A functional specification and validation model for networks on chip in the ACL2 logic

International audience

Tapiola-ryhmän Yhtiökokousjärjestelmä-ohjelmiston määrittely ja suunnittelu

Tässä insinöörityössä selvitettiin mahdollisuuksia parantaa Tapiola-ryhmän Yhtiökokousjärjestelmä-ohjelmiston ominaisuuksia ja tietoturvallisuutta. Järjestelmää käytetään Tapiola-ryhmän vakuutusyhtiöiden yhtiökokouksiin osallistuvien osakkaiden kirjaamiseen ja heidän äänten laskentaan. Tutkimuksen perusteella tehtiin järjestelmän määrittely ja suunnittelu, joiden tuloksena syntyivät toiminnallinen ja tekninen määrittelydokumentaatio, jotka toimivat pohjana uuden Yhtiökokousjärjestelmän toteutukselle. Työ tehtiin Tapiola-ryhmälle Tieto-Tapiola Oy:n tilauksesta. Työn alussa tutkittiin erilaisia mahdollisuuksia toteuttaa järjestelmän ohjelmisto- ja tietokanta-arkkitehtuuri, joiden perusteella määrittelyä ja suunnittelua alettiin toteuttaa. Tutkimuksen perusteella päädyttiin käyttämään Java SE -arkkitehtuuria sovelluksen toteutukseen ja SQL Server -tietokantaa järjestelmän tietovarastona. Valittuihin ratkaisuihin päädyttiin niiden hyvien tietoturvallisuus- ja kertakirjausominaisuuksien takia. Toiminnallisessa määrittelydokumentissa käydään läpi järjestelmälle asetettuja vaatimuksia ja kuvataan sen toiminnot, liiketoimintaluokkamalli, käyttöliittymä ja tulosteet. Lisäksi siinä otetaan kantaa järjestelmän käyttöympäristöön, ulkoisiin tietokantaliittymiin, käyttäjän tunnistautumiseen ja tietoturvallisuuteen sekä käydään läpi sen toiminta käyttäjien näkökulmasta. Toiminnallisen määrittelydokumentin pohjalta luotiin tekninen määrittelydokumentti. Siinä kuvataan järjestelmän ympäristö ja ohjelmisto- sekä tietokanta-arkkitehtuuri yleisellä tasolla. Tämän lisäksi järjestelmän arkkitehtuuria käydään myös tarkemmin läpi sekä kuvataan moduulit ja toiminnot niin tarkasti, että niiden perusteella voidaan toteuttaa koko järjestelmä. Työn tuloksena syntyivät kattava toiminnallinen ja tekninen määrittelydokumentaatio, joissa käydään läpi kaikki järjestelmän toteuttamiseen tarvittavat elementit sillä tarkkuudella, että järjestelmän toteuttaminen voidaan aloittaa.

Timing verification in transaction modeling

Les systèmes Matériels/Logiciels deviennent indispensables dans tous les aspects de la vie quotidienne. La présence croissante de ces systèmes dans les différents produits et services incite à trouver des méthodes pour les développer efficacement. Mais une conception efficace de ces systèmes est limitée par plusieurs facteurs, certains d'entre eux sont: la complexité croissante des applications, une augmentation de la densité d'intégration, la nature hétérogène des produits et services, la diminution de temps d’accès au marché. Une modélisation transactionnelle (TLM) est considérée comme un paradigme prometteur permettant de gérer la complexité de conception et fournissant des moyens d’exploration et de validation d'alternatives de conception à des niveaux d’abstraction élevés. Cette recherche propose une méthodologie d’expression de temps dans TLM basée sur une analyse de contraintes temporelles. Nous proposons d'utiliser une combinaison de deux paradigmes de développement pour accélérer la conception: le TLM d'une part et une méthodologie d’expression de temps entre différentes transactions d’autre part. Cette synergie nous permet de combiner dans un seul environnement des méthodes de simulation performantes et des méthodes analytiques formelles. Nous avons proposé un nouvel algorithme de vérification temporelle basé sur la procédure de linéarisation des contraintes de type min/max et une technique d'optimisation afin d'améliorer l'efficacité de l'algorithme. Nous avons complété la description mathématique de tous les types de contraintes présentées dans la littérature. Nous avons développé des méthodes d'exploration et raffinement de système de communication qui nous a permis d'utiliser les algorithmes de vérification temporelle à différents niveaux TLM. Comme il existe plusieurs définitions du TLM, dans le cadre de notre recherche, nous avons défini une méthodologie de spécification et simulation pour des systèmes Matériel/Logiciel basée sur le paradigme de TLM. Dans cette méthodologie plusieurs concepts de modélisation peuvent être considérés séparément. Basée sur l'utilisation des technologies modernes de génie logiciel telles que XML, XSLT, XSD, la programmation orientée objet et plusieurs autres fournies par l’environnement .Net, la méthodologie proposée présente une approche qui rend possible une réutilisation des modèles intermédiaires afin de faire face à la contrainte de temps d’accès au marché. Elle fournit une approche générale dans la modélisation du système qui sépare les différents aspects de conception tels que des modèles de calculs utilisés pour décrire le système à des niveaux d’abstraction multiples. En conséquence, dans le modèle du système nous pouvons clairement identifier la fonctionnalité du système sans les détails reliés aux plateformes de développement et ceci mènera à améliorer la "portabilité" du modèle d'application.

Approche efficace pour la conception des architectures multiprocesseurs sur puce électronique

Les systèmes multiprocesseurs sur puce électronique (On-Chip Multiprocessor [OCM]) sont considérés comme les meilleures structures pour occuper l'espace disponible sur les circuits intégrés actuels. Dans nos travaux, nous nous intéressons à un modèle architectural, appelé architecture isométrique de systèmes multiprocesseurs sur puce, qui permet d'évaluer, de prédire et d'optimiser les systèmes OCM en misant sur une organisation efficace des nœuds (processeurs et mémoires), et à des méthodologies qui permettent d'utiliser efficacement ces architectures. Dans la première partie de la thèse, nous nous intéressons à la topologie du modèle et nous proposons une architecture qui permet d'utiliser efficacement et massivement les mémoires sur la puce. Les processeurs et les mémoires sont organisés selon une approche isométrique qui consiste à rapprocher les données des processus plutôt que d'optimiser les transferts entre les processeurs et les mémoires disposés de manière conventionnelle. L'architecture est un modèle maillé en trois dimensions. La disposition des unités sur ce modèle est inspirée de la structure cristalline du chlorure de sodium (NaCl), où chaque processeur peut accéder à six mémoires à la fois et où chaque mémoire peut communiquer avec autant de processeurs à la fois. Dans la deuxième partie de notre travail, nous nous intéressons à une méthodologie de décomposition où le nombre de nœuds du modèle est idéal et peut être déterminé à partir d'une spécification matricielle de l'application qui est traitée par le modèle proposé. Sachant que la performance d'un modèle dépend de la quantité de flot de données échangées entre ses unités, en l'occurrence leur nombre, et notre but étant de garantir une bonne performance de calcul en fonction de l'application traitée, nous proposons de trouver le nombre idéal de processeurs et de mémoires du système à construire. Aussi, considérons-nous la décomposition de la spécification du modèle à construire ou de l'application à traiter en fonction de l'équilibre de charge des unités. Nous proposons ainsi une approche de décomposition sur trois points : la transformation de la spécification ou de l'application en une matrice d'incidence dont les éléments sont les flots de données entre les processus et les données, une nouvelle méthodologie basée sur le problème de la formation des cellules (Cell Formation Problem [CFP]), et un équilibre de charge de processus dans les processeurs et de données dans les mémoires. Dans la troisième partie, toujours dans le souci de concevoir un système efficace et performant, nous nous intéressons à l'affectation des processeurs et des mémoires par une méthodologie en deux étapes. Dans un premier temps, nous affectons des unités aux nœuds du système, considéré ici comme un graphe non orienté, et dans un deuxième temps, nous affectons des valeurs aux arcs de ce graphe. Pour l'affectation, nous proposons une modélisation des applications décomposées en utilisant une approche matricielle et l'utilisation du problème d'affectation quadratique (Quadratic Assignment Problem [QAP]). Pour l'affectation de valeurs aux arcs, nous proposons une approche de perturbation graduelle, afin de chercher la meilleure combinaison du coût de l'affectation, ceci en respectant certains paramètres comme la température, la dissipation de chaleur, la consommation d'énergie et la surface occupée par la puce. Le but ultime de ce travail est de proposer aux architectes de systèmes multiprocesseurs sur puce une méthodologie non traditionnelle et un outil systématique et efficace d'aide à la conception dès la phase de la spécification fonctionnelle du système.

Cahier des charges fonctionnel pour la conception et l’évaluation des plans d’intervention

La politique québécoise de l’adaptation scolaire confirme que le plan d’intervention (PI) constitue l’outil privilégié pour répondre aux besoins des élèves handicapés ou en difficulté d’adaptation ou d’apprentissage. Toutefois, la recension des écrits nous informe que le plan d’intervention est encore loin d’être efficace. Le Ministère de l’Éducation, des Loisirs et des Sports du Québec (MELS, 2004) ainsi que l’Office of Special Education and Rehabilitative Services des U.S. department of Education (dans Eichler, 1999) ont bien identifié et présenté explicitement cinq à six fonctions du PI mais, aucun des deux organismes ne définit ce qu’est une fonction, à quoi elle sert, son importance relative et ce qu’elle implique. De plus, on retrouve, explicitement ou implicitement, soit dans le cadre de référence pour l’établissement des PI (MELS, 2004), soit dans la revue de la littérature, soit dans les milieux de pratique plusieurs autres fonctions que le PI remplit ou devrait remplir. Ce flou entourant le concept de fonction entraîne un manque de rigueur dans la conception des PI, car « lorsque la totalité des fonctions a été identifiée, elle permet le développement d’un produit répondant à l’usage attendu » (Langevin et coll., 1998). Il y a d’emblée une somme de fonctions qu’un PI remplit déjà et d’autres sûrement à remplir. Or, cela n’a pas été élucidé, précisé et validé. Le but de la présente recherche a été de définir les rôles du PI au regard des besoins de ses différents utilisateurs. Les objectifs spécifiques ont été les suivants, 1) Identifier les différents utilisateurs d’un PI, 2) Identifier les besoins des différents utilisateurs d’un PI, 3) Identifier les fonctions qu’un PI doit remplir afin de satisfaire les besoins de ses utilisateurs, 4) Créer un cahier des charges fonctionnel pour la conception et l’évaluation d’un PI, 5) Identifier certains coûts reliés à la conception d’un PI. Afin d’atteindre les objectifs précités, nous avons eu recours à la méthode de l’analyse de la valeur pédagogique (AVP) (Langevin, Rocque et Riopel, 2008). La méthode d’AVP comportait une analyse des besoins des différents utilisateurs potentiels, une analyse de la recension des écrits, une analyse des encadrements légaux, une analyse de produits types et une analyse écosystémique. En conclusion, nous avons identifié les différents utilisateurs potentiels d’un PI, identifié les différents besoins de ces utilisateurs, identifié les fonctions qu’un PI doit remplir pour satisfaire leurs besoins, crée un cahier des charges fonctionnel (CdCF) pour la conception et l’évaluation des PI et identifié certains coûts liés à la conception d’un PI. Le CdCF pourra servir à concevoir des PI et à évaluer leur efficience. Une partie du CdCF pourra aussi remplir un rôle prescriptif pour la conception d’outil de soutien à l’élaboration du PI. Enfin, le CdCF pourra servir à la formation et à la recherche en éducation.

Productivité de manuels scolaires adaptés pour élèves ayant deux années de retard en lecture

La complexité de la tâche qu’est la lecture du français en interaction avec les caractéristiques de la personne qui a un retard de deux ans en lecture, la population cible de cette recherche, place cette dernière en situation d’échec. Tous les processus impliqués dans l’acte de lire en interaction avec ces caractéristiques induisent des échecs et des retards d’apprentissage de la lecture. L’enseignant, qui souhaite utiliser un manuel scolaire tout en intégrant un élève de 3e année ne sachant toujours pas lire, a deux choix : lui offrir un manuel de 1re année, un manuel de 3e année ou adapter lui-même son matériel. Si l’enseignant lui remet un manuel de 1re année, l’élève vit des réussites, mais les thèmes sont infantilisants. Si l’enseignant remet un manuel de 3e année à ce même élève, les thèmes ne sont pas infantilisants, mais le niveau en lecture place ce dernier systématiquement en situation d’échec. Si l’enseignant adapte lui-même le matériel, l’entreprise est grande en charge de travail pour ce dernier. En réponse à ce dilemme, le Groupe DÉFI Accessibilité (GDA) a conçu des manuels scolaires adaptés. Ils sont, à première vue, identiques à la version originale Signet (3e année), mêmes thèmes, mêmes titres, mêmes numéros de pages, mêmes illustrations et mêmes réponses aux deux premières questions de chaque page, mais les textes sont simplifiés afin de permettre la lecture à l’élève de 3e année qui a deux ans de retard dans cette matière. En accord avec une stratégie de design inclusif, la simplification des manuels par le GDA a été réalisée en fonction des caractéristiques d’un groupe de référence reconnu pour avoir de grandes difficultés d’apprentissage de la lecture, soit des élèves qui ont des incapacités intellectuelles (Langevin, Rocque, Ngongang et Chaghoumi, 2012). L’objet de cette thèse est le calcul de la productivité et de l’efficience de ces manuels scolaires adaptés auprès d’élèves qui ont deux années de retard en lecture, la population cible. La méthodologie utilisée pour cette recherche est l’analyse de la valeur pédagogique, une méthode systématique de développement et d’évaluation de produits, procédés ou services, adaptée de l’ingénierie. Cette recherche a pour objet la troisième et dernière phase de l’analyse de la valeur pédagogique, soit l’évaluation des manuels scolaires adaptés. En analyse de la valeur pédagogique, comme pour cette recherche, la mise à l’essai a deux objectifs : comparer le prototype créé au cahier des charges fonctionnel regroupant toutes les fonctions que devrait remplir le produit pour répondre aux besoins de ses utilisateurs potentiels et calculer la productivité/efficience. Puisqu’il s’agit d’une première mise à l’essai, un troisième objectif est ajouté, soit la proposition de pistes d’amélioration au prototype de manuels scolaires adaptés. La mise à l’essai s’est échelonnée sur six mois. L’échantillon regroupe quatre enseignantes de 3e année, deux en classes spéciales et deux en classes régulières. Ces dernières enseignent à 32 élèves utilisateurs des manuels scolaires adaptés : six sont dyslexiques, quatre ont une connaissance insuffisante de la langue française, un a un trouble envahissant du développement avec incapacités intellectuelles et 21 ont des incapacités intellectuelles légères. Les résultats sont présentés sous la forme de trois articles. Les quatre enseignantes ont confirmé la réponse des manuels scolaires adaptés au cahier des charges fonctionnel. De plus, la phase de conception a été jugée efficiente et la phase d’utilisation productive. Il n’y a pas de modification à faire aux manuels scolaires adaptés. Par contre, le guide d’utilisateur doit être modifié, puisque l’outil n’a pas été utilisé tel qu’il était prévu par l’équipe de conception.

BSmart: desenvolvimento rigoroso de aplicações Java Card com base no método formal B

Java Card technology allows the development and execution of small applications embedded in smart cards. A Java Card application is composed of an external card client and of an application in the card that implements the services available to the client by means of an Application Programming Interface (API). Usually, these applications manipulate and store important information, such as cash and confidential data of their owners. Thus, it is necessary to adopt rigor on developing a smart card application to improve its quality and trustworthiness. The use of formal methods on the development of these applications is a way to reach these quality requirements. The B method is one of the many formal methods for system specification. The development in B starts with the functional specification of the system, continues with the application of some optional refinements to the specification and, from the last level of refinement, it is possible to generate code for some programming language. The B formalism has a good tool support and its application to Java Card is adequate since the specification and development of APIs is one of the major applications of B. The BSmart method proposed here aims to promote the rigorous development of Java Card applications up to the generation of its code, based on the refinement of its formal specification described in the B notation. This development is supported by the BSmart tool, that is composed of some programs that automate each stage of the method; and by a library of B modules and Java Card classes that model primitive types, essential Java Card API classes and reusable data structures

A practical approach to project management in a very small company

This article shows how a very small company has tailored Scrum according to its own needs. The main additions made were the “sprint design” phase and the “sprint test” phase. Before the sprint 0, the requirements elicitation and the functional specification were made in order to meet deadlines and costs agreed with clients. Besides, the introduction of an agile project management tool has supported all the process and it is considered the main success factor for the institutionalization of the Scrum process.

Architectural design in object-z

We present a process for introducing an object-oriented architecture into an abstract functional specification written in Object-Z. Since the design is derived from the specification, correctness concerns are addressed as pan of the design process. We base our approach on refactoring rules that apply to class structure, and use the rules to implement design patterns. As a motivating example, we introduce a user-interface design that follows the model-view-controller paradigm into an existing specification.

Some aspects of system design for production management in the rolling-mill industry

Case studies in copper-alloy rolling mill companies showed that existing planning systems suffer from numerous shortcomings. Where computerised systems are in use, these tend to simply emulate older manual systems and still rely heavily on modification by experienced planners on the shopfloor. As the size and number of orders increase, the task of process planners, while seeking to optimise the manufacturing objectives and keep within the production constraints, becomes extremely complicated because of the number of options for mixing or splitting the orders into batches. This thesis develops a modular approach to computerisation of the production management and planning functions. The full functional specification of each module is discussed, together with practical problems associated with their phased implementation. By adapting the Distributed Bill of Material concept from Material Requirements Planning (MRP) philosophy, the production routes generated by the planning system are broken down to identify the rolling stages required. Then to optimise the use of material at each rolling stage, the system generates an optimal cutting pattern using a new algorithm that produces practical solutions to the cutting stock problem. It is shown that the proposed system can be accommodated on a micro-computer, which brings it into the reach of typical companies in the copper-alloy rolling industry, where profit margins are traditionally low and the cost of widespread use of mainframe computers would be prohibitive.

Online Access to the Encyclopaedia Slavica Sanctorum

Encyclopaedia Slavica Sanctorum project aims at building a repertoire of medieval and early modern Bulgarian texts for saints in combination with ethnological data and some visual sources. A basic project task is to produce an accessible on-line digital repository of this valuable cultural heritage treasure. The paper presents the Encyclopaedia Slavica Sanctorum environment, its architecture, functional specification, application modeling process and software implementation. The paper also discusses the specifics of the ―Encyclopaedia Slavica Sanctorum‖ project and its knowledge domain. The paper also presents the integration between the Encyclopaedia Slavica Sanctorum and the Bulgarian Iconographical Digital Library, a digital library keeping rare specimens, private collections of Orthodox icons, wall- paintings and other iconographical objects, selected from difficult-to-access storages, distant churches, chapels, and monasteries, objects in a risk environment or unstable conditions.

Modelling the Functionality of the Multimedia Digital Library for Fashion Objects

This paper describes a project of a multimedia digital library for fashion objects. The presented work aims to provide an environment for the National Art Academy students works, showing in front a professional and nonprofessional public the significant values of the fashion domain.

Functional analysis of the sea urchin {\it orthodenticle\/} -related gene, {\it SPOTX\/}, in aboral ectoderm-specific gene activation and aboral ectoderm cell fate specification

An important question in developmental biology is how embryonic cell types are derived from a fertilized egg. To address this question, this thesis investigates the mechanisms by which the aboral ectoderm-specific Spec2a gene is spatially and temporally regulated during sea urchin embryogenesis. The Spec2a gene of the sea urchin Strongylocentratus purpuratus has served as a valuable maker to understand the basis of lineage-specific gene activation and the role of transcription factors in cell fate specification. The hypothesis is that transcription factors responsible for cell type-specific gene activation are key components in the initial cell specification step. The Spec2a gene, which encodes a small cytosolic calcium-binding protein, is expressed exclusively in aboral ectoderm cell lineages. The 1516-bp control region of the Spec2a gene contains a 188-bp enhancer element required for temporal activation and aboral ectoderm/mesenchyme cell expression, while an unidentified element upstream of the enhancer represses expression in mesenchyme cells. Using an enhancer activation assay, combined with site-directed mutagenesis, I showed that three TAATCC/T sites within the enhancer are responsible for enhancer activity. Mutagenizing these sites and a fourth one just upstream abolished all activity from the Spec2a control region. A 77-bp DNA fragment from the Spec2a enhancer containing two of the TAATCC/T sites is sufficient for aboral ectoderm/mesenchyme cell expression. A cDNA encoding SpOtx, an orthodenticle-related protein, was cloned from S. purpuratus and shown to bind with high affinity to the TAATCC/T sequences within the Spec2a control region. SpOtx transcripts were found initially in all cells of the cleaving embryo, but they gradually became restricted to oral ectoderm and endoderm cells, suggesting that SpOtx might play a role in the initial temporal activation of the Spec2a gene and most likely has additional functions in the developing embryo. To reveal the broader biological functions of SpOtx, I injected SpOtx mRNA into living sea urchin eggs to determine what effects overexpressing the SpOtx protein might have on embryo development. SpOtx mRNA-injected embryos displayed dramatic alterations in development. Instead of developing into pluteus larvae with 15 different cell types, uniform epithelia balls were formed. These balls consisted of a thin layer of squamous cells with short cilia highly reminiscent of aboral ectoderm. Immunohistochemical staining and RT-PCR demonstrated that the SpOtx-injected embryoids expressed aboral ectoderm markers uniformly, but showed very weak or no expression of markers for non-aboral ectoderm cell types. These data strongly suggested that overexpression of SpOtx redirected the normal fate of non-aboral ectoderm cells to that of aboral ectoderm. These results show that SpOtx is involved in aboral ectoderm differentiation by activating aboral ectoderm-specific genes and that modulating its expression can lead to changes in cell fate. ^

Support Tool to the Validation Process of Functional Requirements

The activity of validating identified requirements for an information system helps to improve the quality of a requirements specification document and, consequently, the success of a project. Although various different support tools to requirements engineering exist in the market, there is still a lack of automated support for validation activity. In this context, the purpose of this paper is to make up for that deficiency, with the use of an automated tool, to provide the resources for the execution of an adequate validation activity. The contribution of this study is to enable an agile and effective follow-up of the scope established for the requirements, so as to lead the development to a solution which would satisfy the real necessities of the users, as well as to supply project managers with relevant information about the maturity of the analysts involved in requirements specification.

Nonparametric specification tests for conditional duration models

This paper deals with the testing of autoregressive conditional duration (ACD) models by gauging the distance between the parametric density and hazard rate functions implied by the duration process and their non-parametric estimates. We derive the asymptotic justification using the functional delta method for fixed and gamma kernels, and then investigate the finite-sample properties through Monte Carlo simulations. Although our tests display some size distortion, bootstrapping suffices to correct the size without compromising their excellent power. We show the practical usefulness of such testing procedures for the estimation of intraday volatility patterns.