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Título: Abordagem para especificação das ocorrências de características transversais em software embarcado
Título(s) alternativo(s): An approach for the specification of crosscutting concerns occurrence in embedded software
Autor(es): Oliveira, Rodrigo Souza Cavalcanti de
Orientador(es): Wehrmeister, Marco Aurélio
Palavras-chave: Sistemas embarcados (Computadores)
Desenvolvimento de software orientado a aspectos
Linguagens visuais (ciência da computação)
Software - Desenvolvimento
UML (Computação)
Embedded computer systems
Aspect-oriented software development
Visual languages (Computer science)
Computer software - Development
UML (Computer science)
Data do documento: 18-Dez-2020
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: OLIVEIRA, Rodrigo Souza Cavalcanti de. Abordagem para especificação das ocorrências de características transversais em software embarcado. 2020. Dissertação (Mestrado em Computação Aplicada) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2020.
Resumo: A engenharia de software embarcado vem evoluindo rapidamente ao longo dos últimos anos, em especial para lidar com o aumento da complexidade associada a grande quantidade de requisitos funcionais e, características transversais associadas aos requisitos não-funcionais. O processo de identificar e especificar a seleção de pontos onde as características transversais devem ser tratadas vem sendo amplamente discutido desde meados dos anos 90, especialmente no contexto do Aspect-Oriented Software Development (AOSD). No entanto, a compreensão de tais especificações é muitas vezes difícil, pois a sintaxe e a semântica das linguagens utilizadas, principalmente as linguagens visuais, não permitem intuir facilmente o significado dos símbolos usados. Tal situação produz artefatos difíceis de compreender e manter. Portanto, o processo de localizar, identificar, e especificar os pontos onde as características transversais devem ser tratadas é chave no projeto de software embarcado, pois pode levar a problemas no desenvolvimento e, principalmente, na integração dos componentes do software do sistema. A presente dissertação de mestrado propõe uma técnica de modelagem gráfica de especificação de seleção de Pontos de Ocorrências de Características Transversais (POCT) para sistemas embarcados sob o nome de JSD (Join Point Specification Diagram). Foi realizada uma avaliação empírica com o objetivo de quantificar a compreensão da especificação de seleção de POCT de forma indireta através da avaliação dos efeitos cognitivos e das propriedades de percepção das notações. Foram avaliadas cinco notações, duas gráficas (JPDD e Theme/UML) e três textuais (AspectJ, Tracematch e AspectOCL), que foram usadas para especificar implícita e explicitamente a seleção de POCT (para 16 pontos distintos) em três projetos de software embarcados diferentes que representam aplicações reais no contexto de sistemas de automação. Este trabalho também apresenta a mesma avaliação para a abordagem proposta, a JSD, usando os mesmos projetos de software embarcado. O propósito da avaliação é verificar a capacidade de compreensão das especificações usando a técnica proposta através da avaliação dos efeitos cognitivos e das propriedades de percepção. Para tal, propõe-se um modelo de qualidade baseado no framework conceitual “Physics of Notation” (PoN). Foram usadas nove métricas para quantificar as propriedades perceptuais na especificação da seleção de POCT, sendo que algumas métricas foram criadas no contexto deste trabalho e outras representam conceitos dentro dos princípios do PoN. Os resultados dos experimentos mostram como as características de cada uma das notações impacta na compreensão das especificações criadas. Foram encontradas evidências empíricas de que a especificação gráfica das seleções dos POCT usando a JSD tem alta discriminação sobre a eficácia cognitiva das representações visuais (conforme o framework PoN) e, portanto, podemos concluir que o uso da JSD para especificar a seleção de POCT em sistemas embarcados é mais eficaz quanto a compreensão e interpretação de suas propriedades perceptivas (sintaxe) do que a JPDD e as outras técnicas avaliadas.
Abstract: Embedded software engineering has evolved rapidly over the past few years, especially to deal with the increased complexity associated with a large number of functional requirements and crosscutting concerns associated with non-functional requirements. The process of identifying and specifying the selection of points where crosscutting concerns should be addressed has been widely discussed since the mid-1990s, especially in the context of Aspect-Oriented Software Development (AOSD). However, understanding these specifications is often difficult, since the syntax and semantics of the languages used, especially visual languages, do not allow you to easily deduce the meaning of the symbols used. Such a situation produces artifacts that are difficult to understand and maintain. Therefore, the process of locating, identifying, and specifying the points where the crosscutting concerns must be handled is a key in the embedded software design, as it can lead to problems in the development and, mainly, in the integration of the system’s software components. This master’s thesis proposes a graphical modeling technique for specifying the selection of Crosscutting Concerns Occurrence Points (CCOP) for embedded systems under the name of JSD (Join Point Specification Diagram). An empirical evaluation was carried out to assess the understanding of the CCOP selection specification indirectly through the evaluation of the cognitive effects and the perception properties of the notations. Five notations were evaluated, two graphical (JPDD and Theme/UML) and three textual (AspectJ, Tracematch, and AspectOCL), which were used to specify implicitly and explicitly the selection of CCOP (for 16 different points) in three different embedded software projects that represent real applications in the context of automation systems. This work also presents the same evaluation for the proposed approach, JSD, using the same embedded software projects. The purpose of the assessment is to verify the ability to understand the specifications using the proposed technique through the assessment of cognitive effects and perception properties. A quality model based on the conceptual framework “Physics of Notation” (PoN) is proposed. Nine metrics were used to quantify the perceptual properties in the specification of the CCOP selection, with some metrics created in the context of this work and others representing concepts within the principles of PoN. The results of the experiments show how the characteristics of each of the notations impact the understanding of the specifications created. Empirical evidence was found that the graphic specification of CCOP selections using JSD has high discrimination on the cognitive effectiveness of visual representations (according to the PoN framework) and, hence, it seems that the use of JSD to specify the selection of CCOP in embedded systems is more effective in understanding and interpreting its perceptual properties (syntax).
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25134
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