirements Engineering (RE). To be successful, RE have to ensure that the specified requirements are complete and correct what means that all intents of the stakeholders in a given business context are covered by the requirements and that no unnecessary requirement was introduced. However, the accurate capture the business intents of the stakeholders remains a challenge and it is a major factor of software project failures. This master’s dissertation presents a novel method referred to as “Problem-Based SRS” aiming at improving the quality of the Software Requirements Specification (SRS) in the sense that the stated requirements provide suitable answers to real customer ́s businesses issues. In this approach, the knowledge about the software requirements is constructed from the knowledge about the customer ́s problems. Problem-Based SRS consists in an organization of activities and outcome objects through a process that contains five main steps. It aims at supporting the software requirements engineering team to systematically analyze the business context and specify the software requirements, taking also into account a first glance and vision of the software. The quality aspects of the specifications are evaluated using traceability techniques and axiomatic design principles. The cases studies conducted and presented in this document point out that the proposed method can contribute significantly to improve the software requirements specification.

O ZEP Framework: um framework para a criação de métodos para envolvimento de stakeholders no desenvolvimento de soluções de software.

A especificação dos requisitos de software pressupõe que se conheçam os requisitos do sistema do que será parte. Os requisitos do sistema, por sua vez, pressupõem o conhecimento do negócio (business) onde o sistema será utilizado. Para que estes conhecimentos sejam obtidos é importante o envolvimento dos stakeholders tanto no nível de sistema quanto no nível de negócio. As literaturas sobre Engenharia de Requisitos, Engenharia de Software e Engenharia de Sistemas concordam que o envolvimento dos stakeholders é fundamental. O tratamento dispensado ao assunto, no entanto, é pequeno, dada a importância do tema. Esta dissertação, utilizando conceitos da Engenharia de Métodos Situacionais e de Design Science, apresenta o ZEP Framework, um artefato, produzido com o software EPF Composer, que permite a criação de métodos para envolver o stakeholder. Estes métodos, para serem criados, devem levar em consideração as peculiaridades da organização, dos recursos disponíveis e do projeto em si. São apresentados, ainda, alguns cenários, na área de Turismo, como exemplos da utilização do framework.

APSEE-Reuse : um meta-modelo para apoiar a reutilização de processos de software

Dentre as principais áreas que constituem a Ciência da Computação, uma das que mais influenciam o mundo atual é a Engenharia de Software, envolvida nos aspectos tecnológicos e gerenciais do processo de desenvolvimento de software. Software tornou-se a base de sustentação de inúmeras organizações dos mais diversos ramos de atuação espalhados pelo planeta, consistindo de um elemento estratégico na diferenciação de produtos e serviços atuais. Atualmente, o software está embutido em sistemas relacionados a infindável lista de diferentes ciências e tecnologias. A Tecnologia de Processo de Software surgiu em meados da década de 1980 e representou um importante passo em direção à melhoria da qualidade de software através de mecanismos que proporcionam o gerenciamento automatizado do desenvolvimento de software. Diversas teorias, conceitos, formalismos, metodologias e ferramentas surgiram nesse contexto, enfatizando a descrição formal do modelo de processo de software, para que possa ser automatizado por um ambiente integrado de desenvolvimento de software. Os modelos de processos de software descrevem o conhecimento de uma organização e, portanto, modelos que descrevem experiências bem sucedidas devem ser continuamente disseminados para reutilização em diferentes projetos. Apesar da importância desse tópico, atualmente apenas uma pequena porção do conhecimento produzido durante o desenvolvimento de software é mantido para ser reutilizado em novos projetos. Embora, à primeira vista, o desafio de descrever modelos reutilizáveis para processos de software pareça ser equivalente ao problema tratado pela tradicional área de reutilização de produtos software, isso é apenas parcialmente verdade, visto que os processos envolvem elementos relacionados com aspectos sociais, organizacionais, tecnológicos e ambientais. A crescente complexidade da atual modelagem de processos vem influenciando a investigação de tecnologias de reutilização que sejam viáveis nesse campo específico. A investigação conduzida nesse trabalho culminou na especificação de um meta-modelo que tem como objetivo principal aumentar o nível de automação fornecido na reutilização de processos, apoiando a modelagem de processos abstratos que possam ser reutilizados em diferentes contextos. O meta-modelo proposto por esse trabalho - denominado APSEE-Reuse - fornece uma série de construtores sintáticos que permitem que os diferentes aspectos desse contexto sejam descritos segundo múltiplas perspectivas, complementares entre si, contribuindo para diminuir a complexidade do modelo geral. A solução proposta destaca-se por fornecer um formalismo para modelagem de processos, o qual é integrado à uma infraestrutura de automação de processos de software, permitindo que a reutilização esteja intimamente relacionada com as outras etapas do ciclo de vida de processos. Os diferentes componentes envolvidos na definição do modelo APSEE-Reuse proposto foram especificados algebricamente, constituindo uma base semântica de alto 15 nível de abstração que deu origem a um conjunto de protótipos implementados no ambiente PROSOFT-Java. O texto ainda discute os experimentos realizados com o meta-modelo proposto na especificação de diferentes estudos de casos desenvolvidos a partir de exemplos retirados na literatura especializada, e de processos que fornecem soluções em contextos e necessidades específicas de projetos desenvolvidos no PPGC-UFRGS. Finalmente, são apresentadas considerações acerca dos trabalhos relacionados, os elementos críticos que influenciam a aplicabilidade do modelo e as atividades adicionais vislumbradas a partir do trabalho proposto.

Um assistente de feedback para o serviço de filtragem do software direto

Este trabalho descreve a especificação e implementação do protótipo Assistente de Feedback que ajuda os usuários a ajustarem os parâmetros do serviço de filtragem de mensagens vindas do correio eletrônico de sistemas como o Direto. O Assistente de Feedback é instalado no computador do usuário do Direto para monitorar suas preferências representadas pelas ações aplicadas nas mensagens do correio eletrônico. O trabalho apresenta, ainda, uma revisão bibliográfica sobre os conceitos gerais de probabilidades, redes Bayesianas e classificadores. Procura-se descrever as características gerais dos classificadores, em especial o Naive Bayes, sua lógica e seu desempenho comparado a outros classificadores. São abordados, também, conceitos relacionados ao modelo de perfil de usuário e o ambiente Direto. O Naive Bayes torna-se atraente para ser utilizado no Assistente de Feedback por apresentar bom desempenho sobre os demais classificadores e por ser eficiente na predição, quando os atributos são independentes entre si. O Assistente de Feedback utiliza um classificador Naive Bayes para predizer as preferências por intermédio das ações do usuário. Utiliza, também, pesos que representarão a satisfação do usuário para os termos extraídos do corpo da mensagem. Esses pesos são associados às ações do usuário para estimar os termos mais interessantes e menos interessantes, pelo valor de suas médias finais. Quando o usuário desejar alterar os filtros de mensagens do Direto, ele solicita ao Assistente de Feedback sugestões para possíveis exclusões dos termos menos interessantes e as possíveis inclusões dos termos mais interessantes. O protótipo é testado utilizando dois métodos de avaliação para medir o grau de precisão e o desempenho do Assistente de Feedback. Os resultados obtidos na avaliação de precisão apresentam valores satisfatórios, considerando o uso de cinco classes pelo classificador do Assistente de Feedback. Os resultados dos testes de desempenho permitem observar que, se forem utilizadas máquinas com configurações mais atualizadas, os usuários conseguirão receber sugestões com tempo de respostas mais toleráveis.

Uma proposta de arquitetura de um ambiente de desenvolvimento de software distribuído baseada em agentes

A crescente complexidade das aplicações, a contínua evolução tecnológica e o uso cada vez mais disseminado de redes de computadores têm impulsionado os estudos referentes ao desenvolvimento de sistemas distribuídos. Como estes sistemas não podem ser facilmente desenvolvidos com tecnologias de software tradicionais por causa dos limites destas em lidar com aspectos relacionados, por exemplo, à distribuição e interoperabilidade, a tecnologia baseada em agentes parece ser uma resposta promissora para facilitar o desenvolvimento desses sistemas, pois ela foi planejada para suportar estes aspectos, dentre outros. Portanto, é necessário também que a arquitetura dos ambientes de desenvolvimento de software (ADS) evolua para suportar novas metodologias de desenvolvimento que ofereçam o suporte necessário à construção de softwares complexos, podendo também estar integrada a outras tecnologias como a de agentes. Baseada nesse contexto, essa dissertação tem por objetivo apresentar a especificação de uma arquitetura de um ADS distribuído baseada em agentes (DiSEN – Distributed Software Engineering Environment). Esse ambiente deverá fornecer suporte ao desenvolvimento de software distribuído, podendo estar em locais geograficamente distintos e também os desenvolvedores envolvidos poderão estar trabalhando de forma cooperativa. Na arquitetura proposta podem ser identificadas as seguintes camadas: dinâmica, que será responsável pelo gerenciamento da (re)configuração do ambiente em tempo de execução; aplicação, que terá, entre os elementos constituintes, a MDSODI (Metodologia para Desenvolvimento de Software Distribuído), que leva em consideração algumas características identificadas em sistemas distribuídos, já nas fases iniciais do projeto e o repositório para armazenamento dos dados necessários ao ambiente; e, infra-estrutura, que proverá suporte às tarefas de nomeação, persistência e concorrência e incorporará o canal de comunicação. Para validar o ambiente será realizada uma simulação da comunicação que pode ser necessária entre as partes constituintes do DiSEN, por meio da elaboração de diagramas de use case e de seqüência, conforme a notação MDSODI. Assim, as principais contribuições desse trabalho são: (i) especificação da arquitetura de um ADS distribuído que poderá estar distribuído geograficamente; incorporará a MDSODI; proporcionará desenvolvimento distribuído; possuirá atividades executadas por agentes; (ii) os agentes identificados para o DiSEN deverão ser desenvolvidos obedecendo ao padrão FIPA (Foundation for Intelligent Physical Agents); (iii) a identificação de um elemento que irá oferecer apoio ao trabalho cooperativo, permitindo a integração de profissionais, agentes e artefatos.

Ferramenta visual para especificação de hiperdocumentos, segundo o método OOHDM

O desenvolvimento de artefatos de software é um processo de engenharia, como todo processo de engenharia, envolve uma série de etapas que devem ser conduzidas através de uma metodologia apropriada. Para que um determinado software alcance seus objetivos, as características conceituais e arquiteturais devem ser bem definidas antes da implementação. Aplicações baseadas em hiperdocumentos possuem uma característica específica que é a definição de seus aspectos navegacionais. A navegação é uma etapa crítica no processo de definição de softwares baseados em hiperdocumentos, pois ela conduz o usuário durante uma sessão de visita ao conteúdo de um site. Uma falha no processo de especificação da navegação causa uma perda de contexto, desorientando o usuário no espaço da aplicação. Existem diversas metodologias para o tratamento das características de navegação de aplicações baseadas em hiperdocumentos. As principais metodologias encontradas na literatura foram estudadas e analisadas neste trabalho. Foi realizada uma análise comparativa entre as metodologias, traçando suas abordagens e etapas. O estudo das abordagens de especificação de hiperdocumentos foi uma etapa preliminar servindo como base de estudo para o objetivo deste trabalho. O foco é a construção de uma ferramenta gráfica de especificação conceitual de hiperdocumentos, segundo uma metodologia de modelagem de software baseado em hiperdocumentos. O método adotado foi o OOHDM (Object-Oriented Hypermedia Design Model), por cercar todas as etapas de um processo de desenvolvimento de aplicações, com uma atenção particular à navegação. A ferramenta implementa uma interface gráfica onde o usuário poderá modelar a aplicação através da criação de modelos. O processo de especificação compreende três modelos: modelagem conceitual, modelagem navegacional e de interface. As características da aplicação são definidas em um processo incremental, que começa na definição conceitual e finaliza nas características de interface. A ferramenta gera um protótipo da aplicação em XML. Para a apresentação das páginas em um navegador Web, utilizou-se XSLT para a conversão das informações no formato XML para HTML. Os modelos criados através das etapas de especificação abstrata da aplicação são exportados em OOHDM-ML. Um estudo de caso foi implementado para validação da ferramenta. Como principal contribuição deste trabalho, pode-se citar a construção de um ambiente gráfico de especificação abstrata de hiperdocumentos e um ambiente de implementação de protótipos e exportação de modelos. Com isso, pretende-se orientar, conduzir e disciplinar o trabalho do usuário durante o processo de especificação de aplicações.

APSEE-Monitor: um mecanismo de apoio a visualização de modelos de processos de software

A tecnologia de processos de desenvolvimento de software ´e uma importante área de estudo e pesquisas na Engenharia de Software que envolve a construção de ferramentas e ambientes para modelagem, execução, simulação e evolução de processos de desenvolvimento de software, conhecidos como PSEEs (do inglês: Process-Centered Software Engineering Environments). Um modelo de processo de software é uma estrutura complexa que relaciona elementos gerenciáveis (i.e. artefatos, agentes, e atividades) que constituem o processo de software. Esta complexidade, geralmente, dificulta a percepção e entendimento do processo por parte dos profissionais envolvidos, principalmente quando estes profissionais têm acesso apenas a uma visão geral do modelo. Desta forma, há necessidade de mecanismos para visualização e acompanhamento dos processos, fornecendo informações adequadas aos diferentes estados, abstraindo as informações relevantes tanto as fases presentes no processo de desenvolvimento quanto ao agente envolvido, além de facilitar a interação e o entendimento humano sobre os elementos do processo. Estudos afirmam que a maneira como são apresentadas as informações do modelo de processo pode influenciar no sucesso ou não do desenvolvimento do software, assim como facilitar a adoção da tecnologia pela indústria de software. Este trabalho visa contribuir nas pesquisas que buscam mecanismos e cientes para a visualização de processos de software apresentando a abordagem APSEE-Monitor destinada ao apoio a visualização de processos de software durante a sua execução. O principal objetivo desta pesquisa é apresentar um modelo formal de apoio a visualização de processos capaz de extrair dados de processos e organizá-los em sub-domínios de informações de interesse do gerente de processos. Neste trabalho aplica-se o conceito de múltiplas perspectivas como uma estratégia viável para a abstração e organização das informações presentes no modelo de processos. A solução proposta destaca-se por estender a definção original de perspectivas e fornecer uma estratégia de extração dos dados através de uma especificação formal utilizando o paradigma PROSOFT-Algébrico. Além disso, o trabalho apresenta um conjunto de requisitos relativos a interação entre gerentes de processos e PSEEs, a definição formal das perspectivas, uma gramática que define a linguagem de consulta aos processos, e um protótipo da aplicação.

APSEE-Global : um modelo de gerência de processos distribuídos de software

Desde o início dos anos 90, uma tendência no desenvolvimento de software tem despertado a atenção dos pesquisadores: a distribuição do desenvolvimento. Esse fenômeno é um reflexo de mudanças sociais e econômicas, que têm levado organizações a distribuírem geograficamente seus recursos e investimentos, visando aumento de produtividade, melhorias na qualidade e redução de custos no desenvolvimento de software. Em virtude dessa distribuição, equipes geograficamente dispersas cooperam para a obtenção de um produto final de software. A distribuição física das equipes agrava problemas já inerentes à gerência do processo de software. O desenvolvimento de ambientes, modelos e ferramentas para gerenciar processos conduzidos nesse contexto é um desafio cada vez mais importante nos estudos em Tecnologia de Processos de Software. Os ambientes de suporte a processos devem prover infra-estrutura para processos distribuídos. Este trabalho propõe um modelo de gerência de processos distribuídos, denominado APSEE-Global, que estende o APSEE, um ambiente de engenharia de software centrado no processo desenvolvido no contexto do grupo de pesquisa Prosoft, provendo um conjunto de funcionalidades para suporte a processos distribuídos. O APSEE-Global viabiliza o aumento da autonomia das equipes que participam do projeto, pela possibilidade de adotarem modelos de processo distintos e pela gerência descentralizada do processo de desenvolvimento; permite a documentação e facilita a análise e a gerência das relações entre as equipes; e provê um canal de comunicação formal para acompanhamento da execução do processo distribuído. Os diferentes componentes do APSEE-Global foram especificados formalmente, o que constitui uma base semântica de alto nível de abstração que deu origem à implementação de um protótipo integrado ao ambiente de desenvolvimento de software Prosoft. A especificação do modelo foi realizada pela combinação dos formalismos Prosoft-Algébrico e Gramática de Grafos.

FrameworkDoc : ferramenta de documentação e geração de artefatos de software

Atualmente, um dos grandes desafios para qualquer desenvolvedor de software é projetar um sistema que reutilize ao máximo elementos de código e de projeto existentes, visando diminuir o tempo e o esforço exigidos na produção do software. Entre as inúmeras formas de possibilitar reuso no contexto do desenvolvimento segundo o paradigma da orientação a objetos, destaca-se a abordagem de frameworks. A grande importância da documentação de software utilizada no processo de desenvolvimento aliada às características de frameworks serviram como motivação para este trabalho. A documentação dentro do processo de desenvolvimento de software não faz parte de uma fase definida, mas ocorre durante toda sua existência, em paralelo com outras fases do ciclo de vida. A abordagem de frameworks dentro deste contexto enfoca o tratamento de templates e definições das características dos artefatos de software (incluindo não somente código mas também produtos de análise, projeto, frameworks, componentes, diagramas, entre outros), facilitando e acelerando o processo de documentação. Um framework, devido a suas características peculiares que serão examinadas e explicitadas no trabalho, contém uma série de informações que podem, além de apoiar a documentação, ser úteis para produção de outros artefatos (por exemplo, planejamentos de teste, scripts de bancos de dados, padrões de codificação, entre outros) do processo de desenvolvimento. Assim, em um processo de desenvolvimento evolutivo, que utiliza a geração de artefatos como recurso, a manutenção pode ser integralmente realizada somente na especificação e não diluída nos artefatos gerados. O objetivo deste trabalho é investigar, propor e desenvolver uma ferramenta de documentação e geração de artefatos de software, denominado FrameworkDoc. O termo documentação de software aqui utilizado se refere a documentação de desenvolvimento de software, incluindo artefatos, arquiteturas, ferramentas entre outros. Serão abordados dois principais aspectos: primeiramente, a geração automática de documentação dentro do processo de desenvolvimento de software e depois a geração de outros artefatos deste processo, a partir das definições de alto nível disponíveis através do framework. Exemplos de aplicações do FrameworkDoc em projetos reais são apresentados. No entanto, os documentos e artefatos de software considerados foram definidos de forma suficientemente genérica para serem aproveitados em outros contextos.

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.

Group Sequential Communication (GSC): Especificação e Análise de Desempenho de umMecanismo de Comunicação de Tempo Real Compatível ao Padrão IEEE 802.11/11e Aplicado à Automação Industrial

This thesis proposes the specification and performance analysis of a real-time communication mechanism for IEEE 802.11/11e standard. This approach is called Group Sequential Communication (GSC). The GSC has a better performance for dealing with small data packets when compared to the HCCA mechanism by adopting a decentralized medium access control using a publish/subscribe communication scheme. The main objective of the thesis is the HCCA overhead reduction of the Polling, ACK and QoS Null frames exchanged between the Hybrid Coordinator and the polled stations. The GSC eliminates the polling scheme used by HCCA scheduling algorithm by using a Virtual Token Passing procedure among members of the real-time group to whom a high-priority and sequential access to communication medium is granted. In order to improve the reliability of the mechanism proposed into a noisy channel, it is presented an error recovery scheme called second chance algorithm. This scheme is based on block acknowledgment strategy where there is a possibility of retransmitting when missing real-time messages. Thus, the GSC mechanism maintains the real-time traffic across many IEEE 802.11/11e devices, optimized bandwidth usage and minimal delay variation for data packets in the wireless network. For validation purpose of the communication scheme, the GSC and HCCA mechanisms have been implemented in network simulation software developed in C/C++ and their performance results were compared. The experiments show the efficiency of the GSC mechanism, especially in industrial communication scenarios.