: . 3 » I 4 I H v . A i 4 J 9 3 I € . . . 2 a . 3 H 0 Z , ‘ ’ . 3 2 ‘ . ‘ . “ . . . u m r s w n . a c r W z . . . 5 : ? . . I . a 1 1 : ‘ . p . m } . . . a . 4 1 z . . 8 . . . V . . R . f “ . l . e 9 r W " . . . 6 K 3 . a . . . . n . . 2 : . I . } r a . . . ' i n 1 E i g . M é . i i - { . . 4 Y fi 1 . . R ; . . m 5 1 : t Q ” x . r T fl % . 3 . fi . . . ” 5 m « 3 3 3 3 . 2 . ! . l . a . . . . . . x . 2 2 r 1 . : . I 1 3 . . n u . ' . l 1 . - s v ! d ; ! v 2 v fl h i a : ‘ i 5 s } ’ . : . 6 1 4 0 ‘ 1 f 3 ! 3 i 3 ~ 3 i 2 . . . C 6 3 . 1 . 0 1 2 L 0 . . . x . : . . . I . 3 II . 3 1 " l b . J - V R [ u 9 1 4 . . . . ‘ . I - j a u a k i i i v b s . 1 0 : 5 1 . 2 3 “ ” . c . . ¢ 1 1 . l y ‘ g i l ‘ 1 ' v ' r l l r t l r fl 1 0 4 4 ( t h - ( o ‘ a t x v ‘ . 3 . 1 1 . 3 1 . 9 . 3 : 1 . " . 3 3 1 . 3 : 5 . . r 6 3 . 5 . 3 1 4 4 c : i i i : ' : 5 3 . 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T o A V O I D F I N E S r e t u r n o n o r b e f o r e d a t e d u e . M A Y B E R E C A L L E D w i t h e a r l i e r d u e d a t e i f r e q u e s t e d . D A T E D U E D A T E D U E D A T E D U E _ J y E 0 7 : m s 2 / 0 5 p : / C l R C / D a t e 0 u e . i n d d - p . 1 M O D E L - D R I V E N D E V E L O P M E N T A N D A N A L Y S I S O F H I G H A S S U R A N C E S Y S T E M S V O L U M E I B y S A S C H A J . K O N R A D A D I S S E R T A T I O N S u b m i t t e d t o M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y i n p a r t i a l f u l fi l l m e n t o f t h e r e q u i r e m e n t s f o r t h e d e g r e e o f D O C T O R O F P H I L O S O P H Y D e p a r t m e n t o f C o m p u t e r S c i e n c e 2 0 0 6 A B S T R A C T M O D E L — D R I V E N D E V E L O P M E N T A N D A N A L Y S I S O F H I G H A S S U R A N C E S Y S T E M S B y S A S C H A J . K O N R A D C a p t u r i n g , r e fi n i n g , a n d a n a l y z i n g r e q u i r e m e n t s a r e s o m e o f t h e m o s t c h a l l e n g i n g t a s k s i n b u i l d i n g a s o f t w a r e s y s t e m . H o w w e l l t h e s e t a s k s a r e p e r f o r m e d s i g n i fi c a n t l y i m p a c t s t h e q u a l i t y o f t h e d e v e l o p e d s o f t w a r e s y s t e m . T h e d i f f i c u l t y o f t h e s e t a s k s i s g r e a t l y e x a c e r b a t e d f o r t h e s o f t w a r e o f e m b e d d e d s y s t e m s , s i n c e t h e s e s y s t e m s a r e c o m m o n l y u s e d f o r c r i t i c a l a p p l i c a t i o n s , h a v e t o o p e r a t e r e l i a b l y f o r l o n g p e r i o d s o f t i m e , a n d n e e d t o a d h e r e t o r e a l - t i m e c o n s t r a i n t s . I n t h i s d i s s e r t a t i o n , w e i n t r o d u c e a m o d e l i n g a n d a n a l y s i s a p p r o a c h f o r c e n t r a l i z e d a n d d i s t r i b u t e d r e a l - t i m e e m b e d - d e d s y s t e m s t h a t s u p p o r t s t h e u s e o f f o r m a l s p e c i fi c a t i o n s a n d m o d e l c h e c k i n g . T h e a p p r o a c h c o m p r i s e s f o u r m a i n e l e m e n t s : F i r s t , w e d e v e l o p e d s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s f o r s p e c i f y i n g r e a l - t i m e p r o p e r t i e s t o a i d t h e d e v e l o p e r i n f o r m a l l y s p e c i f y i n g c r i t i c a l r e a l - t i m e s y s t e m p r o p e r t i e s . S e c o n d , t o e n h a n c e t h e a c c e s s i b i l i t y o f t h e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s , w e d e v e l o p e d n a t u r a l l a n g u a g e r e p r e s e n t a t i o n a n d s p e c i fi c a t i o n c a p a b i l i t i e s f o r q u a l i t a t i v e a n d r e a l - t i m e p r o p e r t i e s . T h i r d , b a s e d o n i n d u s t r i a l p r o j e c t i n f o r m a - t i o n , w e d e v e l o p e d o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s t o f a c i l i t a t e t h e c r e a t i o n o f U M L a n a l y s i s m o d e l s o f e m b e d d e d s y s t e m s . F o u r t h , w e d e fi n e d a n i t e r a t i v e m o d e l i n g a n d a n a l y s i s p r o c e s s u s i n g i n c r e m e n t a l c h a n g e a n d p r o v i d i n g r a p i d f e e d b a c k t o c o n s t r u c t t h e U M L m o d e l s . T h e p r o c e s s i n c o r p o r a t e s o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s t o f a c i l i t a t e t h e c r e a t i o n o f c o n c e p t u a l U M L m o d e l s a n d t h e n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t y s p e c i fi c a t i o n a p p r o a c h t o s p e c i f y c r i t i c a l p r o p e r t i e s . I n o r d e r t o v a l i d a t e o u r a p p r o a c h , w e a p p l i e d i t t o t h e d e v e l o p m e n t o f s e v e r a l e m b e d d e d s y s t e m d e s c r i p t i o n s o b t a i n e d f r o m i n d u s t r i a l c o l l a b o r a t o r s . C o p y r i g h t b y S A S C H A J . K O N R A D 2 0 0 6 T o m y p a r e n t s , H a n n e l o r e a n d R o b e r t K o n r a d , f o r t h e i r u n c o n d i t i o n a l l o v e , e n c o u r a g e m e n t , a n d s u p p o r t . i v A c k n o w l e d g e m e n t s I a m g r a t e f u l t o t h e f a c u l t y a n d s t u d e n t s o f t h e S o f t w a r e E n g i n e e r i n g a n d N e t w o r k - i n g S y s t e m s ( S E N S ) r e s e a r c h g r o u p a t M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y w h o h a v e m a d e t h i s d i s s e r t a t i o n p o s s i b l e . I e s p e c i a l l y w i s h t o t h a n k m y a d v i s o r D r . B e t t y H . C . C h e n g f o r h e r a d v i c e , p a t i e n c e , s u p p o r t , a n d c o m m i t m e n t t o t e a c h i n g m e l i f e l o n g w r i t i n g s k i l l s . S h e h a s b e e n a g r e a t m e n t o r a n d t r u e f r i e n d . F u r t h e r m o r e , I w i s h t o t h a n k t h e r e m a i n i n g m e m b e r s o f m y c o m m i t t e e : D r . S t u a r t H . G a g e , D r . S a n d e e p K u l k a r n i , a n d D r . R . E . K u r t S t i r e w a l t . I g r e a t l y v a l u e t h e i r p r o f e s s i o n a l a d v i c e a n d g u i d a n c e . I t i s i m p o s s i b l e t o t h a n k e v e r y b o d y w h o h a s c o n t r i b u t e d t o t h i s d i s s e r t a t i o n . H o w e v e r , I w i s h t o e x t e n d m y s p e c i a l t h a n k s t o ( i n n o s p e c i fi c o r d e r ) : D r . L a u r a A . C a m p b e l l f o r n u m e r o u s h o u r s o f c o l l a b o r a t i o n a n d s p e c i a l a s s i s t a n c e d u r i n g t h e e a r l y p a r t s o f m y g r a d u a t e s t u d i e s ; M i n D e n g f o r a s s i s t i n g m e o n i s s u e s w i t h t h e U M L f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k ; D r . A l i E b n e n a s i r f o r e x p l a i n i n g t h e c o n c e p t s o f f a u l t - t o l e r a n c e ; H e a t h e r J . G o l d s b y f o r h e l p i n g t o e x t e n d t h e s c o p e o f m y w o r k ; S t e p h a n e K a m d o u m f o r v a l u a b l e c o n t r i b u t i o n s t o t h e U M L r o u n d t r i p e n g i n e e r i n g p r o c e s s ; a n d K a r l i L o p e z f o r a s s i s t i n g i n t h e r e a l i z a t i o n o f t h e t o o l s u p p o r t . M a n y m o r e h a v e c o n t r i b u t e d t o m y o v e r a l l a c a d e m i c c a r e e r , f o r w h i c h I a m e x - t r e m e l y g r a t e f u l . S p e c i fi c a l l y , I g r e a t l y a p p r e c i a t e t h e q u a l i t y o f e d u c a t i o n p r o v i d e d b y t h e U n i v e r s i t y o f K a i s e r s l a u t e r n , G e r m a n y d u r i n g m y u n d e r g r a d u a t e s t u d i e s . T h e o p — p o r t u n i t y o f f e r e d b y t h e i n t e r n a t i o n a l s t u d e n t . e x c h a n g e p r o g r a m w i t h M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y e n a b l e d m e t o i n i t i a t e m y g r a d u a t e s t u d i e s a t M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y , w h i c h h a s s i n c e e v o l v e d i n t o t h e c o m p l e t i o n o f a n M S t h e s i s a n d t h i s d i s s e r t a t i o n . T h i s w o r k h a s b e e n s u p p o r t e d i n p a r t b y N S F g r a n t s E I A - 0 0 0 0 4 3 3 , B I A - 0 1 3 0 7 2 4 , C D A - 9 7 0 0 7 3 2 , C C R — 9 9 0 1 0 1 7 , C N S - 0 5 5 1 6 2 2 C O P - 0 5 4 1 1 3 1 , D e p a r t m e n t o f t h e N a v y , O f f i c e o f N a v a l R e s e a r c h u n d e r G r a n t N o . N ( ) ( ) ( ) 1 4 - 0 1 - 1 — ( ) 7 4 4 , E a t o n C o r p o r a t i o n , S i e m e n s C o r p o r a t e R e s e a r c h , a n d a g r a n t . f r o m M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y ’ s Q u a l i t y F u n d . F i n a l l y , I w o u l d l i k e t o t h a n k m y f a m i l y a n d f r i e n d s t h a t w e r e a l w a y s t h e r e t o s u p p o r t m e . I d e e p l y a p p r e c i a t e t h e i r s a c r i fi c e s , a n d I c o u l d h a v e n o t d o n e i t w i t h o u t t h e m . T h a n k y o u . T a b l e o f C o n t e n t s L I S T O F T A B L E S x L I S T O F F I G U R E S x i 1 I n t r o d u c t i o n 1 . 1 P r o b l e m S t a t e m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 . 2 M o t i v a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 . 5 O u t l i n e o f t h e D i s s e r t a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 B a c k g r o u n d 7 2 . 1 E m b e d d e d S y s t e m D e v e l o p m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2 . 1 . 1 S y s t e m s S c i e n c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2 . 1 . 2 E m b e d d e d R e a l - t i m e S y s t e m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2 . 1 . 3 D e v e l o p m e n t P r o c e s s e s f o r E m b e d d e d S y s t e m s . . . . . . . . . 1 0 2 . 2 R e a l — t i m e S y s t e m s a n d L o g i c s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 2 . 2 . 1 R e a l - t i m e S y s t e m S e m a n t i c s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 2 . 2 . 2 M T L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 2 . 2 . 3 T C T L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 2 . 2 . 4 R T G I L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 2 . 2 . 5 T e m p o r a l L o g i c C o m p a r i s o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 2 . 3 U M L F o r m a l i z a t i o n a n d A n a l y s i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 2 . 3 . 1 U n i fi e d M o d e l i n g L a n g u a g e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 2 . 3 . 2 U M L F o r m a l i z a t i o n F r a m e w o r k . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 2 . 3 . 3 T i m e d A u t o m a t a a n d D i g i t a l - c l o c k M o d e l . . . . . . . . . . . 3 1 2 . 3 . 4 A d d i n g T i m i n g I n f o r m a t i o n t o U M L . . . . . . . . . . . . . . 3 2 2 . 4 P a t t e r n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 6 2 . 4 . 1 P a t t e r n B a s i c s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 7 2 . 4 . 2 C a p t u r i n g a n d C l a s s i f y i n g D e s i g n P a t t e r n s . . . . . . . . . . . 3 7 2 . 4 . 3 S p e c i f i c a t i o n P a t t e r n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 0 2 . 4 . 4 R e q u i r e m e n t s P a t t e r n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 O 3 R e a l - t i m e S p e c i fi c a t i o n P a t t e r n s 4 5 3 . 1 R e a l - t i m e S p e c i fi c a t i o n P a t t e r n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 5 3 . 1 . 1 P a t t e r n R e p o s i t o r y a n d C l a s s i f i c a t i o n . . . . . . . . . . . . . . 4 6 3 . 1 . 2 P a t t e r n O v e r v i e w . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 9 3 . 1 . 3 P a t t e r n T e m p l a t e a n d E x a m p l e . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2 3 . 2 A n a l y z i n g t h e R e a l - t i m e S p e c i fi c a t i o n P a t t e r n s U s i n g S p i n . . . . . . 5 3 3 . 2 . 1 A n a l y z i n g L T L P r o p e r t i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 5 3 . 2 . 2 A n a l y z i n g M T L P r o p e r t i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 5 3 . 3 V a l i d a t i o n : E l e c t r o n i c a l l y C o n t r o l l e d S t e e r i n g S y s t e m . . . . . . . . . 5 9 3 . 3 . 1 E C S S y s t e m D e s c r i p t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 0 v i 3 . 3 . 2 U M L M o d e l i n g o f t h e E C S S y s t e m . . . . . . . . . . . . . . . 3 . 3 . 3 A u t o m a t e d A n a l y s i s o f t h e E C S S y s t e m . . . . . . . . . . . . 3 . 4 D i s c u s s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . S y n t a x - g u i d e d P r o p e r t y S p e c i fi c a t i o n 4 . 1 E x a m p l e S c e n a r i o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 . 2 S t r u c t u r e d E n g l i s h . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 . 3 S p e c i fi c a t i o n P r o c e s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 . 4 S p i d e r A r c h i t e c t u r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 . 4 . 1 A r c h i t e c t u r e O v e r v i e w . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 . 4 . 2 P a t t e r n S y s t e m M a n a g e r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 . 4 . 3 P r o p e r t y D e r i v e r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 . 4 . 4 U M L M o d e l I n t e r p r e t e r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 . 4 . 5 P r e p e r t y I n s t a n t i a t o r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 . 4 . 6 U M L M o d e l A n a l y z e r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 . 5 V a l i d a t i o n : E l e c t r o n i c a l l y C o n t r o l l e d S t e e r i n g S y s t e m . . . . . . . . . 4 . 6 D i s c u s s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . O b j e c t A n a l y s i s P a t t e r n s 5 . 1 P a t t e r n C a t a l o g u e O v e r v i e w . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 . 2 P a t t e r n T e m p l a t e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 . 3 M o d e l i n g R e a l - t i m e a n d D i s t r i b u t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 . 4 P a t t e r n E x a m p l e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 . 5 I l l u s t r a t i v e C a s e S t u d y : D i e s e l F i l t e r S y s t e m . . . . . . . . . . . . . . . 5 . 5 . 1 D i e s e l F i l t e r S y s t e m A p p l i c a t i o n O v e r v i e w . . . . . . . . . . . 5 . 5 . 2 O b j e c t A n a l y s i s P a t t e r n s f o r t h e D i e s e l F i l t e r S y s t e m . . . . . 5 . 5 . 3 A b s t r a c t i o n a n d E q u i v a l e n c e C l a s s e s . . . . . . . . . . . . . . 5 . 5 . 4 U M L - b a s e d C o n c e p t u a l M o d e l i n g o f t h e D i e s e l F i l t e r S y s t e m . 5 . 5 . 5 A n a l y z i n g C o n s t r a i n t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 . 6 D i s c u s s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I t e r a t i v e D e v e l o p m e n t P r o c e s s 6 . 1 M o d e l n g a n d A n a l y s i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 . 1 . 1 I t e r a t i v e M o d e l i n g a n d A n a l y s i s P r o c e s s . . . . . . . . . . . . 6 . 1 . 2 P l a n n i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 . 1 . 3 M o d e l i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 . 1 . 4 A n a l y s i s . . . . . . . . . - . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 . 2 S u p p o r t i n g T o o l A r c h i t e c t u r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 . 2 . 1 D a t a S t r u c t u r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 . 2 . 2 T o o l A r c h i t e c t u r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 . 3 V a l i d a t i o n : A d a p t i v e L i g h t C o n t r o l S y s t e m . . . . . . . . . . . . . . . 6 . 3 . 1 S y s t e m D e s c r i p t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 . 3 . 2 P l a n n i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 . 3 . 3 M o d e l i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 . 3 . 4 A n a l y s i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v i i 6 2 6 2 6 7 7 0 7 0 7 2 7 6 7 7 7 9 8 1 8 3 8 5 8 6 8 8 9 4 9 5 9 5 1 0 1 1 0 5 1 0 8 1 1 8 1 1 9 1 1 9 1 2 3 1 2 6 1 3 0 1 3 8 1 4 2 1 4 2 1 4 3 1 4 6 1 5 0 1 5 0 1 5 3 1 6 6 1 6 6 1 6 7 1 6 8 1 7 6 6 . 3 . 5 P r o c e s s I m p a c t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 . 4 P a r a l l e l a n d D i s t r i b u t e d A n a l y s i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 . 4 . 1 R e m o t e A n a l y s i s E x e c u t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 . 5 D i s c u s s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 D o o r C o n t r o l C a s e S t u d y 7 . 1 S y s t e m D e s c r i p t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 . 2 P l a n n i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 . 3 M o d e l i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 . 4 A n a l y s i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 . 4 . 1 C e n t r a l l o c k i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 . 4 . 2 W i n d o w m o v e m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 . 4 . 3 I n t e r i o r L i g h t i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 . 5 D i s c u s s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 R e l a t e d W o r k 8 . 1 R e a l - t i m e S p e c i fi c a t i o n P a t t e r n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 . 2 N a t u r a l L a n g u a g e - b a s e d S p e c i fi c a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 . 3 O b j e c t A n a l y s i s P a t t e r n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 . 4 I t e r a t i v e D e v e l o p m e n t P r o c e s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 C o n c l u s i o n s 9 . 1 C o n t r i b u t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 . 2 F u t u r e W o r k . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . _ . A P P E N D I C E S A R e a l - t i m e S p e c i fi c a t i o n P a t t e r n R e p o s i t o r y A . 1 M i n i m u m D u r a t i o n P a t t e r n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A . 2 M a x i m u m D u r a t i o n P a t t e r n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A . 3 P e r i o d i c O c c u r r e n c e P a t t e r n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A . 4 B o u n d e d R e s p o n s e P a t t e r n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A . 5 B o u n d e d I n v a r i a n c e P a t t e r n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B A n a l y z i n g M T L P r o p e r t i e s B . 1 M i n i m u m D u r a t i o n P a t t e r n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B . 2 M a x i m u m D u r a t i o n P a t t e r n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B . 3 P e r i o d i c O c c u r r e n c e P a t t e r n : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B . 4 B o u n d e d R e s p o n s e P a t t e r n : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C O b j e c t A n a l y s i s P a t t e r n R e p o s i t o r y C . 1 A c t u a t o r — S e n s o r ( 2 8 3 ) : S t r u c t u r a l P a t t e r n . . . . . . . . . . . . . . . C . 2 C o m m u n i c a t i o n L i n k ( 2 9 5 ) : B e h a v i o r a l P a t t e r n . . . . . . . . . . . . C . 3 C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) : B e h a v i o r a l P a t t e r n . . . . . . . . . . . C . 4 C o n t r o l l e r D e c o m p o s e ( 3 1 3 ) : S t r u c t u r a l P a t t e r n . . . . . . . . . . . . C . 5 D e l a y C h a n n e l ( 3 2 5 ) : B e h a v i o r a l P a t t e r n . . . . . . . . . . . . . . . . v i i i 1 8 0 1 8 4 1 8 4 1 8 8 1 9 0 1 9 0 1 9 3 1 9 5 2 0 1 2 0 3 2 0 8 2 1 2 2 1 8 2 2 3 2 2 3 2 2 7 2 2 9 2 3 1 2 3 3 2 3 4 2 3 8 2 4 1 2 4 2 2 4 2 2 4 9 2 5 7 2 6 3 2 7 0 2 7 6 2 7 6 2 7 8 2 8 0 2 8 1 2 8 2 2 8 3 3 0 3 3 1 3 3 2 5 C . 6 D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) : B e h a v i o r a l P a t t e r n . . . . . . . . . . . . . 3 3 1 C 7 F a u l t H a n d l e r ( 3 4 1 ) : B e h a v i o r a l P a t t e r n . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 1 C 8 T a s k ( 3 5 2 ) : B e h a v i o r a l P a t t e r n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 2 D I t e r a t i v e D e v e l o p m e n t P r o c e s s C a s e S t u d i e s 3 5 8 D 1 A L C S C a s e S t u d y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 8 D . 1 . 1 A L C S I n c r e m e n t D e s c r i p t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 8 D . 1 . 2 A L C S C o n s t r a i n t I n s t a n t i a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 6 3 D 2 D C S C a s e S t u d y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 7 3 D . 2 . 1 D C S I n c r e m e n t D e s c r i p t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 7 3 D . 2 . 2 D C S C o n s t r a i n t I n s t a n t i a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 8 6 L I S T O F R E F E R E N C E S 4 0 8 i x 2 . 1 3 . 1 3 . 2 3 . 3 4 . 1 5 . 1 5 . 2 5 . 3 6 . 1 7 . 1 L i s t o f T a b l e s L i s t o f r e q u i r e m e n t s p a t t e r n s f o r e m b e d d e d s y s t e m s [ 1 1 4 , 1 1 9 ] . . . . R e s u l t s o f r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s u r v e y . . . . . . . . . . . . R e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n o v e r v i e w . . . . . . . . . . . . . . . . C o m p a r i s o n o f B i i c h i a u t o m a t a s i z e s g e n e r a t e d b y d i f f e r e n t . L T L t r a n s - l a t o r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M a p p i n g o f S P I D E R s t e p s t o s o f t w a r e c o m p o n e n t s i n t h e p r o t o t y p e i m p l e m e n t a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . L i s t o f o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s f o r e m b e d d e d s y s t e m s ( 1 ) . . . . . . . L i s t o f o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s f o r e m b e d d e d s y s t e m s ( 2 ) . . . . . . . P a t t e r n c l a s s i fi c a t i o n a c c o r d i n g t o s u b p h a s e s o f s t r u c t u r a l a n d b e h a v - i o r a l o b j e c t a n a l y s i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I n c r e m e n t o r d e r s f o r t h r e e d i f f e r e n t m o d e l s o f t h e A L C S . . . . . . . S e n s o r s a n d a c t u a t o r s l o c a t e d i n t h e d o o r s o f t h e A L C S . . . . . . . . 4 2 5 1 5 2 5 7 7 9 9 7 9 8 1 0 0 1 9 1 L i s t o f F i g u r e s 2 . 1 B r o y ' s l o g i c a l r e f e r e n c e a r c h i t e c t u r e f o r e m b e d d e d s y s t e m s [ 3 8 ] . . . . 2 . 2 A b s t r a c t e d R O P E S s o f t w a r e d e v e l o p m e n t p r o c e s s [ 5 7 ] . . . . . . . . . 2 . 3 E x a m p l e ( R T ) G I L s p e c i fi c a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 4 U M L u s e c a s e d i a g r a m e x a m p l e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 5 U M L c l a s s d i a g r a m e x a m p l e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 6 U M L c l a s s d i a g r a m e x a m p l e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 7 U M L s t a t e d i a g r a m e x a m p l e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 8 U M L a c t i v i t y d i a g r a m e x a m p l e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 9 U M L s e q u e n c e d i a g r a m e x a m p l e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 1 0 E x a m p l e U M L m o d e l w i t h t i m i n g i n f o r m a t i o n . . . . . . . . . . . . . 2 . 1 1 C l a s s i fi c a t i o n o f t h e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s b y D w y e r e t a l . [ 6 2 ] . . . . 3 . 1 S p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s c o p e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 . 2 S p e c i fi c a t i o n p a t t e r n c l a s s i fi c a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 . 3 R e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n t e m p l a t e . . . . . . . . . . . . . . . . 3 . 4 B o u n d e d I n v a r i a n c e r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n . . . . . . . . . . 3 . 5 M T L t o t i m i n g - e n a b l e d n e v e r c l a i m c o n v e r s i o n p r o c e s s . . . . . . . . 3 . 6 A u t o m a t o n f o r B o u n d e d I n v a r i a n c e p a t t e r n w i t h s c o p e “ G l o b a l l y ” . . 3 . 7 T i m e - s e n s i t i v e r e q u i r e m e n t s o f t h e E C S s y s t e m . . . . . . . . . . . . 3 . 8 E C S o b j e c t d i a g r a m ( a t t r i b u t e s a n d o p e r a t i o n s e l i d e d ) . . . . . . . . 3 . 9 F a u l t y R a m p s t a t e d i a g r a m ( e l i d e d ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 . 1 E x a m p l e U M L m o d e l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 . 2 S t r u c t u r e d E n g l i s h g r a m m a r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 . 3 S t r u c t u r e d E n g l i s h s p e c i fi c a t i o n s f o r t h e r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t - t e r n s w i t h c o r r e s p o n d i n g M T L s p e c i fi c a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . 4 . 4 D a t a fl o w d i a g r a m o v e r v i e w i n g S P I D E R . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 . 5 U M L a c t i v i t y d i a g r a m o v e r v i e w i n g m o d e l i n g a n d a n a l y s i s p r o c e s s 4 . 6 A n n o t a t e d s c r e e n c a p t u r e o f t h e P r o p e r t y D e r i v e r . . . . . . . . . . . 4 . 7 A n n o t a t e d s c r e e n c a p t u r e o f t h e P r o y e r t y I n s t a n t i a t o r . . . . . . . . 4 . 8 M o d e l i n f o r m a t i o n d i s p l a y e d i n t h e P r o p e r t y I n s t a n t i a t o r . . . . . . . 5 . 1 O b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n t e m p l a t e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 . 2 M o d i fi e d s t r u c t u r e d E n g l i s h g r a m m a r . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 . 3 S a m p l e U M L s t a t e d i a g r a m o f t h e D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) p a t t e r n . 5 . 4 U M L u s e c a s e d i a g r a m o f t h e U s e r I n t e r f a c e ( 1 0 8 ) p a t t e r n . . . . . . 5 . 5 U M L c l a s s d i a g r a m o f t h e U s e r I n t e r f a c e ( 1 0 8 ) p a t t e r n . . . . . . . . 5 . 6 U M L s e q u e n c e d i a g r a m e x a m p l e o f t h e U s e r I n t e r f a c e ( 1 0 8 ) p a t t e r n . 5 . 7 P h y s i c a l s t r u c t u r e o f a d i e s e l fi l t e r s y s t e m . . . . . . . . . . . . . . . 5 . 8 O b j e c t - a n a l y s i s — p a t t e r n - g u i d e d U M L c l a s s d i a g r a m o f t h e D F S . . . . 5 . 9 E q u i v a l e n c e c l a s s e s f o r s y s t e m c o n d i t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . 5 . 1 0 U M L o b j e c t d i a g r a m o f t h e a b s t r a c t e d D F S . . . . . . . . . . . . . . 5 . 1 1 U M L s t a t e d i a g r a m o f t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( e l i d e d ) . . . . . . . 5 . 1 2 U M L s t a t e d i a g r a m o f t h e P r e s s u r e D e t e c t o r . . . . . . . . . . . . . . . x i 1 0 1 2 2 0 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 3 4 1 4 8 5 0 7 5 7 8 8 2 8 4 1 0 3 1 0 7 1 1 0 1 1 2 1 1 3 1 2 0 1 2 1 1 2 5 5 . 1 3 5 . 1 4 6 . 1 6 . 2 6 . 3 6 . 4 6 . 5 6 . 6 6 . 7 6 . 8 6 . 9 6 . 1 0 6 . 1 1 6 . 1 2 6 . 1 3 6 . 1 4 6 . 1 5 6 . 1 6 6 . 1 7 6 . 1 8 7 . 1 7 . 2 7 . 3 7 . 4 7 . 5 7 . 6 7 . 7 7 . 8 7 . 9 7 . 1 0 A 1 A 2 U M L s e q u e n c e d i a g r a m o f C o n s t r a i n t 5 . 2 8 r e s u l t s ( e l i d e d ) . . . . . . A n i m a t i o n s n a p s h o t a n d t r a c e p e r t a i n i n g t o s t a t e d i a g r a m o f t h e U s e r - l n t e r f a c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A b s t r a c t v i e w o n o u r i t e r a t i v e a n d i n c r e m e n t a l m o d e l i n g a n d a n a l y s i s p r o c e s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I t e r a t i v e m o d e l i n g a n d a n a l y s i s p r o c e s s . . . . . . . . . . . . . . . . . I n c r e m e n t d e s c r i p t i o n t e m p l a t e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E x a m p l e c l a s s h i e r a r c h y o f a t e m p e r a t u r e s e n s o r . . . . . . . . . . . . C l a s s d i a g r a m s s h o w i n g p a r t o f i Q M A P t o o l s u i t e . . . . . . . . . . . . D a t a fl o w d i a g r a m o v e r v i e w i n g t h e i g M A P t o o l s u i t e . . . . . . . . . . S c r e e n c a p t u r e o f t h e I n c r e m e n t S p e c i fi e r . . . . . . . . . . . . . . . . S c r e e n c a p t u r e o f t h e P r o p e r t y D e r i v e r u s e d t o s p e c i f y c o n s t r a i n t s f o r a n i n c r e m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . S c r e e n c a p t u r e o f t h e P r o p e r t y I n s t a n t i a t o r . . . . . . . . . . . . . . . M o d e l A n a l y z e r S c r e e n C a p t u r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . S e q u e n c e o f i n c r e m e n t s f o r c o n s t r u c t i n g t h e A L C S m o d e l . . . . . . . I n c r e m e n t 6 . A u t o m a t i c c o n t r o l o f t h e A L C S . . . . . . . . . . . . . I n c r e m e n t 7 . M a n u a l c o n t r o l o f t h e A L C S . . . . . . . . . . . . . . . H i e r a r c h y o f a c t u a t o r s a n d s e n s o r s i n t h e A L C S . . . . . . . . . . . . U M L c l a s s d i a g r a m o f t h e A L C S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E l i d e d s t a t e d i a g r a m o f t h e m a n u a l / a u t o m a t i c m o d e s e l e c t i o n S t a t e s p a c e a n d a n a l y s i s t i m e f o r t h r e e m o d e l s o f t h e A L C S . . . . . R e m o t e A n a l y s i s A r c h i t e c t u r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I n c r e m e n t o r d e r f o r t h e t h r e e m o d e l s o f t h e D C S . . . . . . . . . . . . E q u i v a l e n c e c l a s s e s o f m o n i t o r e d a n d c o n t r o l l e d v a l u e s i n t h e D C S . . H i e r a r c h y o f a c t u a t o r s a n d s e n s o r s i n t h e D C S . . . . . . . . . . . . . U M L c l a s s d i a g r a m o f t h e D C S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . U M L o b j e c t d i a g r a m o f t h e D C S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E r r o r u n c o v e r e d i n t h e s t a t e d i a g r a m o f t h e D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r i n t h e U M L m o d e l f o c u s i n g o n r e q u i r e m e n t R 1 C e n t r a l l o c k i n g . . . . . . S e q u e n c e d i a g r a m i l l u s t r a t i n g t h e p o s s i b l e r a c e c o n d i t i o n b e t w e e n d o o r c o n t r o l l e r s u n c o v e r e d i n t h e U M L m o d e l f o c u s i n g o n r e q u i r e m e n t R 1 C e n t r a l l o c k i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E r r o r u n c o v e r e d i n t h e s t a t e d i a g r a m o f t h e D r i v e r W i n d o w M o t o r F a i l u r e - D e t e c t o r i n t h e U M L m o d e l f o c u s i n g o n r e q u i r e m e n t R 2 W i n d o w m o t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E r r o r u n c o v e r e d i n t h e s t a t e d i a g r a m o f t h e D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r i n t h e U M L m o d e l f o c u s i n g o n R 3 I n t e r i o r l i g h t i n g . . . . . . . . . . . . E r r o r u n c o v e r e d i n t h e s t a t e d i a g r a m o f t h e l n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r i n t h e U M L m o d e l f o c u s i n g o n R 3 I n t e r i o r l i g h t i n g . . . . . . . . . . R T G I L , M i n i m u m D u r a t i o n , G l o b a l l y . . . . . . . . . . . . . . . . . . R T G I L , M i n i m u m D u r a t i o n , B e f o r e R . . . . . . . . . . . . . . . . . x i i 1 4 4 1 4 7 1 4 8 1 5 1 1 5 5 1 5 7 1 5 9 1 6 1 1 6 4 1 6 9 1 7 0 1 7 1 1 7 2 1 7 5 1 7 8 1 8 1 1 8 6 1 9 3 1 9 4 1 9 8 2 0 1 2 0 6 2 0 8 2 1 7 2 4 4 A . 3 R T G I L , M i n i m u m D u r a t i o n , A f t e r Q . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 5 A 4 R T G I L , M i n i m u m D u r a t i o n , B e t w e e n Q a n d R . . . . . . . . . . . . . 2 4 6 A 5 R T G I L , M i n i m u m D u r a t i o n , A f t e r Q u n t i l R . . . . . . . . . . . . . . 2 4 6 A 6 R T G I L , M i n i m u m D u r a t i o n , I n t h e p r e s e n c e o f F . . . . . . . . . . . 2 4 7 A 7 R T G I L , M i n i m u m D u r a t i o n , I n t h e a b s e n c e o f F . . . . . . . . . . . . 2 4 7 A 8 R T G I L , M i n i m u m D u r a t i o n , F r o m w h e n F n e v e r h o l d s . . . . . . . . 2 4 7 A 9 R T G I L , M a x i m u m D u r a t i o n , G l o b a l l y . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 2 A 1 0 R T G I L , M a x i m u m D u r a t i o n , B e f o r e R . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 2 A l l R T G I L , M a x i m u m D u r a t i o n , A f t e r Q . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 3 A . 1 2 R T G I L , M a x i m u m D u r a t i o n , B e t w e e n Q a n d R . . . . . . . . . . . . . 2 5 3 A . 1 3 R T G I L , M a x i m u m D u r a t i o n , A f t e r Q u n t i l R . . . . . . . . . . . . . 2 5 4 A 1 4 R T G I L , M a x i m u m D u r a t i o n , I n t h e p r e s e n c e o f F . . . . . . . . . . . 2 5 5 A . 1 5 R T G I L , M a x i m u m D u r a t i o n , I n t h e a b s e n c e o f F . . . . . . . . . . . 2 5 5 A 1 6 R T G I L , M a x i m u m D u r a t i o n , F r o m w h e n F n e v e r h o l d s . . . . . . . . 2 5 6 A . 1 7 R T G I L , P e r i o d i c O c c u r r e n c e , G l o b a l l y . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 8 A . 1 8 R T G I L , P e r i o d i c O c c u r r e n c e , B e f o r e R . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 9 A . 1 9 R T G I L , P e r i o d i c O c c u r r e n c e , A f t e r Q . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 9 A 2 0 R T G I L , P e r i o d i c O c c u r r e n c e , B e t w e e n Q a n d R . . . . . . . . . . . . 2 6 0 A 2 1 R T G I L , P e r i o d i c O c c u r r e n c e , A f t e r Q u n t i l R . . . . . . . . . . . . . 2 6 0 A 2 2 R T G I L , P e r i o d i c O c c u r r e n c e , I n t h e p r e s e n c e o f F . . . . . . . . . . . 2 6 1 A . 2 3 R T G I L , P e r i o d i c O c c u r r e n c e , I n t h e a b s e n c e o f F . . . . . . . . . . . 2 6 1 A 2 4 R T G I L , P e r i o d i c O c c u r r e n c e , F r o m w h e n F n e v e r h o l d s . . . . . . . . 2 6 1 A 2 5 R T G I L , B o u n d e d R e s p o n s e , G l o b a l l y . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 4 A 2 6 R T G I L , B o u n d e d R e s p o n s e , B e f o r e R . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 5 A 2 7 R T G I L , B o u n d e d R e s p o n s e , A f t e r Q . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 5 A 2 8 R T G I L , B o u n d e d R e s p o n s e , B e t w e e n Q a n d R . . . . . . . . . . . . . 2 6 6 A 2 9 R T G I L , B o u n d e d R e s p o n s e , A f t e r Q u n t i l R . . . . . . . . . . . . . . 2 6 6 A 3 0 R T G I L , B o u n d e d R e s p o n s e , I n t h e p r e s e n c e o f F . . . . . . . . . . . . 2 6 7 A 3 1 R T G I L , B o u n d e d R e s p o n s e , I n t h e a b s e n c e o f F . . . . . . . . . . . . 2 6 7 A . 3 2 R T G I L , B o u n d e d R e s p o n s e , F r o m w h e n F n e v e r h o l d s . . . . . . . . 2 6 8 A 3 3 R T G I L , B o u n d e d I n v a r i a n c e , G l o b a l l y . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 1 A . 3 4 R T G I L , B o u n d e d I n v a r i a n c e , B e f o r e R . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 2 A 3 5 R T G I L , B o u n d e d I n v a r i a n c e , A f t e r Q . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 2 A 3 6 R T G I L , B o u n d e d I n v a r i a n c e , B e t w e e n Q a n d R . . . . . . . . . . . . 2 7 3 A 3 7 R T G I L , B o u n d e d I n v a r i a n c e , A f t e r Q u n t i l R . . . . . . . . . . . . . 2 7 3 A 3 8 R T G I L , B o u n d e d I n v a r i a n c e , I n t h e p r e s e n c e o f F . . . . . . . . . . . 2 7 4 A 3 9 R T G I L , B o u n d e d I n v a r i a n c e , I n t h e a b s e n c e o f F . . . . . . . . . . . 2 7 4 A . 4 0 R T G I L , B o u n d e d I n v a r i a n c e , F r o m w h e n F n e v e r h o l d s . . . . . . . . 2 7 4 B . 1 A u t o m a t o n f o r M i n i m u m D u r a t i o n p a t t e r n w i t h s c o p e “ G l o b a l l y ” . . 2 7 7 B 2 A u t o m a t o n f o r M a x i m u m D u r a t i o n p a t t e r n w i t h s c o p e “ G l o b a l l y ” . . 2 7 8 B 3 A u t o m a t o n f o r P e r i o d i c O c c u r r e n c e p a t t e r n w i t h s c o p e “ G l o b a l l y ” . . 2 8 0 B 4 A u t o m a t o n f o r B o u n d e d R e s p o n s e p a t t e r n w i t h s c o p e “ G l o b a l l y ” . . . 2 8 1 C . 1 U M L u s e c a s e d i a g r a m o f t h e A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) p a t t e r n . . . . . 2 8 4 x i i i C . 2 P a r n a s a n d M a d e y f o u r - v a r i a b l e m o d e l [ 1 6 3 ] . . . . . . . . . . . . . . 2 8 5 C 3 U M L c l a s s d i a g r a m o f t h e A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) p a t t e r n . . . . . . . 2 8 7 C 4 U M L s e q u e n c e d i a g r a m e x a m p l e o f t h e A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) p a t t e r n 2 8 8 C 5 U M L s t a t e d i a g r a m f o r a n a c t i v e s e n s o r i n t h e A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) p a t t e r n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 0 C 6 U M L u s e c a s e d i a g r a m o f t h e C o m m u n i c a t i o n L i n k ( 2 9 5 ) p a t t e r n . . 2 9 6 C 7 U M L c l a s s d i a g r a m f o r t h e C o m m u n i c a t i o n L i n k ( 2 9 5 ) p a t t e r n . . . . 2 9 8 C 8 U M L s t a t e d i a g r a m o f t h e C o m m u n i c a t i o n L i n k ( 2 9 5 ) p a t t e r n . . . . 2 9 9 C . 9 U M L u s e c a s e d i a g r a m f o r t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) p a t t e r n . 3 0 4 C I D U M L c l a s s d i a g r a m f o r t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) p a t t e r n . . . 3 0 5 C . 1 1 U M L s t a t e d i a g r a m o f t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t i n t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) p a t t e r n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 8 C . 1 2 U M L u s e c a s e d i a g r a m o f t h e C o n t r o l l e r D e c o m p o s e ( 3 1 3 ) p a t t e r n . . 3 1 4 C . 1 3 S t r u c t u r a l d i a g r a m f o r t h e C o n t r o l l e r D e c o m p o s e ( 3 1 3 ) p a t t e r n . . . . 3 1 8 C M U M L u s e c a s e d i a g r a m o f t h e D e l a y C h a n n e l ( 3 2 5 ) p a t t e r n . . . . . . 3 2 6 C . 1 5 U M L c l a s s d i a g r a m f o r t h e D e l a y C h a n n e l ( 3 2 5 ) p a t t e r n . . . . . . . 3 2 7 C . 1 6 U M L s t a t e d i a g r a m f o r t h e D e l a y C h a n n e l ( 3 2 5 ) p a t t e r n . . . . . . . 3 2 8 C . 1 7 U M L u s e c a s e d i a g r a m o f t h e D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) p a t t e r n . . . . 3 3 2 C . 1 8 U M L c l a s s d i a g r a m o f t h e D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) p a t t e r n . . . . . 3 3 4 C . 1 9 U M L o b j e c t d i a g r a m s f o r a s e q u e n t i a l a n d a p a r a l l e l d e t e c t o r . . . . . 3 3 5 C 2 0 U M L s e q u e n c e d i a g r a m s h o w i n g i n t e r a c t i o n s f o r a s e q u e n t i a l a n d a p a r a l l e l d e t e c t o r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 6 C 2 1 U M L s t a t e d i a g r a m f o r a t i m e o u t d e t e c t o r . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 7 C 2 2 U M L s t a t e d i a g r a m f o r a t i m e o u t d e t e c t o r . . . . . . . . . . . ‘ . . . . 3 3 7 C 2 3 U M L u s e c a s e d i a g r a m f o r t h e F a u l t H a n d l e r ( 3 4 1 ) p a t t e r n . . . . . . 3 4 2 C 2 4 U M L c l a s s d i a g r a m f o r t h e F a u l t H a n d l e r ( 3 4 1 ) p a t t e r n . . . . . . . . 3 4 4 C 2 5 U M L s t a t e d i a g r a m o f t h e G l o b a l F a u l t H a n d l e r i n t h e F a u l t H a n d l e r ( 3 4 1 ) p a t t e r n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 4 C 2 6 U M L s t a t e d i a g r a m o f t h e L o c a l F a u l t H a n d l e r i n t h e D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) p a t t e r n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 6 C 2 7 U M L s e q u e n c e d i a g r a m e x a m p l e o f a t i m e o u t d e t e c t o r i n t h e D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) p a t t e r n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 7 C 2 8 U M L u s e c a s e d i a g r a m f o r t h e T a s k ( 3 5 2 ) p a t t e r n . . . . . . . . . . . 3 5 3 C 2 9 U M L c l a s s d i a g r a m f o r t h e T a s k ( 3 5 2 ) p a t t e r n . . . . . . . . . . . . . 3 5 4 C 3 0 U M L s t a t e d i a g r a m o f t h e T a s k ( 3 5 2 ) p a t t e r n . . . . . . . . . . . . . 3 5 5 D 1 I n c r e m e n t 1 . M e a s u r e b r i g h t n e s s o f t h e A L C S . . . . . . . . . . . . 3 5 9 D 2 I n c r e m e n t 2 . D e t e c t m o t i o n o f t h e A L C S . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 9 D 3 I n c r e m e n t 3 . S e t d i m m e r v a l u e o f t h e A L C S . . . . . . . . . . . . . 3 6 0 D 4 I n c r e m e n t 4 . S e t d e s i r e d b r i g h t n e s s o f t h e A L C S . . . . . . . . . . . 3 6 0 D 5 I n c r e m e n t 5 . D i s p l a y s t a t u s i n f o r m a t i o n o f t h e A L C S . . . . . . . . 3 6 1 D 6 I n c r e m e n t 8 . D e t e c t f a u l t s o f t h e A L C S . . . . . . . . . . . . . . . . 3 6 1 D 7 I n c r e m e n t 9 . F a i l s a f e m o d e o f t h e A L C S . . . . . . . . . . . . . . . 3 6 2 D 8 I n c r e m e n t 1 . M o n i t o r k e y c y l i n d e r s o f t h e D C S . . . . . . . . . . . . 3 7 3 D 9 I n c r e m e n t 2 . M o n i t o r d o o r s t a t u s o f t h e D C S . . . . . . . . . . . . 3 7 4 D . 1 0 I n c r e m e n t 3 . M o n i t o r d o o r l o c k b u t t o n s o f t h e D C S . . . . . . . . . 3 7 5 D . 1 1 I n c r e m e n t 4 . M o n i t o r i g n i t i o n s t a t u s o f t h e D C S . . . . . . . . . . . 3 7 5 D . 1 2 I n c r e m e n t 5 . M o n i t o r w i n d o w b u t t o n s o f t h e D C S . . . . . . . . . . 3 7 6 D . 1 3 I n c r e m e n t 6 . S e t d o o r l o c k i n g m o t o r s o f t h e D C S . . . . . . . . . . 3 7 7 D . 1 4 I n c r e m e n t 7 . S e t w i n d o w m o t o r s o f t h e D C S . . . . . . . . . . . . . 3 7 8 D . 1 5 I n c r e m e n t A . 8 . L o c k / u n l o c k l o c a l d o o r s o f t h e D C S . . . . . . . . . 3 7 9 D . 1 6 I n c r e m e n t A . 9 . L o c k / u n l o c k r e m o t e d o o r s o f t h e D C S . . . . . . . 3 8 0 D . 1 7 I n c r e m e n t 3 . 8 . L o w e r / r a i s e l o c a l w i n d o w s o f t h e D C S . . . . . . . 3 8 1 D . 1 8 I n c r e m e n t B . 9 . L o w e r / r a i s e r e m o t e w i n d o w o f t h e D C S . . . . . . . 3 8 2 D . 1 9 I n c r e m e n t 3 . 1 0 . D e t e c t a n d c o r r e c t w i n d o w p r o b l e m o f t h e D C S . 3 8 3 D . 2 0 I n c r e m e n t C . 8 . R e p o r t o p e n / c | o s e d d o o r o f t h e D C S . . . . . . . . 3 8 4 D . 2 1 I n c r e m e n t C . 9 . A c t i v a t e i n t e r i o r l i g h t i n g o f t h e D C S . . . . . . . . 3 8 5 X V C h a p t e r 1 I n t r o d u c t i o n C a p t u r i n g , r e f i n i n g , a n d a n a l y z i n g r e q u i r m n e n t s a r e s o m e o f t h e m o s t c h a l l e n g i n g t a s k s i n b u i l d i n g a s o f t w a r e s y s t e m [ 2 6 , 7 5 , 1 3 9 , 1 9 4 , 2 0 9 ] . H o w w e l l t h e s e t a s k s a r e p e r f o r m e d s i g n i fi c a n t l y i m p a c t s t h e q u a l i t y o f t h e d e v e l o p e d s o f t w a r e s y s t e m . T o d a y , e m b e d d e d s y s t e m s o u t n u m b e r t h e i r d e s k t o p c o u n t e r p a r t s b y s e v e r a l o r d e r s o f m a g n i t u d e [ 5 7 ] , o f t e n c o n t r o l l i n g c r i t i c a l p r o c e s s e s i n o u r e n v i r o n m e n t : T h e d i f f i c u l t y o f t h e s e t a s k s i s g r e a t l y e x a c e r b a t e d f o r e m b e d d e d s y s t e m s , a s t h e s e s y s t e m s a r e c o m m o n l y u s e d f o r c r i t i c a l a p p l i c a t i o n s , h a v e t o o p e r a t e r e l i a b l y f o r l o n g p e r i o d s o f t i m e , a n d n e e d t o a d h e r e t o r e a l - t i m e c o n s t r a i n t s . I n t h e p a s t s e v e r a l y e a r s , t h e r e h a s b e e n a s i g n i fi c a n t i n c r e a s e i n d e m a n d f o r d i s t r i b u t e d r e a l - t i m e e m b e d d e d s y s t e m s ( D R E s ) [ 1 , 2 , 5 6 , 8 0 , 1 6 8 , 1 6 9 , 1 7 0 , 1 7 1 ] . A s t h e d e m a n d f o r D R E s h a s i n c r e a s e d , s o h a s t h e c o m p l e x i t y o f t h e s e s y s t e m s , t h u s p r o m p t i n g t h e n e e d f o r m o r e r i g o r o u s , r e p e a t a b l e , a n d c o s t — e f f e c t i v e d e v e l o p m e n t t e c h n i q u e s . 1 . 1 P r o b l e m S t a t e m e n t G i v e n t h e p o t e n t i a l l y c r i t i c a l n a t u r e o f e m b e d d e d s y s t e m s ( e . g . , X — b y - w i r e , m e d — i c a l d e v i c e s ) i n w h i c h e r r o r s i n t h e b e h a v i o r o f a s y s t e m c o u l d l e a d t o s i g n i fi c a n t l o s s e s a n d c o s t s , m e t h o d s f o r m o d e l i n g a n d d e v e l o p i n g e m b e d d e d s y s t e m s a n d r i g - o r o u s l y a n a l y z i n g b e h a v i o r b e f o r e s t a r t i n g t h e d e s i g n p h a s e a n d c o m m i t t i n g t o c o d e a r e i n c r e a s i n g l y i m p o r t a n t [ 7 0 ] . I n a d d i t i o n t o e m p h a s i z i n g r a p i d t u r n a r o u n d , e a r l y p r o o f s o f c o r r e c t n e s s , a n d m i n i m i z i n g r i s k s , c o m m o n l y u s e d d e v e l o p m e n t m e t h o d - o l o g i e s f o r e m b e d d e d s y s t e m s [ 5 7 , 8 6 ] a l s o a d v o c a t e a n a n a l y s i s p h a s e , w h e r e d e - v e l o p e r s u l t i m a t e l y c o n s t r u c t a c o n c e p t u a l m o d e l o f t h e s y s t e m ( i . e . , a n a b s t r a c t , i m p l e m e n t a t i o n - i n d e p e n d e n t , g r a p h i c a l m o d e l t h a t c a p t u r e s f u n c t i o n a l r e q u i r e m e n t s ) b e f o r e c o m m i t t i n g t o d e s i g n a n d c o d i n g . I n t h e i n c r e a s i n g l y p o p u l a r m o d e l - d r i v e n a r c h i t e c t u r e ( M D A ) [ 1 6 0 ] , a n a l y s i s a c t i v i t i e s a r e t h e b a s i s f o r p l a t f o r m - i n d e p e n d e n t m o d e l s t h a t a r e t r a n s f o r m e d t o p l a t f o r l n - s p e c i fi c m o d e l s u s i n g t r a n s f o r m a t i o n t e c h - n i q u e s . A s s u c h , t h e a n a l y s i s a c t i v i t i e s p l a y a n e s s e n t i a l r o l e , s i n c e t h e a n a l y s i s m o d e l s b e c o m e t h e d i r e c t f o u n d a t i o n f o r t h e d e s i g n a n d i m p l e m e n t a t i o n . T a k i n g i n t o c o n - s i d e r a t i o n t h e s e i n d u s t r i a l i n t e r e s t s a n d n e e d s , t h i s d i s s e r t a t i o n d e s c r i b e s a r t i f a c t s a n d t e c h n i q u e s t h a t w e r e d e v e l o p e d t o f a c i l i t a t e t h e g r a p h i c a l m o d e l i n g a n d f o r m a l a n a l y s i s o f c e n t r a l i z e d a n d d i s t r i b u t e d e m b e d d e d s y s t e m s , f o c u s i n g o n t h e a n a l y s i s p h a s e o f d e v e l o p m e n t . T h e f o c u s o f t h i s w o r k i s t h e s o f t w a r e c o m p o n e n t s a n d t h e i r i n t e r f a c e s w i t h t h e e n v i r o n m e n t t h r o u g h h a r d w a r e . 1 . 2 M o t i v a t i o n M e t h o d s f o r d e v e l o p i n g a n d m o d e l i n g e m b e d d e d s y s t e m s a n d r i g o r o u s l y v e r i f y i n g b e h a v i o r b e f o r e c o m m i t t i n g t o d e s i g n a n d c o d e a r e i n c r e a s i n g l y i m p o r t a n t . C u r r e n t l y m u c h o f t h e e m b e d d e d s y s t e m s i n d u s t r y u s e s a d h o c d e v e l o p m e n t a p p r o a c h e s [ 5 7 ] t h a t e m p h a s i z e d e s i g n a n d c o d i n g o v e r a n a l y s i s [ 6 9 ] . E v i d e n c e o f t h i s f o c u s i n - c l u d e s t h e l a r g e n u m b e r o f d e s i g n p a t t e r n s t a i l o r e d t o r e a l - t i m e s y s t e m s [ 6 0 , 6 7 ] a n d D R E s [ 1 , 1 6 8 , 1 6 9 , 1 7 0 , 1 7 1 ] . I n t e r a c t i o n s w i t h i n d u s t r y i n d i c a t e s t h a t t h e a n a l y s i s p h a s e r e m a i n s a f o r m i d a b l e t a s k , a n d a s s i s t a n c e i s n e e d e d m o s t d u r i n g t h i s p h a s e o f d e v e l o p m e n t . A t t h e s a m e t i m e , t h e r e a p p e a r s t o b e s t r o n g i n t e r e s t i n u s i n g o b j e c t — o r i e n t e d t e c h n o l o g i e s , w i t h o n e o f t h e m a i n o b j e c t i v e s b e i n g t o f a c i l i t a t e r e u s e , a s e v i d e n c e d b y t h e d e v e l o p m e n t o f D R E - o r i e n t e d e x t e n s i o n s t o p r o g r a m m i n g l a n - g u a g e s ( e . g . , R e a l - t i m e J a v a [ 1 7 8 , 1 7 9 ] ) , m o d e l i n g l a n g u a g e s a n d t h e i r s u p p o r t t o o l s ( e . g . , R e a l - t i m e U M L [ 5 8 ] , R a t i o n a l R o s e R e a l T i m e [ 1 7 7 ] ) , a n d m i d d l e w a r e ( e . g . , R e a l - t i m e C O R B A [ 1 5 4 ] ) . I n a d d i t i o n , o r g a n i z a t i o n s s u c h a s t h e S A E ( S o c i e t y o f A u t o m o t i v e E n g i n e e r s ) a r e p r o m o t i n g t h e d e v e l o p m e n t o f g e n e r i c r e q u i r e m e n t s f o r e m b e d d e d s y s t e m s i n a n a t t e m p t t o r e u s e a n d l e v e r a g e b e s t p r a c t i c e s [ 6 5 ] . 1 . 3 T h e s i s T h e s i s S t a t e m e n t : A m o d e l - d r i v e n s o f t w a r e a n a l y s i s a p p r o a c h f o r e m b e d d e d s y s t e m s c a n b e m a d e f o r m a l a n d a c c e s s i b l e t h r o u g h t h e u s e o f f o u r k e y e l e m e n t s : t h e u s e o f s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s f o r s p e c i f y i n g q u a l - i t a t i v e a n d r e a l - t i m e p r o p e r t i e s ; t h e i n t e g r a t i o n o f f o r m a l w i t h i n f o r m a l m e t h o d s t h r o u g h t h e u s e o f n a t u r a l l a n g u a g e r e p r e s e n t a t i o n a n d s p e c - i fi c a t i o n c a p a b i l i t i e s f o r s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s ; t h e u s e o f p a t t e r n s f o r f a c i l i t a t i n g t h e c r e a t i o n o f c o n c e p t u a l U M L m o d e l s w i t h t h e s p e c i fi c a - t i o n o f c o r r e s p o n d i n g p r o p e r t i e s ; a n d a n i t e r a t i v e m o d e l i n g a n d a n a l y s i s p r o c e s s u s i n g i n c r e m e n t a l c h a n g e a n d p r o v i d i n g r a p i d f e e d b a c k t h a t u s e s o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s a n d t h e n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t y s p e c i f i c a t i o n a p p r o a c h t o f a c i l i t a t e t h e c r e a t i o n o f c o n c e p t u a l U M L m o d e l s a n d t h e s p e c i fi c a t i o n o f c r i t i c a l p r o p e r t i e s . W e c o n t r i b u t e s e v e r a l a r t i f a c t s a n d t e c h n i q u e s i n o u r a p p r o a c h , a l l o f w h i c h a r e e n c a p s u l a t e d w i t h i n a n i t e r a t i v e a n d i n c r e m e n t a l p r o c e s s t o s u p p o r t t h e s p e c i fi c a t i o n a n d a n a l y s i s o f c o n c e p t u a l s y s t e m m o d e l s . F i r s t , t o f a c i l i t a t e t h e s p e c i fi c a t i o n o f r e a l - t i m e p r o p e r t i e s , w e c r e a t e d r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s . S e c o n d , i n o r d e r t o e n h a n c e t h e a c c e s s i b i l i t y o f t h e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s , w e d e v e l o p e d n a t u r a l l a n g u a g e r e p r e s e n t a t i o n a n d s p e c i fi c a t i o n c a p a b i l i t i e s f o r q u a l i t a t i v e a n d r e a l - t i m e p r o p e r t i e s . N e x t , w e i n t r o d u c e d o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s t o a i d i n t h e c r e a t i o n o f U M L a n a l - y s i s m o d e l s o f e m b e d d e d s y s t e m s , i n c l u d i n g D R E s . T h e s e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s u s e n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t i e s t o d e n o t e c o n s t r a i n t s t o w h i c h a s y s t e m m o d e l i s e x p e c t e d t o a d h e r e a f t e r a s u c c e s s f u l p a t t e r n i n s t a n t i a t i o n . F i n a l l y , w e d e fi n e d a n i t e r a t i v e m o d e l i n g a n d a n a l y s i s p r o c e s s u s i n g i n c r e m e n t a l c h a n g e a n d p r o v i d i n g r a p i d f e e d b a c k t o c r e a t e c o n c e p t u a l U M L m o d e l s o f c e n t r a l i z e d a n d d i s t r i b u t e d e m b e d d e d s y s t e m s . T h e p r o c e s s i n c o r p o r a t e s o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s t o f a c i l i t a t e t h e c r e a t i o n o f c o n c e p t u a l U M L m o d e l s . I n a d d i t i o n , t h e n a t u r a l l a n g u a g e s p e c i fi c a t i o n a p p r o a c h i s u s e d f o r t h e s p e c i fi c a t i o n o f p r o p e r t i e s t o w h i c h t h e s y s t e m m o d e l m u s t a d h e r e . 1 . 4 C o n t r i b u t i o n s T h e m a j o r c o n t r i b u t i o n s o f t h i s w o r k [ 1 1 5 ] s i g n i fi c a n t l y f a c i l i t a t e t h e m o d e l i n g a n d a n a l y s i s o f c e n t r a l i z e d a n d d i s t r i b u t e d e m b e d d e d s y s t e m s . F i r s t , t h e r e a l - t i m e s p e c i f i c a t i o n p a t t e r n s [ 1 2 1 ] s i g n i fi c a n t l y f a c i l i t a t e t h e s p e c i fi c a t i o n o f r e a l — t i m e p r o p - e r t i e s , s i m i l a r t o t h e q u a l i t a t i v e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s b y D w y e r e t a l . [ 6 2 ] . S e c o n d , o u r n a t u r a l l a n g u a g e f r o n t e n d p r o v i d e s a m e a n s t o u s e i n f o r m a l n o t a t i o n s f o r c a p - t u r i n g q u a l i t a t i v e a n d r e a l - t i m e s y s t e m p r o p e r t i e s [ 1 2 0 , 1 2 1 , 1 2 2 ] . T h i r d , t h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s f o r c e n t r a l i z e d a n d d i s t r i b u t e d e m b e d d e d s y s t e m s [ 1 2 3 ] g i v e g u i d - a n c e t o d e v e l o p e r s i n t h e c o n s t r u c t i o n o f s t r u c t u r a l a n d b e h a v i o r a l m o d e l s i n U M L a t t h e a n a l y s i s p h a s e . 1 I n t h i s p h a s e , d e v e l o p e r s c r e a t e c o n c e p t u a l m o d e l s 2 o f t h e i r s y s t e m s f o c u s i n g o n f u n c t i o n a l r e q u i r e m e n t s . T h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s h a v e b e e n i d e n t i fi e d b a s e d o n p r o j e c t s o b t a i n e d f r o m i n d u s t r i a l p a r t n e r s , p a t t e r n s p r e s e n t e d i n t h e l i t e r a t u r e , a n d a s y n t h e s i s a n d g e n e r a l i z a t i o n o f i d e a s a n d a r t i f a c t s f r o m t h e t w o p r e v i o u s s o u r c e s . I n o r d e r t o f a c i l i t a t e t h e i r u s e , t h e s e p a t t e r n s a r e d e s c r i b e d i n t e r m s 1 T h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s a r e b a s e d o n p r e v i o u s l y d e v e l o p e d r e q u i r e m e n t s p a t t e r n s [ 1 1 4 , 1 1 6 , 1 1 9 ] . 2 C o m m o n l y a l s o r e f e r r e d t o a s a n a l y s i s m o d e l s . o f fi e l d s s i m i l a r t o t h o s e i n t h e d e s i g n p a t t e r n t e m p l a t e b y G a m m a e t a l . [ 7 7 ] . T h e p a t t e r n s a l s o u s e a “ C o n s t r a i n t s ” fi e l d t h a t . c o n t a i n s ( c r i t i c a l ) p r o p e r t i e s t o w h i c h t h e s y s t e m m o d e l ( c r e a t e d f r o m i n s t a n t i a t i n g U M L t e m p l a t e s ) s h o u l d a d h e r e . I n o r d e r t o s p e c i f y t h e c o n s t r a i n t s , t h e n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t y s p e c i fi c a t i o n a p p r o a c h i s u s e d t o p r e s e n t q u a l i t a t i v e a n d r e a l - t i m e p r o p e r t i e s t o w h i c h t h e s y s t e m i s e x p e c t e d t o a d h e r e a f t e r a s u c c e s s f u l p a t t e r n a p p l i c a t i o n . O u r a p p r o a c h l e v e r a g e s w o r k t h a t p r o v i d e s a f r a m e w o r k f o r a t t a c h i n g f o r m a l s e m a n t i c s , i n c l u d i n g t i m i n g i n f o r m a t i o n , t o U M L [ 1 1 7 , 1 1 8 , 1 4 6 ] . T h i s w o r k a l l o w s u s t o c o m b i n e t h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s a n d n a t u r a l l a n g u a g e s p e c i f i c a t i o n a p p r o a c h i n t o t h e i t e r a t i v e a n d i n c r e m e n t a l m o d e l i n g a n d a n a l y s i s p r o c e s s . T h e p r o c e s s f a c i l i t a t e s t h e r a p i d d i s c o v e r y a n d c o r r e c t i o n o f e r r o r s , s i n c e e r r o r s a r e f o u n d a t t h e e n d o f a n i t e r a t i o n . A s s u c h , t h e p r o c e s s p r o v i d e s g u i d a n c e i n t h e r e fi n e m e n t o f c o n c e p t u a l s y s t e m m o d e l s a n d i n c r e a s e s t h e q u a l i t y o f t h e p r o d u c e d a r t i f a c t s . I n o r d e r t o v a l i d a t e o u r a p p r o a c h , w e h a v e b e e n w o r k i n g w i t h i n d u s t r i a l c o l l a b o r a t o r s i n a p p l y i n g o u r a p p r o a c h t o i n d u s t r i a l a p p l i c a t i o n s . O v e r a l l , o u r a p p r o a c h p r o v i d e s g u i d a n c e a n d a d d s m o r e r i g o r t o t h e c r e a t i o n a n d a n a l y s i s o f c o n c e p t u a l m o d e l s f o r e m b e d d e d s y s t e m s [ 1 1 5 ] . T h e r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s [ 1 2 1 ] a n d t i m i n g - e x t e n d e d U M L f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k [ 1 1 7 ] f a c i l i t a t e t h e m o d e l i n g a n d a n a l y s i s o f r e a l - t i m e s y s t e m s . T h e u s e o f n a t u r a l l a n g u a g e f o r p r o p e r t y s p e c i fi c a t i o n s [ 1 2 0 , 1 2 2 ] g r e a t l y d e c r e a s e s t h e p e r c e i v e d c o m p l e x i t y o f o u r p r o c e s s , w h i l e t h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s [ 1 1 4 , 1 1 6 , 1 1 8 , 1 1 9 , 1 2 3 ] f a c i l i t a t e t h e c r e a t i o n o f s t r u c t u r a l a n d b e h a v i o r a l U M L m o d e l s a n d t h e i r a s s o c i a t e d p r o p e r t i e s . F i n a l l y , t h e i t e r a t i v e a n d i n c r e m e n t a l d e v e l o p m e n t p r o c e s s f a c i l i t a t e s t h e c o n s t r u c t i o n o f U M L m o d e l s t h a t a d h e r e t o f o r m a l l y s p e c i fi e d p r o p e r t i e s . T h e c o n t r i b u t i o n s o f t h i s d i s - s e r t a t i o n h a v e b e e n i n t e g r a t e d i n t o t h e U M L r o u n d t r i p e n g i n e e r i n g a p p r o a c h [ 8 5 ] t h a t a l l o w s a n e m b e d d e d s y s t e m d e v e l o p e r t o p e r f o r m r o u n d t r i p c o n s t r u c t i o n , a n a l - y s i s , a n d r e fi n e m e n t o f U M L d i a g r a m s . I n a d d i t i o n , w h i l e i d e n t i f y i n g o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s [ 1 2 3 ] , w e a l s o i n v e s t i g a t e d t h e a p p l i c a t i o n o f p a t t e r n s i n t h e s e c u r i t y d o - m a i n [ 1 2 4 ] . F i n a l l y , s o m e o f t h e c o n t r i b u t i o n s o f t h i s d i s s e r t a t i o n w e r e u s e d i n s e v e r a l i n v e s t i g a t i o n s n o t d e s c r i b e d i n t h i s d i s s e r t a t i o n , s u c h a s t h e v i s u a l i z a t i o n o f r e q u i r e - m e n t s i n U M L m o d e l s [ 1 2 5 ] a n d t h e u s e — c a s e b a s e d m o d e l i n g a n d a n a l y s i s o f f a i l s a f e f a u l t — t o l e r a n t s y s t e m s [ 6 4 ] . 1 . 5 O u t l i n e o f t h e D i s s e r t a t i o n T h e r e m a i n d e r o f t h i s d i s s e r t a t i o n i s o r g a n i z e d a s f o l l o w s . C h a p t e r 2 d e s c r i b e s p r e l i m i n a r y i n v e s t i g a t i o n s a n d b a c k g r o u n d i n f o r m a t i o n o f t h e w o r k p r e s e n t e d i n t h i s d i s s e r t a t i o n . C h a p t e r 3 o v e r v i e w s t h e r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s u n c o v e r e d t h u s f a r a n d d e s c r i b e s a n e x a m p l e p a t t e r n , t h e B o u n d e d I n v a r i a n c e p a t t e r n , t o i l l u s t r a t e t h e fi e l d s u s e d t o c a p t u r e r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s . C h a p t e r 4 i n t r o d u c e s o u r s p e c i fi c a t i o n d e r i v a t i o n a n d i n s t a n t i a t i o n p r o c e s s f o r f o r m a l l y a n a l y z a b l e n a t u r a l l a n - g u a g e p r o p e r t i e s a n d d e s c r i b e s c o r r e s p o n d i n g t o o l s u p p o r t . C h a p t e r 5 o v e r v i e w s o u r c u r r e n t o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n r e p o s i t o r y , d i s c u s s e s o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n c l a s s i fi - c a t i o n , a n d d e s c r i b e s t h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n t e m p l a t e u s i n g t h e U s e r I n t e r f a c e p a t t e r n . C h a p t e r 6 p r e s e n t s o u r i t e r a t i v e a n d i n c r e m e n t a l m o d e l i n g a n d a n a l y s i s p r o - c e s s . C h a p t e r 7 p r e s e n t s a n i n d u s t r i a l c a s e s t u d y t h a t s h o w s h o w t h e c o n t r i b u t i o n s o f t h i s w o r k a r e c o m b i n e d t o f a c i l i t a t e t h e m o d e l i n g a n d a n a l y s i s o f a D R E . C h a p t e r 8 o v e r v i e w s r e l a t e d w o r k . F i n a l l y , C h a p t e r 9 p r e s e n t s c o n c l u s i o n s a n d d i s c u s s e s t h e c o n t r i b u t i o n s o f t h i s w o r k ; t h i s c h a p t e r a l s o d i s c u s s e s d i r e c t i o n s f o r p o s s i b l e f u t u r e i n v e s t i g a t i o n s . C h a p t e r 2 B a c k g r o u n d T h i s c h a p t e r g i v e s b a c k g r o u n d i n f o r m a t i o n r e l a t i n g t o o u r w o r k . F i r s t , d e v e l - o p m e n t m e t h o d o l o g i e s f o r e m b e d d e d s y s t e m s a r e d e s c r i b e d . N e x t , w e d e s c r i b e t h e s e m a n t i c s o f a r e a l - t i m e s y s t e m a n d d e s c r i b e t h e t h r e e r e a l - t i m e t e m p o r a l l o g i c s t h a t w e u s e t o s p e c i f y r e a l - t i m e p r o p e r t i e s . S u b s e q u e n t l y , w e o v e r v i e w t h e U n i fi e d M o d - e l i n g L a n g u a g e ( U M L ) , M c U m b e r a n d C h e n g ’ s U M L f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k , a n d i t s r e a l - t i m e e x t e n s i o n s t h a t w e u s e t o f o r m a l i z e a n d a n a l y z e U M L m o d e l s . F i n a l l y , t h e f o u n d a t i o n s o f p a t t e r n s a r e i n t r o d u c e d , a n d w e d e s c r i b e t h r e e d i f f e r e n t t y p e s o f p a t t e r n s t h a t i n fl u e n c e d o u r p a t t e r n s w o r k : d e s i g n p a t t e r n s , s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s , a n d r e q u i r e m e n t s p a t t e r n s . 2 . 1 E m b e d d e d S y s t e m D e v e l o p m e n t T h i s s e c t i o n o v e r v i e w s c o m m o n l y u s e d d e v e l o p m e n t m e t h o d o l o g i e s f o r e m b e d d e d s y s t e m s . F i r s t , t h e k e y f u n d a m e n t a l s a s r e l a t e d t o e m b e d d e d s y s t e m s a r e b r i e fl y d e s c r i b e d . N e x t , c o m m o n c h a r a c t e r i s t i c s o f r e a l - t i m e e m b e d d e d s y s t e m s a r e p r e s e n t e d a n d t h e l o g i c a l a r c h i t e c t u r e b y B r o y [ 3 8 ] i s i n t r o d u c e d , w h i c h s e r v e s a s t h e f o u n d a t i o n o f o u r v i e w o f a n e m b e d d e d s y s t e m . F i n a l l y , w e d e s c r i b e t h e R O P E S d e v e l o p m e n t p r o c e s s [ 5 7 ] t h a t s u p p o r t s o u r u n d e r s t a n d i n g o f h o w a c t i v i t i e s a r e d i s t r i b u t e d t o d i f f e r e n t p h a s e s d u r i n g t h e d e v e l o p m e n t o f a n e m b e d d e d s y s t e m . 2 . 1 . 1 S y s t e m s S c i e n c e S y s t e m s s c i e n c e 1 i s a u n i f y i n g t h e o r y f o r t h e s t u d y o f s y s t e m s t h a t c o m b i n e s c o n c e p t s a n d p r i n c i p l e s f r o m s e v e r a l d i s c i p l i n e s , s u c h a s o n t o l o g y , p h i l o s o p h y , p h y s i c s , b i o l o g y , a n d e n g i n e e r i n g . I n s y s t e m s s c i e n c e , a s y s t e m i s s e e n a s a s e t o f e l e m e n t s t h a t a r e c o n n e c t e d t o f o r m a w h o l e [ 4 5 ] . T h e p r o p e r t i e s o f t h e s y s t e m a r e d e t e r m i n e d b y i t s e l e m e n t s , a s w e l l a s b y t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n e l e m e n t s . S y s t e m s t h i n k i n g i s a n i m p o r t a n t p a r t o f s y s t e m s s c i e n c e t h a t i n v o l v e s e x p l i c i t u s e o f t h e c o n c e p t o f w h o l e n e s s o f a s y s t e m . S y s t e m s t h i n k i n g c a n b e c a t e g o r i z e d i n t o h a r d a n d s o f t s y s t e m s t h i n k i n g : H a r d s y s t e m s t h i n k i n g : A p p l i c a b l e t o s y s t e m s i n w h i c h t h e a s s o c i a t e d p r o b l e m s a r e w e l l - d e fi n e d a n d a n o p t i m a l s o l u t i o n c a n b e d e t e r m i n e d . S y s t e m s e n g i n e e r - i n g , t h e t a s k o f d e v i s i n g , d e s i g n i n g , e v a l u a t i n g , a n d r e a l i z i n g a s y s t e m t o m e e t s o m e s p e c i fi e d r e q u i r e m e n t s [ 4 5 ] , i s i n c l u d e d i n t h i s c a t e g o r y . S o f t s y s t e m s t h i n k i n g : A p p l i c a b l e t o s y s t e m s i n w h i c h c o n f l i c t i n g g o a l s a n d p u r - p o s e s e x i s t . T h e s e c o n f l i c t s a r e c o m m o n l y f o u n d i n h u m a n a c t i v i t y s y s t e m s . I n t h i s d i s s e r t a t i o n , w e f o c u s o n t h e s y s t e m s e n g i n e e r i n g a s p e c t o f s y s t e m s s c i - e n c e . M o r e s p e c i fi c a l l y , w e f o c u s o n t h e c o n c e p t u a l m o d e l i n g a n d a n a l y s i s o f s o f t w a r e c o m p o n e n t s i n a n e m b e d d e d s y s t e m u s i n g g r a p h i c a l m o d e l i n g a n d f o r m a l a n a l y s i s t e c h n i q u e s . T h e s e t e c h n i q u e s a r e t h e n u s e d t o c r e a t e a g r a p h i c a l s y s t e m m o d e l t h a t a d h e r e s t o i t s c r i t i c a l p r o p e r t i e s a n d s e r v e s a s a f o u n d a t i o n f o r s u b s e q u e n t d e v e l o p - m e n t p h a s e s . 1 C o m m o n l y a l s o r e f e r r e d t o a s s y s t e m s t h e o r y . 2 . 1 . 2 E m b e d d e d R e a l - t i m e S y s t e m s T o d a y , e m b e d d e d s y s t e m s o u t n u m b e r t h e i r d e s k t o p c o u n t e r p a r t s b y s e v e r a l o r - d e r s o f m a g n i t u d e [ 5 7 ] , o f t e n c o n t r o l l i n g c r i t i c a l p r o c e s s e s i n o u r e n v i r o n m e n t . S a f e t y - c r i t i c a l e m b e d d e d s y s t e m a r e h a r d r e a l - t i m e s y s t e m s , m e a n i n g t h e y h a v e t o m e e t s p e c i fi c d e a d l i n e s t o a v o i d s y s t e m f a i l u r e [ 5 9 ] . I n a d d i t i o n , e m b e d d e d s y s t e m s a r e c o m m o n l y c h a r a c t e r i z e d a s r e a c t i v e s y s t e m , m e a n i n g t h e y a r e d e s i g n e d t o n e v e r t e r - m i n a t e a n d n e e d t o c o n t i n u o u s l y r e a c t t o i n t e r n a l o r e x t e r n a l s t i m u l i [ 9 0 , 2 0 1 ] . I n t h e p a s t s e v e r a l y e a r s , t h e r e h a s b e e n a s i g n i fi c a n t i n c r e a s e i n d e m a n d f o r d i s t r i b u t e d r e a l - t i m e e m b e d d e d s y s t e m s ( D R E s ) [ 1 , 2 , 5 6 , 8 0 , 1 6 8 , 1 6 9 , 1 7 0 , 1 7 1 ] . A s t h e d e m a n d f o r D R E s h a s i n c r e a s e d , s o h a s t h e c o m p l e x i t y o f t h e s e s y s t e m s . A c c o r d i n g t o S i n g h a l a n d S h i v a r a t r i [ 1 9 7 ] , a d i s t r i b u t e d s y s t e m h a s t h e f o l l o w i n g c h a r a c t e r i s t i c s : “ i t c o n s i s t s o f s e v e r a l c o m p u t e r s t h a t d o n o t s h a r e a m e m o r y o r a c l o c k ; t h e c o m p u t e r s c o m m u n i c a t e w i t h e a c h o t h e r b y e x c h a n g i n g m e s s a g e s o v e r a c o m m u n i c a t i o n n e t w o r k ; a n d e a c h c o m p u t e r h a s i t s o w n m e m o r y a n d 7 , r u n s o n i t s o w n o p e r a t i n g s y s t e m . M u k e s h S i n g h a l a n d N i r a n j a n G . S h i v a r a t r i , 1 9 9 4 [ 1 9 7 ] S u b s e q u e n t l y , m e s s a g e p a s s i n g i s t h e o n l y m e a n s o f c o m m u n i c a t i o n f o r c o m p o n e n t s i n a D R E . O u r v i e w o f e m b e d d e d s y s t e m s i s b a s e d o n B r o y ’ s l o g i c a l r e f e r e n c e a r c h i t e c t u r e f o r e m b e d d e d s y s t e m s [ 3 8 ] ( a s s h o w n i n F i g u r e 2 . 1 ) . A n e m b e d d e d s y s t e m i s d e c o m - p o s e d i n t o fi v e m a i n c o m p o n e n t s : a C o n t r o l l i n g D e v i c e , c o n t r o l l e d P h y s i c a l D e v i c e s ( e . g . , A c t u a t o r s a n d S e n s o r s ) , a U s e r I n t e r f a c e , t h e E n v i r o n m e n t , a n d t h e U s e r a s a s p e c i a l p a r t o f t h e E n v i r o n m e n t ; e a c h c o m p o n e n t i s e s s e n t i a l l y a b l a c k b o x , a n d a r - r o w s r e p r e s e n t a b s t r a c t c o m m u n i c a t i o n l i n k s ( s p e c i fi c t y p e s o f c o m m u n i c a t i o n a r e i n t r o d u c e d d u r i n g d e s i g n ) . G e n e r a l l y , t h e U s e r i n t e r a c t s w i t h t h e s y s t e m v i a t h e U s e r I n t e r f a c e a n d i t s c o n t r o l s a n d i n d i c a t o r s ( e . g . , a h o m e o w n e r s e t t i n g t h e t h e r m o s t a t o n a c e n t r a l a i r c o n d i t i o n i n g s y s t e m ) . N e v e r t h e l e s s , t h e U s e r i s a l s o p a r t o f t h e E n - v i r o n m e n t a n d m i g h t a l s o i n t e r a c t w i t h t h e s y s t e m i n t e r m s o f S e n s o r s a n d A c t u a t o r s ( e . g . , a d r i v e r o f a c a r s t e p p i n g o n t h e b r a k e o f a n a n t i - l o c k b r a k e s y s t e m ) . T h e U s e r I n t e r f a c e i s c o n n e c t e d t o t h e C o n t r o l l i n g D e v i c e , w h i c h , i n t u r n , i n t e r a c t s w i t h t h e E n v i r o n m e n t v i a t h e P h y s i c a l D e v i c e s , n a m e l y A c t u a t o r s a n d S e n s o r s . T h e C o n - t r o l l i n g D e v i c e m a y b e a c e n t r a l i z e d c o m p o n e n t o r m a y b e c o m p o s e d o f d i s t r i b u t e d s u b c o m p o n e n t s i n t e r a c t i n g t h r o u g h m e s s a g e p a s s i n g . W h i l e c o n c e p t u a l m o d e l s ( i . e . , h i g h - l e v e l s t r u c t u r a l a n d b e h a v i o r a l m o d e l s ) c r e a t e d a c c o r d i n g t o t h i s a r c h i t e c t u r a l v i e w a r e a b s t r a c t a n d i m p l e m e n t a t i o n - i n d e p e n d e n t , t h e y a r e s t i l l a m e n a b l e t o a u t o - m a t e d c o n s i s t e n c y c h e c k i n g , s i m u l a t i o n , a n d v a l i d a t i o n o f c r i t i c a l p r o p e r t i e s [ 3 8 ] , a s w e w i l l d e m o n s t r a t e i n t h i s d i s s e r t a t i o n . ( A c t u a t o r s ) U s e r C o n t r o l l i n g I n t e r f a c e D e v i c e F i g u r e 2 . 1 : B r o y ’ s l o g i c a l r e f e r e n c e a r c h i t e c t u r e f o r e m b e d d e d s y s t e m s [ 3 8 ] 2 . 1 . 3 D e v e l o p m e n t P r o c e s s e s f o r E m b e d d e d S y s t e m s D e v e l o p m e n t p r o c e s s e s f o r e m b e d d e d s y s t e m s , s u c h a s R O P E S [ 5 7 ] a n d C O M E T [ 8 6 ] , c o m m o n l y e m p h a s i z e r a p i d t u r n a r o u n d , e a r l y p r o o f s o f c o r r e c t n e s s , a n d l o w r i s k . T h e s e d e v e l o p m e n t p r o c e s s e s a d v o c a t e a n a n a l y s i s p h a s e w i t h a n o b j e c t - 1 0 b a s e d c o n c e p t u a l m o d e l a s t h e m a i n a r t i f a c t . F i g u r e 2 . 2 p r e s e n t s a n a b s t r a c t e d d i a - g r a m o f a p o r t i o n o f t h e R O P E S d e v e l o p m e n t . p r o c e s s , f o c u s i n g o n t h e a n a l y s i s a n d d e s i g n p h a s e s . T h e R O P E S a n a l y s i s p h a s e s e r v e s t w o m a i n p u r p o s e s : t o c a p t u r e a n d r e fi n e u s e c a s e s , a n d t o p e r f o r m a n i n i t i a l a l l o c a t i o n o f a s e t o f o b j e c t s t h a t p r o v i d e t h e b e h a v i o r o f t h e s y s t e m [ 5 7 ] . A n a l y s i s p a t t e r n s ( e . g . , [ 4 9 , 7 0 , 7 4 , 8 2 ] ) , d e p i c t e d a s a d a t a s t o r e c o n n e c t e d t o t h e “ A n a l y s i s ” p r o c e s s o v a l i n t h e d a t a f l o w d i a g r a m i n F i g u r e 2 . 2 , a r e c o m m o n l y a p p l i c a b l e i n t h i s t h r e e - s t e p a n a l y s i s p h a s e [ 5 7 ] : ( 1 ) R e q u i r e m e n t s A n a l y s i s : D u r i n g r e q u i r e m e n t s a n a l y s i s , e x t r a c t r e q u i r e m e n t s a n d c o n v e r t t h e m i n t o a f o r m u n d e r s t a n d a b l e b y t h e d e v e l o p e r a s w e l l a s t h e c u s t o m e r . C a p t u r e a n d s t r u c t u r e u s e c a s e s , a n d a s s o c i a t e t h e m w i t h a c t o r s . A d d i t i o n a l l y , u s e s c e n a r i o s t o c a p t u r e b e h a v i o r a l i n f o r m a t i o n ( u s i n g s e q u e n c e c h a r t s ) a b o u t t h e i n t e r a c t i o n b e t w e e n a c t o r s a n d s y s t e m . ( 2 ) S y s t e m s A n a l y s i s : D u r i n g s y s t e m s a n a l y s i s , 2 b u i l d m o r e r i g o r o u s l y d e fi n e d m o d e l s a n d p a r t i t i o n t h e s y s t e m i n t o m e c h a n i c a l , e l e c t r o n i c , c h e m i c a l , a n d s o f t - w a r e c o m p o n e n t s . I t i s c o m m o n p r a c t i c e f o r s y s t e m s t o b e t e s t e d a t t h i s s t e p u s i n g e x e c u t a b l e m o d e l s , s u c h a s a c t i v i t y d i a g r a m s a n d m a t h e m a t i c a l m o d e l s ; h o w e v e r , t h e t e s t i n g t a k e s p l a c e s o n a f u n c t i o n a l l e v e l r a t h e r t h a n o n a n o b j e c t l e v e l . ( 3 ) O b j e c t A n a l y s i s : A f t e r t h e p r e v i o u s s t e p s h a v e i d e n t i fi e d a b l a c k - b o x v i e w o f t h e s y s t e m c a p t u r i n g t h e r e q u i r e m e n t s , o b j e c t a n a l y s i s c r e a t e s a c o n c e p t u a l m o d e l o f t h e i n t e r n a l s o f a s y s t e m i n t e r m s o f o b j e c t s , c l a s s e s , a n d t h e i r r e l a - t i o n s h i p s . O b j e c t a n a l y s i s c o m p r i s e s t w o s u b p h a s e s , t y p i c a l l y p e r f o r m e d c o n - c u r r e n t l y : 2 I n [ 6 0 ] , D o u g l a s s r e f e r s t o t h i s p h a s e a s s y s t e m s e n g i n e e r i n g . 1 1 S y s t e m R e q u i r e m e n t s A n a l y s u s ' e q u i r e m e n t s S y s t e m s A n a l y s i s A n a l y s i s O b j e c t A n a l y s i s S t r u c t u r a l O b j e c t A n a l y s i s A n a l y s i s ’ P a t t e r n s B e h a v i o r a l O b j e c t A n a l y s i s A n a l y s i s O b j e c t M o d e l D e s i g n P a t t e r n s F i g u r e 2 . 2 : A b s t r a c t e d R O P E S s o f t w a r e d e v e l o p m e n t p r o c e s s [ 5 7 ] 1 2 0 S t r u c t u r a l O b j e c t A n a l y s i s : D u r i n g t h i s p h a s e , c a p t u r e s t r u c t u r a l p r o p e r t i e s o f t h e c o n c e p t u a l m o d e l . s u c h a s k e y o b j e c t s , c l a s s e s , a n d r e l a — t i o n s h i p s i n t h e s y s t e m . 0 B e h a v i o r a l O b j e c t A n a l y s i s : D u r i n g t h i s p h a s e , c a p t u r e h i g h — l e v e l b e h a v i o r a l i n f o r m a t i o n a b o u t t h e s y s t e m b y r e fi n i n g t h e b e h a v i o r o f o b - j c c t s / c l a s s e s d e fi n e d d u r i n g s t r u c t u r a l o b j e c t a n a l y s i s . T h e r e s u l t i n g o b j e c t - b a s e d c o n c e p t u a l m o d e l 3 p r o d u c e d b y t h e a n a l y s i s p h a s e c a n b e s e e n a s a h i g h - l e v e l s t r u c t u r a l a n d b e h a v i o r a l m o d e l r a t h e r t h a n a h i g h - l e v e l r e p - r e s e n t a t i o n o f t h e i m p l e m e n t a t i o n o f t h e fi n a l s y s t e m . S p e c i fi c a l l y , t h e c o n c e p t u a l m o d e l c a p t u r e s c h a r a c t e r i s t i c s o f a l l p o s s i b l e c o r r e c t s o l u t i o n s . T h u s , i t d e fi n e s t h e a c c e p t a n c e c r i t e r i a f o r a n y s p e c i fi c s o l u t i o n [ 5 7 ] . D e s i g n , i n c o n t r a s t t o a n a l y s i s , r e fi n e s o r a d d s e l e m e n t s t o t h e c o n c e p t u a l m o d e l p r o d u c e d d u r i n g a n a l y s i s i n o r d e r t o d e fi n e a s p e c i fi c s o l u t i o n [ 5 7 ] . T h u s , d e s i g n r e fi n e s t h e c o n c e p t u a l m o d e l w i t h r e s p e c t t o t h e o p t i m i z a t i o n o f c e r t a i n c r i t e r i a , s u c h a s r e s p o n s e t i m e . D e s i g n p a t t e r n s ( s u c h a s t h o s e d e v e l o p e d f o r D R E s [ 1 , 1 6 8 , 1 6 9 ] o r t h e p a t t e r n s b y G a m m a e t a l . [ 7 7 ] ) , d e p i c t e d a s a d a t a s t o r e c o n n e c t e d t o t h e “ D e s i g n ” p r o c e s s o v a l i n F i g u r e 2 . 2 , a r e c l o s e t o i m p l e m e n t a t i o n a n d g e n e r a l l y c o n c e r n e d w i t h t a s k s , a c t i v e o b j e c t s , s c h e d u l i n g , p a c k a g i n g g e n e r a t e d o b j e c t a r t i f a c t s , t h e d i s t r i b u t i o n o f r u n - t i m e c o m p o n e n t s , a d d r e s s i n g n o n — f u n c t i o n a l p r o p e r t i e s , a n d d e t a i l i n g t h e d e fi n i t i o n o f i n t e r f a c e s [ 6 0 ] . 2 . 2 R e a l - t i m e S y s t e m s a n d L o g i c s I n t h i s s e c t i o n , w e d e fi n e t h e s e m a n t i c s o f a r e a l — t i m e s y s t e m a n d d e s c r i b e t h e t h r e e r e a l — t i m e t e m p o r a l l o g i c s t h a t a r e u s e d t o s p e c i f y p r o p e r t y t e m p l a t e s i n t h e r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s : M T L [ 1 6 , 1 2 6 ] . T C T L [ 1 4 ] , a n d R T G I L [ 1 7 6 ] . 3 D o u g l a s s t e r m s t h i s m o d e l t h e a n a l y s i s o b j e c t m o d e l , a s s h o w n i n F i g u r e 2 . 2 , w h i l e w e u s e t h e m o r e g e n e r a l t e r m c o n c e p t u a l m o d e l i n t h i s d i s s e r t a t i o n . 1 3 2 . 2 . 1 R e a l - t i m e S y s t e m S e m a n t i c s W e fi r s t d e s c r i b e t h e s e m a n t i c s o f a r e a l — t i m e s y s t e m o v e r w h i c h t e m p o r a l l o g i c f o r m u l a e a r e i n t e r p r e t e d . T h e s e m a n t i c s p r e s e n t e d i s b a s e d o n t h e a b s t r a c t s e m a n t i c s b y A l u r a n d H e n z i n g e r [ 1 3 ] . L e t T I M E b e a t o t a l l y o r d e r e d s e t b y t h e l e s s t h a n ( < ) r e l a t i o n . F o r e x a m p l e , p o s s i b l e d o m a i n s o f t i m e a r e t h e n a t u r a l n u m b e r s ( N 0 ) a n d t h e n o n - n e g a t i v e r e a l n u m b e r s ( 1 R 3 L ) . H o w e v e r , w e d o n o t m a k e a p a r t i c u l a r t i m e d o m a i n c h o i c e f o r t h e d e fi n i t i o n o f a r e a l - t i m e s y s t e m . T h e r e f o r e , r e a l - t i m e s y s t e m s m a y u s e a d i s c r e t e o r a d e n s e t i m e d o m a i n . A n i n t e r v a l s e q u e n c e I ’ o f T I M E p a r t i t i o n s T I M E i n t o s e v e r a l i n t e r v a l s : I ’ = 1 0 1 1 1 2 . . . . T h e i n t e r v a l s i n t h e i n t e r v a l s e q u e n c e I ’ a r e u s e d t o d e n o t e t h e d u r a t i o n o f s y s t e m s t a t e s . F o r s t r i c t l y m o n o t o n i c t i m e , t h e i n t e r v a l s n e e d t o b e a d j a c e n t , m e a n i n g t h a t f o r t w o n e i g h b o r i n g i n t e r v a l s I , - a n d I ] , t h e r i g h t e n d p o i n t o f I , i s e q u a l t o t h e l e f t e n d p o i n t o f I , — . I n a d d i t i o n , I , - i s r i g h t — o p e n a n d I , - i s l e f t - c l o s e d , o r v i c e v e r s a . F o r w e a k l y m o n o t o n i c t i m e , o n t h e o t h e r h a n d , t h e i n t e r v a l s m a y o v e r l a p i n a t m o s t o n e p o i n t . A r e a l - t i m e s y s t e m S i s a t u p l e ( S T , U P , A , T S S ) , w h e r e : 0 S T i s t h e s e t o f s y s t e m s t a t e s . 0 O P i s t h e s e t o f o b s e r v a b l e p r o p o s i t i o n s f o r w h i c h a t r u t h v a l u e c a n b e a s s i g n e d f o r t h e c u r r e n t s t a t e . 0 / \ : S T — > 2 0 7 3 i s t h e l a b e l i n g f u n c t i o n t h a t l a b e l s a s t a t e w i t h t h e p r o p o s i t i o n s t h a t h o l d i n t h e s t a t e . 0 T 8 8 i s a f u s i o n - c l o s e d s e t o f t i m e d s t a t e s e q u e n c e s . 4 W h e n s t r i c t l y m o n o t o n i c i n t e r v a l s e q u e n c e s a r e u s e d , a t i m e d s t a t e s e q u e n c e i s a f u n c t i o n a : T I M E - — ) S T t h a t a s s i g n s e a c h p o i n t o n t h e t i m e l i n e t o a s t a t e . W h e n w e a k l y m o n o t o n i c t i m e i s u s e d , a a s s i g n s e a c h p o i n t o n t h e t i m e l i n e t o a s e q u e n c e o f s y s t e m s t a t e s , 4 I n t u i t i v e l y , i n a f u s i o n - c l o s e d s e t o f s t a t e s e q u e n c e s , e a c h s t a t e c o n t a i n s t h e n e c e s s a r y i n f o r m a t i o n t o d e t e r m i n e t h e f u t u r e p r o g r e s s i o n o f t h e s y s t e m [ 1 3 ] . 1 4 s i n c e t h e s y s t e m c a n b e i n m o r e t h a n o n e s t a t e a t t h e s a m e t i m e d u e t o t h e o v e r l a p p i n g i n t e r v a l s . I n a d d i t i o n , t h e s t a t e s e q u e n c e s a r e r e q u i r e d t o h a v e fi n i t e v a r i a b i l i t y , m e a n i n g t h a t t h e r e e x i s t s a n i n t e r v a l s e q u e n c e I ’ s u c h t h a t f o r a l l i n t e r v a l s I , - E 1 ’ , t h e s t a t e o f t h e s y s t e m d o e s n o t c h a n g e i n 1 , . T h e r e f o r e , i n a b o u n d e d i n t t ‘ u ‘ v a l o f t i m e t h e s t a t e o f t h e s y s t e m m a y c h a n g e o n l y fi n i t e l y o f t e n . T e m p o r a l l o g i c s u s e e i t h e r a l i n e a r — t i m e m o d e l o r b r a n c h i n g - t i m e m o d e l [ 1 3 ] . I n l i n e a r - t i m e m o d e l s , t h e l o g i c i s i n t e r p r e t e d o v e r a c o l l e c t i o n o f s t a t e s e q u e n c e s , e a c h o f w h i c h r e p r e s e n t s a n e x e c u t i o n s e q u e n c e o f a s y s t e m . I n t h e b r a n c h i n g - t i m e m o d e l , a l o g i c i s i n t e r p r e t e d o v e r a t r e e s t r u c t u r e o f s t a t e s . E a c h p a t h i n t h e t r e e i s a s t a t e s e q u e n c e t h a t r e p r e s e n t s a p o s s i b l e s y s t e m e x e c u t i o n . L i n e a r - t i m e t e m p o r a l l o g i c s m a y b e i n t e r p r e t e d o v e r t i m e d o b s e r v a t i o n s e q u e n c e s t h a t c a n b e o b t a i n e d b y i g n o r i n g a l l n o n - o b s e r v a b l e s t a t e c o m p o n e n t s o f t h e t i m e d s t a t e s e q u e n c e s [ 1 3 ] . A t i m e d o b s e r v a t i o n s e q u e n c e i s a , p o s s i b l y i n fi n i t e , s e q u e n c e o f o b s e r v a t i o n s 0 , - g 2 0 7 3 c o m b i n e d w i t h a n i n t e r v a l s e q u e n c e o f e q u a l l e n g t h : ( 0 0 , 1 0 ) — ‘ > ( 0 1 , 1 1 ) — > ( 0 2 , 1 2 ) — ‘ > ( 2 . 1 ) S u b s e q u e n t l y , w e d e s c r i b e t w o l i n e a r — t i m e t e m p o r a l l o g i c s , M T L a n d R T G I L , a n d o n e b r a n c h i n g - t i m e t e m p o r a l l o g i c , T C T L , t h a t w e u s e t o f o r m a l l y s p e c i f y r e a l - t i m e p r o p e r t i e s o f a n e m b e d d e d s y s t e m . 2 . 2 . 2 M T L M e t r i c t e m p o r a l l o g i c ( M T L ) i s a r e a l - t i m e e x t e n s i o n o f l i n e a r - t i m e t e m p o r a l l o g i c ( L T L ) [ 1 4 1 ] . S e v e r a l v e r s i o n s o f M T L h a v e b e e n p r o p o s e d , i n t e r p r e t e d o v e r d i s c r e t e a s w e l l a s d e n s e t i m e l i n e s [ 1 4 , 1 6 , 6 1 , 9 8 , 1 2 6 ] . F o r t h e p u r p o s e s o f t h i s d i s s e r t a t i o n , w e u s e t h e s y n t a x a n d s e m a n t i c s o f M T L i n t r o d u c e d b y A l u r [ 1 4 ] , t h a t i s i n t e r p r e t e d o v e r o b s e r v a t i o n t r a c e s i n a d i s c r e t e t i m e d o m a i n w i t h w e a k m o n o t o n i c i t y . A f o r m u l a ( , 6 o f M T L i s i n d u c t i v e l y d e fi n e d a s f o l l o w s : 1 5 ¢ > I = P ] ” ‘ C s l é i / M b ‘ z [ 4 ’ 1 “ ] 4 ’ 2 , ‘ w h e r e p i s a n a t o m i c p r o p o s i t i o n , A d e n o t e s b o o l e a n A N D , ( 1 d e n o t e s t h e u n t i l o p — e r a t o r , a n d I i s a n i n t e r v a l w i t h i n t e g e r e n d p o i n t s . T h e i n t e r v a l I m a y b e o p e n , h a l f - o p e n , o r c l o s e d a s w e l l a s e m p t y , b o u n d e d , o r u n b o u n d e d . T h e i n t e r v a l s u b s c r i p t [ 0 , 0 0 ) i s u s u a l l y s u p p r e s s e d . P s e u d o - a r i t h m e t i c e x p r e s s i o n s ( s u c h a s g c f o r [ 0 , c ] a n d Z c f o r [ c , 0 0 ) ) c a n a l s o b e u s e d t o d e n o t e i n t e r v a l s . T h e f o r m u l a ( 1 5 1 L I , ( 1 3 2 d e n o t e s t h a t f o r t h e c u r r e n t s t a t e i n t h e t i m e d s t a t e s e q u e n c e 5 , , t h e r e e x i s t s a s t a t e 8 3 - w i t h i n i n t e r v a l I , i n w h i c h $ 2 h o l d s a n d C A 1 h o l d s i n 3 , , a s w e l l a s a l l i n t e r m e d i a t e s t a t e s u p t o s , - . ( F o r m o r e d e t a i l s o f t h e s e m a n t i c s o f M T L , p l e a s e r e f e r t o [ 1 4 ] . ) U s i n g t h e t i m e - c o n s t r a i n e d u n t i l o p e r a t o r , w e c o n s t r u c t a d d i t i o n a l o p e r a t o r s t h a t w e u s e t o s p e c i f y p r o p e r t i e s i n M T L ( n o t e t h a t f o r o u r r e a l - t i m e p r o p e r t i e s , w e o n l y d e fi n e a n d u s e a n u n c o n s t r a i n e d w e a k u n t i l o p e r a t o r ) : 0 E v e n t u a l l y : O 1 0 5 = t r u e U ; p 0 A l w a y s : E l l e ) = _ , < > I _ , ¢ 0 W e a k u n t i l : ( b l W d 2 = — 1 ( — 1 ¢ 2 U 2 0 “ ‘ ( 9 5 1 V 0 5 2 ) ) F o r i n s t a n c e , t h e r e s p o n s e p r o p e r t y “ I t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t a f t e r a s t a t e P , a s t a t e Q f o l l o w s ” c a n b e s p e c i fi e d i n L T L a s E K P — > 0 0 ) . ( 2 2 ) w h e r e C l d e n o t e s t h a t t h e p r o p e r t y h a s t o h o l d i n a l l s t a t e s , a n d 0 d e n o t e s t h a t t h e p r o p e r t y h a s t o h o l d i n t h e c u r r e n t o r s o m e f u t u r e s t a t e . U s i n g M T L , i t i s p o s s i b l e t o s p e c i f y p r o p e r t i e s t h a t d e p e n d o n t i m i n g . F o r e x a m p l e , t h e M T L s p e c i fi c a t i o n o f t h e b o u n d e d r e s p o n s e p r o p e r t y “ I t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t a f t e r a s t a t e P , a s t a t e Q f o l l o w s a t m o s t 2 t i m e u n i t s l a t e r ” i s a s f o l l o w s : 1 6 - v . - C K P — + 0 3 2 0 ) . ( 2 . 3 ) E x a m p l e h e t e r o g e n e o u s a n a l y s i s t o o l s t h a t s u p p o r t M T L i n c l u d e o u r U M L f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k [ 1 1 7 , 1 4 6 ] a n d t h e T e m p o r a l R o v e r [ 6 1 ] . T h e T e m p o r a l R o v e r [ 6 1 ] s u p p o r t s t h e i n c l u s i o n o f c o d e g e n e r a t e d f r o m M T L f o r m u l a e i n t o p r o g r a m c o d e ( e . g . , C , C + + , J a v a ) t o m o n i t o r t h e s a t i s f a c t i o n o f t h e M T L s p e c i fi c a t i o n s a t r u n t i m e . 2 . 2 . 3 T C T L T i m e d c o m p u t a t i o n a l t r e e l o g i c ( T C T L ) [ 1 4 , 1 5 ] i s a r e a l - t i m e e x t e n s i o n t o c o m - p u t a t i o n a l t r e e l o g i c ( C T L ) [ 4 6 ] . T C T L i s i n t e r p r e t e d o v e r a d e n s e t i m e l i n e a n d i s i n d u c t i v e l y d e fi n e d a s f o l l o w s : ( A i r - ‘ 1 ? I f a l s e I 9 5 1 — ” ? ? 2 I E f ¢ 1 u ~ c ¢ 2 ) I A ( ¢ 1 u ~ c ¢ 2 ) a w h e r e p i s a n a t o m i c p r o p o s i t i o n , — — > d e n o t e s b o o l e a n i m p l i c a t i o n , E d e n o t e s e x i s t e n - t i a l q u a n t i fi c a t i o n o v e r c o m p u t a t i o n a l p a t h s , A d e n o t e s u n i v e r s a l q u a n t i fi c a t i o n o v e r c o m p u t a t i o n a l p a t h s , L l i s t h e u n t i l o p e r a t o r , ~ o n e o f t h e b i n a r y r e l a t i o n s < , s , = , Z , o r > , a n d c E N o . F o r i n s t a n c e , t h e o p e r a t o r 3 ( 9 5 1 U < c ¢ 2 ) m e a n s t h a t f o r s o m e t i m e d s t a t e s e q u e n c e , a p r e fi x e x i s t s o f t i m e d u r a t i o n l e s s t h a n e , s u c h t h a t ( b 2 h o l d s a t t h e l a s t s t a t e a n d ( 1 ) 1 h o l d s a t a l l i n t e r m e d i a t e s t a t e s . ( F o r m o r e d e t a i l s o f t h e s e m a n t i c s o f T C T L , p l e a s e r e f e r t o [ 1 5 ] . ) U s i n g t h e t i m e - c o n s t r a i n e d u n t i l o p e r a t o r , a d d i t i o n a l o p e r a t o r s c a n b e c o n s t r u c t e d t h a t w e u s e t o s p e c i f y r e a l - t i m e p r o p e r t i e s , w h i c h a r e e i t h e r e x i s t e n t i a l l y o r u n i v e r s a l l y q u a n t i fi e d ( n o t e t h a t f o r o u r r e a l - t i m e p r o p e r t i e s , w e o n l y d e fi n e a n d u s e u n c o n s t r a i n e d e x i s t e n t i a l l y a n d u n i v e r s a l l y q u a n t i fi e d w e a k u n t i l o p e r a t o r s ) : 0 E v e n t u a l l y : E F ~ C ¢ = E ( t r u e U M . e 5 ) ; A F ~ C ¢ = A ( t r u e L A C ( ) 5 ) 1 7 0 A l w a y s : E G w c c b = ‘ I A F ~ C ‘ 1 < P ; A G ~ C < D = " E F ~ C " ¢ 0 W e a k u n t i l : E ( e ' ) 1 W ( M ) = E ( q § 1 H 2 0 9 5 2 ) V E 0 2 0 0 5 “ A ( q S l W q b g ) — _ — fi E l fi Q z “ 2 0 “ ( ( + 5 1 V ( 2 5 2 ) ) U s i n g C T L , t h e r e s p o n s e p r o p e r t y “ I t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f P h o l d s , t h e n Q e v e n t u a l l y h o l d s . ” c a n b e s p e c i fi e d a s A G ( P — > A F Q ) , ( 2 . 4 ) w h e r e A G s t a t e s t h a t a p r o p e r t y h a s t o h o l d g l o b a l l y o n a l l p a t h s , w h i l e A F c a p t u r e s t h a t o n a l l p a t h s , t h e p r o p e r t y Q h a s t o h o l d i n t h e c u r r e n t o r s o m e f u t u r e s t a t e . U s i n g T C T L , i t i s p o s s i b l e t o i n c l u d e i n f o r m a t i o n o n t i m i n g i n t h e s p e c i fi c a t i o n . F o r e x a m p l e , t h e b o u n d e d r e s p o n s e p r o p e r t y “ I t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f P h o l d s , t h e n Q h o l d s a f t e r a t m o s t 2 t i m e u n i t s . ” c a n b e s p e c i fi e d a s f o l l o w s : A G ( P — > A n g Q ) . ( 2 . 5 ) E x i s t i n g h e t e r o g e n e o u s a n a l y s i s t o o l s t h a t s u p p o r t T C T L i n c l u d e U P P A A L [ 1 6 5 ] , H y T e c h [ 9 9 ] , a n d K r o n o s [ 3 6 ] . M o r e s p e c i fi c a l l y , t i m e d a u t o m a t a ( o r i n t h e c a s e o f H y T e c h a m o r e g e n e r a l f o r m , h y b r i d a u t o m a t a [ 9 7 ] ) a r e u s e d t o m o d e l a s y s t e m , a n d T C T L i s u s e d t o s p e c i f y c o r r e c t n e s s p r o p e r t i e s . K r o n o s s u p p o r t s f u l l T C T L , w h i l e U P P A A L a n d H y T e c h o n l y s u p p o r t q u a n t i fi c a t i o n a t t h e b e g i n n i n g o f a t e m p o r a l f o r m u l a , t h e r e b y f o c u s i n g o n r e a c h a b i l i t y a n a l y s i s [ 9 ] . 2 . 2 . 4 R T G I L R e a l - t i m e g r a p h i c a l i n t e r v a l l o g i c ( R T G I L ) [ 1 7 6 ] , a n d i t s c o r r e s p o n d i n g t e x t u a l r e p r e s e n t a t i o n , r e a l - t i m e f u t u r e i n t e r v a l l o g i c ( R T F I L ) , a r e r e a l - t i m e e x t e n s i o n s t o g r a p h i c a l i n t e r v a l l o g i c ( G I L ) [ 1 7 5 ] , a n d i t s t e x t u a l r e p r e s e n t a t i o n , f u t u r e i n t e r v a l l o g i c ( F I L ) , r e s p e c t i v e l y . R T G I L i s a p r o p o s i t i o n a l l i n e a r - t i m e t e m p o r a l l o g i c i n t e r p r e t e d 1 8 o v e r d e n s e t i m e , w h e r e t h e t i m e d o m a i n i s R f ] . A t i m e l i n e i s u s e d t o s h o w t h e p r o g r e s s i o n o f a c o m p u t a t i o n o n t h e s t a t e s e q u e n c e . I n t e r v a l s c a n b e c o n s t r u c t e d o n t h i s t i m e l i n e ; a n i n t e r v a l i s r e p r e s e n t e d b y a s e g m e n t o f t h e t i m e l i n e d e l i m i t e d b y t w o s t a t e s a n d i s l e f t - c l o s e d a n d r i g h t — o p e n . I n t e r v a l s a r e c o n s t r u c t e d u s i n g s e a r c h p a t t e r n s w i t h a s s o c i a t e d t a r g e t f o r m u l a e . A s e a r c h l o c a t e s t h e f i r s t s t a t e i n t h e f u t u r e f r o m t h e c u r r e n t p o s i t i o n o n t h e t i m e l i n e w h e r e t h e t a r g e t f o r m u l a h o l d s ( w h i c h m i g h t b e t h e c u r r e n t s t a t e i f t h e f o r m u l a h o l d s t h e r e ) . T h e c o n s t r u c t e d i n t e r v a l i s a c o n v e x s u b s e t o f t h e s t a r t p o i n t o f t h e s e a r c h u p t o , b u t e x c l u d i n g , t h e s t a t e w h e r e t h e s e a r c h e n d e d . S e a r c h e s c a n b e w e a k o r s t r o n g ( a s t r o n g s e a r c h i s i n d i c a t e d b y a n a r r o w w i t h a d o u b l e h e a d ; t h e p r o p e r t y d o e s n o t h o l d i f t h e i n t e r v a l c a n n o t b e c o n s t r u c t e d , w h i l e a w e a k s e a r c h a l l o w s f o r t h e a b s e n c e o f t h e r i g h t p o i n t o f a n i n t e r v a l ) a n d i n t e r v a l s m a y a l s o b e w e a k o r s t r o n g ( a s t r o n g i n t e r v a l i s d e n o t e d b y a d o u b l e s o l i d l i n e ; i t i m p l i e s t h a t t h e r i g h t p o i n t o f t h e i n t e r v a l i s i n t h e s t r i c t f u t u r e w h e r e a s a w e a k i n t e r v a l m i g h t b e a s i n g u l a r i n t e r v a l ) . F o r m u l a e a r e r e a d f r o m t o p t o b o t t o m a n d f r o m l e f t t o r i g h t , a n d c a n b e c o m b i n e d u s i n g s t a n d a r d l o g i c a l i n fi x o p e r a t o r s . I n i t i a l p r o p e r t i e s a s w e l l a s h e n c e f o r t h o r e v e n t u a l i t y p r o p e r t i e s c a n b e a s s i g n e d t o a n i n t e r v a l . T h e o n l y r e a l - t i m e o p e r a t o r s u p p o r t e d b y R T G I L i s t h e l e n p r e d i c a t e , ( l e n ( d , D ] ) , w h i c h i m p l i e s t h a t t h e d u r a t i o n o f t h e i n t e r v a l , i f i t c a n b e c o n s t r u c t e d , i s g r e a t e r t h a n d t i m e u n i t ( s ) a n d l e s s t h a n o r e q u a l t o D t i m e u n i t ( s ) ( d a n d D r e p r e s e n t n o n - n e g a t i v e r a t i o n a l c o n s t a n t s , w h e r e D c a n a l s o b e 0 0 ) . I n c o n t r a s t t o m o s t o t h e r r e a l - t i m e t e m p o r a l l o g i c s , R T G I L d o e s n o t a d m i t t r a c e s w i t h i n s t a n t a n e o u s s t a t e s a n d r e q u i r e s t h e i n t e r v a l s i n t h e t i m e d o b s e r v a t i o n s e q u e n c e s t o b e l e f t - c l o s e d a n d r i g h t - o p e n . T h e r e f o r e , f o r a g i v e n s t a t e t h e r e e x i s t s a fi r s t i n s t a n t a t w h i c h t h e s y s t e m i s i n t h a t s t a t e , w h i l e t h e r e i s n o c o r r e s p o n d i n g l a s t i n s t a n t . ( F o r a d e t a i l e d p r e s e n t a t i o n o f t h e s e m a n t i c s o f R T G I L a n d t h e c o n s t r u c t i o n o f i t s o p e r a t o r s , p l e a s e r e f e r t o [ 1 7 6 ] . ) T h e R T G I L v e r s i o n o f t h e r e s p o n s e p r o p e r t y “ I t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f P 1 9 ( a ) U n b o u n d e d r e s p o n s e ( 1 ) ) B o u n d e d r e s p o n s e h o l d s , t h e n Q e v e n t u a l l y h o l d s . ” a n d t h e b o u n d e d r e s p o n s e p r o p e r t y “ I t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f P h o l d s , t h e n Q h o l d s a f t e r a t m o s t 2 t i m e u n i t s . ” c a n b e f o u n d i n F i g u r e 2 . 3 ( a ) a n d F i g u r e 2 . 3 ( b ) , r e s p e c t i v e l y . R T G I L i s s u p p o r t e d b y t h e R T G I L e n v i r o n m e n t [ 1 5 1 ] , w h i c h i n c l u d e s a g r a p h i c a l e d i t o r , a n a u t o m a t e d t h e o r e m p r o v e r , a n d a d a t a b a s e a n d p r o o f m a n a g e r c o m p o n e n t . B e c a u s e t h e R T G I L e n v i r o n m e n t i s a h o m o g e n e o u s a n a l y s i s t o o l , a m o d e l a n d i t s c o r r e c t n e s s p r o p e r t i e s a r e b o t h s p e c i fi e d i n t e r m s o f R T G I L f o r m u l a e . I ' 1 " ] l I : { — 1 l L l — 1 I L U I o - - - - - - - ” o - - — - - > | P P A L - - - - - - » i Q l e n ( 0 , 2 ] F i g u r e 2 . 3 : E x a m p l e ( R T ) G I L s p e c i fi c a t i o n s 2 . 2 . 5 T e m p o r a l L o g i c C o m p a r i s o n M T L [ 1 6 , 1 2 6 ] a n d R T G I L [ 1 7 6 ] a r e l i n e a r — t i m e l o g i c s , w h i l e T C T L [ 1 4 ] i s a b r a n c h i n g - t i m e l o g i c . T h e r e a l - t i m e t e m p o r a l l o g i c s i n h e r i t t h e s t r e n g t h s a n d w e a k - n e s s e s o f t h e i r u n t i m e d t e m p o r a l l o g i c c o u n t e r p a r t s . s u c h a s p r o p e r t i e s t h a t o n l y h o l d o n s o m e , b u t n o t a l l , p a t h s o f a c o m p u t a t i o n a l t r e e , c a n n o t b e e x p r e s s e d e i t h e r i n u n t i m e d o r r e a l - t i m e l i n e a r - t i m e t e m p o r a l l o g i c s . I n a d d i t i o n , t e m p o r a l l o g i c s i n t e r - p r e t e d o v e r a d i s c r e t e t i m e d o m a i n a r e l e s s p r e c i s e t h a n l o g i c s u s i n g a d e n s e t i m e d o m a i n . T h a t i s , t h e s t a t e o f t h e s y s t e m c a n n o t b e o b s e r v e d a t a n y r e a l - n u m b e r e d p o i n t o f t i m e u s i n g d i s c r e t e t i m e . D e s p i t e t h e s e l i m i t a t i o n s , d i s c r e t e t i m e m o d e l s h a v e b e e n u s e d s u c c e s s f u l l y f o r t h e a n a l y s i s o f a v a r i e t y o f r e a l — t i m e s y s t e m s [ 3 3 , 9 8 , 1 3 1 ] . A m a j o r s e m a n t i c d i f f e r e n c e b e t w e e n R T G I L a n d M T L / T C T L i s t h e w a y t h a t r e a l - t i m e i n f o r m a t i o n i s i n c l u d e d i n R T G I L f o r m u l a e . W h i l e M T L a n d T C T L c o n - s t r u c t a n i n t e r v a l w i t h a t i m e - b o u n d e d o p e r a t o r a n d d e n o t e t h e s t a t e s t h a t c a n o c c u r i n t h i s i n t e r v a l , R T G I L c o n s t r u c t s a n i n t e r v a l b y d e n o t i n g t h e s t a t e s t h a t s e r v e a s e n d p o i n t s t o t h e i n t e r v a l a n d t h e n p l a c e s a b o u n d o n t h e d u r a t i o n o f t h i s i n t e r v a l . T h e r e f o r e , R T G I L i s c o n s i d e r e d m u t u a l l y i n e x p r e s s i b l e t o o t h e r l i n e a r - t i m e r e a l - t i m e l o g i c s [ 1 5 1 ] , s u c h a s m e t r i c i n t e r v a l t e m p o r a l l o g i c ( M I T L ) [ 1 2 ] . T h e a d d i t i o n o f r e a l - t i m e o f t e n l e a d s t o a s i g n i fi c a n t i n c r e a s e i n c o m p l e x i t y f o r t h e v e r i fi c a t i o n p r o b l e m ( i . e . , d e t e r m i n i n g w h e t h e r a t i m e d s t a t e s e q u e n c e a d h e r e s t o t h e p r o p e r t y s p e c i fi c a t i o n ) . C o m m o n l y , t h e v e r i fi c a t i o n p r o b l e m b e c o m e s e x p o n e n t i a l l y m o r e c o m p l e x w i t h t h e i n c l u s i o n s o f r e a l — t i m e [ 2 1 1 ] . I n a d d i t i o n , f o r T C T L t h e s a t i s fi a b i l i t y p r o b l e m ( i . e . , d e t e r m i n i n g w h e t h e r a t r a c e e x i s t s t h a t a d h e r e s t o t h e p r o p e r t y ) i s k n o w n t o b e u n d e c i d a b l e [ 1 5 1 ] . D i f f e r i n g f r o m T C T L , t h e s a t i s fi a b i l i t y p r o b l e m f o r t h e v e r s i o n o f M T L u s e d i n t h i s d i s s e r t a t i o n i s d e c i d a b l e , s i n c e i t i s i n t e r p r e t e d o v e r a d i s c r e t e t i m e d o m a i n [ 3 2 ] . I n a d d i t i o n , R T G I L i s o n e [ o f t h e f e w d e n s e r e a l - t i m e t e m p o r a l l o g i c s k n o w n t o b e d e c i d a b l e [ 1 7 6 ] , d u e t o i t s c h o i c e o f r e a l - t i m e o p e r a t o r . D e s p i t e t h e d i f f e r e n c e s i n t h e s e l o g i c s , w e d e m o n s t r a t e t h a t t h e y c a n b e u s e d t o c r e a t e a s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s y s t e m t h a t a l l o w s t h e s p e c i fi c a t i o n o f a l a r g e p o r t i o n o f c o m m o n l y o c c u r r i n g r e a l - t i m e p r o p e r t i e s i n p r a c t i c e i n a l l t h r e e o f t h e s e l o g i c s . H o w e v e r , g i v e n t h e d i f f e r e n c e s i n t h e u n d e r l y i n g t i m e m o d e l s , s e m a n t i c s , a n d e x p r e s - s i v e p o w e r , a p r o p e r t y e x p r e s s e d i n o n e r e a l - t i m e t e m p o r a l l o g i c c a n n o t b e c o n s i d e r e d t r u l y e q u i v a l e n t t o t h e s a m e p r o p e r t y e x p r e s s e d i n a d i f f e r e n t t e m p o r a l l o g i c . T h e r e h a v e b e e n a t t e m p t s t o e s t a b l i s h e q u i v a l e n c e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n p a i r s o f t h e t i m i n g m o d e l s w i t h r e s p e c t t o s p e c i fi c p r o p e r t i e s . F o r e x a m p l e , s o m e r e s e a r c h e r s h a v e i n - v e s t i g a t e d h o w d i s c r e t e - t i m e s e m a n t i c s c a n b e u s e d t o p r o v e , o r a t l e a s t a p p r o x i m a t e w i t h a r b i t r a r y p r e c i s i o n , t h e a d h e r e n c e o f a m o d e l t o s o m e c l a s s e s o f p r o p e r t i e s i n a d e n s e t i m e m o d e l [ 3 3 . 9 8 ] . H o w e v e r , t h i s r e l a t i o n c a n n o t b e e s t a b l i s h e d f o r a l l c l a s s e s o f p r o p e r t i e s . 2 . 3 U M L F o r m a l i z a t i o n a n d A n a l y s i s T h i s s e c t i o n b r i e fl y o v e r v i e w s t h e U M L a n d d e s c r i b e s t h e U M L f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k b y M c U m b e r a n d C h e n g [ 1 4 6 , 1 4 7 ] . A d d i t i o n a l l y , w e p r e s e n t o u r r e a l - t i m e e x t e n s i o n s t o t h i s f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k [ 1 1 7 ] b a s e d o n t i m e d a u t o m a t a [ 1 4 ] . 2 . 3 . 1 U n i fi e d M o d e l i n g L a n g u a g e T h e U n i fi e d M o d e l i n g L a n g u a g e ( U M L ) [ 1 5 5 ] c o m p r i s e s a c o l l e c t i o n o f d i a g r a m s t h a t d e p i c t t h e s t r u c t u r a l a n d b e h a v i o r a l i n f o r m a t i o n o f a s o f t w a r e s y s t e m . I n t h i s d i s s e r t a t i o n , w e u s e U M L , v e r s i o n 1 . 4 . 5 S e v e r a l d i s t i n c t t y p e s o f d i a g r a m s e x i s t i n t h e U M L ; d i a g r a m t y p e s t o c a p t u r e s t r u c t u r a l i n f o r m a t i o n , i n c l u d i n g c l a s s , o b j e c t , a n d p a c k a g e d i a g r a m s , a n d d i a g r a m t y p e s t o c a p t u r e b e h a v i o r a l i n f o r m a t i o n , i n c l u d i n g s t a t e , u s e c a s e , a n d i n t e r a c t i o n d i a g r a m s . S u b s e q u e n t l y , w e o v e r v i e w d i a g r a m t y p e s a n d f e a t u r e s o f U M L u s e d i n t h i s d i s s e r t a t i o n t o c a p t u r e s t r u c t u r a l a n d b e h a v i o r a l p r o p e r t i e s o f e m b e d d e d s y s t e m s : u s e c a s e d i a g r a m s , c l a s s / o b j e c t d i a g r a m s , s t a t e d i a g r a m s , a c t i v i t y d i a g r a m s , a n d s e q u e n c e d i a g r a m s . F o r a c o m p l e t e d e s c r i p t i o n o f U M L , p l e a s e r e f e r t o [ 1 5 5 ] . U M L U s e C a s e D i a g r a m U s e c a s e d i a g r a m s a r e p r i m a r i l y u s e d t o d e s c r i b e h i g h - l e v e l g o a l s a n d s e r v i c e s o f a s y s t e m o r s u b s y s t e m , w i t h o u t s p e c i f y i n g t h e i n t e r n a l s t r u c t u r e . E x t e r n a l e l e m e n t s t h a t i n t e r a c t w i t h t h e s y s t e m a r e r e f e r r e d t o a s a c t o r s a n d r e p r e s e n t e d b y s t i c k fi g u r e s . I n a n e m b e d d e d s y s t e m t h e s e a c t o r s a r e c o m m o n l y u s e r s a n d e x t e r n a l s y s t e m s , b u t 5 W e d o n o t m a k e o f u s e o f a c t i o n s e m a n t i c s , t h e m a i n d i s t i n c t i o n b e t w e e n U M L 1 . 5 [ 1 5 8 ] a n d 1 . 4 . F o r t h e r e c e n t l y fi n a l i z e d U M L 2 . 0 [ 1 5 9 ] , C A S E t o o l s u p p o r t i s s t i l l l i m i t e d . 2 2 p h y s i c a l a c t u a t o r s a n d s e n s o r s c a n a l s o b e r e p r e s e n t e d a s a c t o r s . S c e n a r i o s t h a t d e s c r i b e i n t e r a c t i o n s w i t h t h e s y s t e m a r e c a l l e d u s e c a s e s a n d a r e r e p r e s e n t e d b y o v a l s . U s e c a s e s a r e c o m m o n l y c o n t a i n e d i n a l a b e l e d b o x r e p r e s e n t i n g t h e s y s t e m b o u n d a r y , w h i c h s e p a r a t e s a c t o r s f r o m u s e c a s e s . I f a n a c t o r p l a y s a r o l e i n a s c e n a r i o , t h e n t h i s i n v o l v e m e n t i s i n d i c a t e d b y a l i n e b e t w e e n t h e a c t o r a n d t h e u s e c a s e . I n u s e c a s e d i a g r a m s , w e u s e t w o u s e c a s e r e l a t i o n s h i p s : i n c l u d e a n d e x t e n d . I n a n i n c l u d e r e l a t i o n s h i p , t h e b e h a v i o r o f t h e i n c l u d e d u s e c a s e i s a l w a y s i n c l u d e d b y t h e i n c l u d i n g u s e c a s e w h e n e x e c u t i n g . T h e e x t e n d r e l a t i o n s h i p d e s c r i b e s t h a t t h e e x t e n d i n g u s e c a s e m a y a u g m e n t t h e b e h a v i o r o f t h e e x t e n d e d u s e c a s e u n d e r s p e c i f i c c i r c u m s t a n c e s . F o r e x a m p l e , e x t e n d i n g u s e c a s e a r e o f t e n e x e c u t e d w h e n t h e s y s t e m e n c o u n t e r s a n e r r o r c o n d i t i o n . F i g u r e 2 . 4 s h o w s a s a m p l e u s e c a s e d i a g r a m t h a t d e s c r i b e s h i g h - l e v e l g o a l s o f a b a n k i n g s y s t e m . T h e a c c o u n t m a n a g e r m a y c r e a t e a n e w a c c o u n t f o r a b a n k c u s t o m e r . T h e c u s t o m e r c a n t h e n w i t h d r a w o r d e p o s i t m o n e y i n t h e a c c o u n t u s i n g a n A T M . W h e n e v e r m o n e y i s w i t h d r a w n , t h e A T M c h e c k s t h e c r e d i t l i n e o f t h e c u s t o m e r t o d e t e r m i n e i f s u f fi c i e n t f u n d s a r e a v a i l a b l e t o c o m p l e t e t h e t r a n s a c t i o n s u c c e s s f u l l y ( i n d i c a t e d b y t h e i n c l u d e r e l a t i o n s h i p ) . F i n a l l y , a b a n k m a n a g e r m a y a l s o c h e c k t h e c r e d i t l i n e o f t h e c u s t o m e r , 6 . 9 . , f o r m a k i n g l o a n d e c i s i o n s . U M L C l a s s D i a g r a m a n d U M L O b j e c t D i a g r a m T h e c l a s s d i a g r a m i s t h e m o s t c o m m o n l y u s e d t y p e o f U M L d i a g r a m . I n c l a s s d i - a g r a m s , a c l a s s i s c o m m o n l y r e p r e s e n t e d a s a n r e c t a n g u l a r i c o n w i t h t h r e e p r e d e fi n e d c o m p a r t m e n t s : n a m e , a t t r i b u t e s , a n d o p e r a t i o n s ( a s s h o w n i n F i g u r e 2 . 5 ) . H o w e v e r , t h e n a m e c o m p a r t m e n t i s t h e o n l y c o m p a r t m e n t r e q u i r e d t o b e v i s i b l e i n c l a s s d i a - g r a m s . C l a s s e s c a n b e c o n c r e t e o r a b s t r a c t . A c o n c r e t e c l a s s d e s c r i b e s p r o p e r t i e s o f o b j e c t s t h a t c a n b e i n s t a n t i a t e d f r o m i t . A n a b s t r a c t c l a s s i s d e n o t e d b y t h e n a m e c o m p a r t m e n t h a v i n g a n i t a l i c i z e d f o n t a n d n o o b j e c t s c a n b e i n s t a n t i a t e d f r o m i t . A . “ B a n k i n g s y s t e m C r e a t e n e w a c c o u n t B a n k e m p l o y e e D e p o s i t m o n e y W i t h d r a w B a n k c u s t o m e r m o n e y A T M < < i n c l i u d e > > C h e c k c r e d i t l i n e B a n k m a n a g e r F i g u r e 2 . 4 : U M L u s e c a s e d i a g r a m e x a m p l e A c l a s s d i a g r a m s h o w s r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n c l a s s e s , w h i c h a r e r e p r e s e n t e d b y l i n e s . T h e s e a s s o c i a t i o n s c a n h a v e a d i r e c t i o n a n d a r i t y , a n d c a n b e n a m e d . I n a d d i t i o n t o s i m p l e a s s o c i a t i o n s , t h r e e f o r m s o f r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n o b j e c t s e x i s t : a g g r e g a t i o n , c o m p o s i t i o n , a n d g e n e r a l i z a t i o n . A g g r e g a t i o n i s r e p r e s e n t e d b y a l i n e w i t h a h o l l o w d i a m o n d o n t h e c l a s s t h a t i s a s s o c i a t e d w i t h o t h e r c l a s s e s . U s i n g a g g r e g a t i o n , a h i - e r a r c h i c a l r e l a t i o n s h i p i s d e n o t e d . i n w h i c h a n o b j e c t o f t h e a g g r e g a t e c l a s s a s s u m e s r e s p o n s i b i l i t y f o r c o o r d i n a t i n g t h e b e h a v i o r o f m e m b e r o b j e c t s . T h e c o m p o s i t i o n r e - l a t i o n s h i p i s r e p r e s e n t e d b y a s o l i d d i a m o n d . S i m i l a r t o a g g r e g a t i o n , c o m p o s i t i o n d e n o t e s t h a t a n o b j e c t a s s u m e s r e s p o n s i b i l i t y f o r c o o r d i n a t i n g o t h e r o b j e c t s . H o w - e v e r , i n a d d i t i o n t o a g g r e g a t i o n , t h e e x i s t e n c e o f t h e m e m b e r o b j e c t s d e p e n d s o n t h e e x i s t e n c e o f t h e a g g r e g a t e . F i n a l l y , g e n e r a l i z a t i o n i s r e p r e s e n t e d b y a n a s s o c i - a t i o n w i t h a t r i a n g u l a r h e a d p o i n t n g f r o m a c l a s s t o a s u p e r c l a s s . G e n e r a l i z a t i o n i s c o m m o n l y u s e d t o s h o w s i m i l a r i t i e s b e t w e e n c l a s s e s , w h e r e t h e c l a s s s h a r e s t h e c h a r a c t e r i s t i c s ( i . e . , a t t r i b u t e s a n d o p e r a t i o n s ) o f t h e s u p e r c l a s s . N a m e A t t r i b u t e s O p e r a t i o n s F i g u r e 2 . 5 : U M L c l a s s d i a g r a m e x a m p l e F i g u r e 2 . 6 c o n t a i n s a s a m p l e c l a s s d i a g r a m s h o w i n g t h e s t r u c t u r e o f a u n i v e r s i t y d e p a r t m e n t : T h e a b s t r a c t p e r s o n c l a s s g e n e r a l i z e s p r o f e s s o r s a n d s t u d e n t s . A p r o f e s - s o r t e a c h e s z e r o o r m o r e c o u r s e s a n d b e l o n g s t o e x a c t l y o n e d e p a r t m e n t . A s t u d e n t t a k e s b e t w e e n f o u r a n d s i x c o u r s e s a n d i s a s s o c i a t e d w i t h o n e o r m o r e d e p a r t m e n t s . . E a c h c o u r s e i s t a u g h t b y e x a c t l y o n e p r o f e s s o r a n d s h o u l d h a v e a t l e a s t o n e s t u d e n t . F i n a l l y , t h e d e p a r t m e n t i s a n a g g r e g a t i o n o f a t l e a s t o n e p r o f e s s o r a n d o n e s t u d e n t . I n a d d i t i o n , t h e d e p a r t m e n t i s c o m p o s e d o f o n e o r m o r e c o u r s e s . O b j e c t d i a g r a m s u s e a s i m i l a r r e p r e s e n t a t i o n t o c l a s s d i a g r a m s , b u t r e p r e s e n t r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n o b j e c t s i n s t e a d o f c l a s s e s . I n t h e s e d i a g r a m s , t h e n a m e s o f o b j e c t s a r e u n d e r l i n e d , a n d a s s o c i a t i o n s b e t w e e n o b j e c t s a r e s i m p l e a n d h a v e n o a r i t y o r d i r e c t i o n . U M L S t a t e D i a g r a m A s t a t e d i a g r a m s h o w s s t a t e s i n w h i c h a n o b j e c t c a n b e f o u n d d u r i n g i t s l i f e t i m e i n r e s p o n s e t o e v e n t s a n d i n t e r n a l c o n d i t i o n s . A c h a n g e i n s t a t e g e n e r a l l y c h a n g e s t h e w a y a n o b j e c t b e h a v e s . S t a t e s a r e r e p r e s e n t e d a s r e c t a n g l e s w i t h r o u n d e d c o r n e r s . T h e c o n n e c t i n g a r r o w s b e t w e e n s t a t e s a r e t e r m e d t r a n s i t i o n s a n d a r e l a b e l e d b y a n 2 5 P e r s o n i 1 . . ” 1 1 . . " 1 . . * P r o f e s s o r — — — — < > D e p a r t m e n t < > — — — S t u d e n t 1 i 1 1 . . ~ t e a c h e s s t u d i e s 1 . . " C o u r s e F i g u r e 2 . 6 : U M L c l a s s d i a g r a m e x a m p l e e v e n t a n d a b o o l e a n g u a r d ( e n c l o s e d i n s q u a r e b r a c k e t s [ ] ) t h a t m u s t b e m e t f o r a t r a n s i t i o n t o t a k e p l a c e . I n a d d i t i o n , a t r a n s i t i o n m a y e x e c u t e s e v e r a l a c t i o n s t h a t a r e a l s o i n c l u d e d i n i t s l a b e l . T h e i n i t i a l s t a t e i s r e p r e s e n t e d b y a c i r c l e a n d a t r a n s i t i o n p o i n t s f r o m t h e i n i t i a l s t a t e t o a n o t h e r s t a t e . I n o r d e r t o r e d u c e t h e c o m p l e x i t y o f s t a t e d i a g r a m s , c o m p o s i t e s t a t e s m a y b e u s e d t o m o d e l h i e r a r c h y . A c o m p o s i t e s t a t e i s a s t a t e t h a t c o n t a i n s o n e o r m o r e r e g i o n s , w h i c h i t s e l f m a y c o n t a i n s t a t e d i a g r a m s . R e g i o n s m a y b e c o n c u r r e n t , d e n o t e d b y a d a s h e d l i n e s e p a r a t i n g t h e r e g i o n s . F i g u r e 2 . 7 s h o w s a h i g h - l e v e l s t a t e d i a g r a m o f a s y s t e m t h a t c h e c k s a c u s t o m e r f o r s u f fi c i e n t c r e d i t b e f o r e o p e n i n g a n e w b a n k a c c o u n t . I n c a s e o f i n s u f fi c i e n t c r e d i t , t h e c u s t o m e r i s r e f u s e d . O t h e r w i s e , a n e w a c c o u n t i s o p e n e d . I n b o t h c a s e s , t h e c u s t o m e r i s n o t i f i e d a b o u t t h e d e c i s i o n . I n y i I t i a P e t r e f c o r r e m d i c t r e c d h i e t c c k h e n t r e c k [ c r e d i t s u f fi c i e n t ] ! N e n t e r w y / a O c p c o e n u n n t o p e n e e w a c c o u d n t i e n t r y I N o t l f y c u s t o m e r o f a c c e p t a n c e [ c r e d i t i n s u f f i c i e n t ] ! C u s t o m e r r e f u s e d e n t r y / N o t i f y c u s t o m e r o f r e f u s a l F i g u r e 2 . 7 : U M L s t a t e d i a g r a m e x a m p l e U M L A c t i v i t y D i a g r a m W h i l e a s t a t e d i a g r a m s s h o w t h e s t a t e c h a n g e s o f a n o b j e c t i n r e s p o n s e t o e x t e r n a l e v e n t s , a c t i v i t y d i a g r a m s p r o v i d e a f u n c t i o n a l v i e w t h a t i s d r i v e n b y t h e c o m p l e t i o n o f a c t i v i t i e s . A s s u c h . a c t i v i t y d i a g r a m s a r e r e l a t e d t o f l o w c h a r t s o r d a t a f l o w d i a g r a m s . A c t i v i t y d i a g r a m s m a y b e a s s o c i a t e d w i t h c l a s s e s , o p e r a t i o n s , o r u s e c a s e s . A c t i v i t i e s a r e d e n o t e d b y r o u n d e d r e c t a n g l e s , a n d a r r o w s b e t w e e n a c t i v i t i e s d e n o t e fl o w . A d i a m o n d r e p r e s e n t s a d e c i s i o n t h a t d i r e c t s t h e f l o w b a s e d o n c e r t a i n c o n d i t i o n s . A n a c t i v i t y d i a g r a m m a y a l s o c o n t a i n a n a c t i v i t y fi n a l n o d e , w h i c h i s r e p r e s e n t e d b y a d o u b l e c i r c l e w i t h s o l i d c e n t e r . A s a m p l e a c t i v i t y d i a g r a m , i l l u s t r a t i n g t h e b e h a v i o r o f a s e a r c h f u n c t i o n i n a l i b r a r y s y s t e m , i s s h o w n i n F i g u r e 2 . 8 . T h e s y s t e m i n i t i a l l y s e a r c h e s t h r o u g h t h e b o o k s a n d p e r f o r m s a d e c i s i o n . I f n o b o o k i s f o u n d , t h e n t h e “ b o o k n o t f o u n d ” m e s s a g e i s d i s p l a y e d a n d t h e f l o w e n d s a t t h e a c t i v i t y f i n a l n o d e . I f o n e o r m o r e b o o k s a r e f o u n d , t h e n t h e r e s u l t i s s o r t e d a n d d i s p l a y e d t o t h e u s e r b e f o r e e n d i n g a t t h e a c t i v i t y fi n a l n o d e . 2 7 . - - . . - . . u - u . . . . . . . 0 . . . » . . . H [ b o o k s f o u n d ] _ 9 S o r t b o o k s \ e D i s p l a y l i s t o f b o o k s t o u s e r . , - \ - . . - ~ ~ W o - § u m m w u - h o v v ~ m ~ . . . . . . n - - - . ~ m o o — o o > 1 " n o u . - n . . n w . . . _ a ' e . E i S e a r c h t h r o u g h b o o k s \ ‘ \ - . . . . . n u . — w m . ~ . . u » . - — u . . - - D i s p l a y “ b o o k \ ‘ i [ fi g u t fi i k — e i n o t f o u n d ” i . ‘ ( m e s s a g e i " \ . . . . . j J m u c w F i g u r e 2 . 8 : U M L a c t i v i t y d i a g r a m e x a m p l e U M L S e q u e n c e D i a g r a m S e q u e n c e d i a g r a m s s h o w t h e i n t e r a c t i o n s b e t w e e n o b j e c t s i n a s p e c i f i c s c e n a r i o s o f t h e m o d e l e d s y s t e m . T h e d i a g r a m s h o w a s e t o f o b j e c t s w i t h a s s o c i a t e d t i m e l i n e s , a n d t h e i n t e r a c t i o n s b e t w e e n o b j e c t s a r e d e n o t e d o n t h e t i m e l i n e s i n t h e t e m p o r a l o r d e r t h e y o c c u r ( o l d e r i n t e r a c t i o n s a l w a y s a p p e a r a b o v e n e w e r i n t e r a c t i o n s ) . T h e b e h a v i o r d e p i c t e d i n s e q u e n c e d i a g r a m s m a y b e v a l i d a t e d a g a i n s t t h e s t a t e d i a g r a m s a s s o c i a t e d w i t h t h e o b j e c t s , a n d p o s s i b l e i n c o n s i s t e n c i e s s h o u l d b e r e s o l v e d . S i n c e t h e n u m b e r o f p o s s i b l e s c e n a r i o s i n a s y s t e m m a y b e l a r g e , o n l y a r e p r e s e n t a t i v e s e t o f s e q u e n c e d i a g r a m s i s c o m m o n l y c r e a t e d . A n e x a m p l e s e q u e n c e d i a g r a m c a n b e f o u n d i n F i g u r e 2 . 9 . T h e d i a g r a m s h o w s h o w a n A T M a n d a b a n k i n g s y s t e m i n t e r a c t i n a s c e n a r i o t o p e r f o r m a w i t h d r a w a l . F i r s t , t h e A T M r e q u e s t s a w i t h d r a w a l f r o m t h e b a n k i n g s y s t e m . T h e b a k i n g s y s t e m t h e n r e q u e s t s t h e a m o u n t f r o m t h e A T M , w h i c h i s p r o v i d e d i n t h e n e x t i n t e r a c t i o n . F i n a l l y , t h e b a n k i n g s y s t e m h a s d e t e r m i n e d t h a t s u f fi c i e n t f u n d s a r e a v a i l a b l e a n d g r a n t s p e r m i s s i o n t o t h e A T M t o c o m p l e t e t h e t r a n s a c t i o n . 2 8 i r e q u e s t w i t h d r a w a l r e q u e s t a m o u n t s e n d a m o u n t g r a n t p e r m i s s i o n " " — / i - " " ” " " l \ " u " " H _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ \ l _ _ _ _ _ - . _ _ _ _ _ l / _ _ - F i g u r e 2 . 9 : U M L s e q u e n c e d i a g r a m e x a m p l e 2 . 3 . 2 U M L F o r m a l i z a t i o n F r a m e w o r k D e s p i t e n u m e r o u s e f f o r t s , t h e U M L [ 1 5 5 ] s t i l l l a c k s a c o m p l e t e l y f o r m a l l y d e f i n e d s e m a n t i c s ( f o r a n o v e r v i e w o f t h e s e e f f o r t s p l e a s e r e f e r t o [ 8 ] ) ; t h e r e f o r e , n u m e r o u s s e m a n t i c i n t e r p r e t a t i o n s a r e p o s s i b l e f o r a g i v e n d i a g r a m . I n o r d e r t o a d d r e s s t h i s p r o b l e m a n d t o m a k e U M L d i a g r a m s a m e n a b l e t o r i g o r o u s a n a l y s i s , M c U m b e r a n d C h e n g d e v e l o p e d a m e t a m o d e l - b a s e d f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k [ 1 4 6 , 1 4 7 ] t h a t m a p s a g i v e n U M L m o d e l i n t o a f o r m a l s p e c i f i c a t i o n l a n g u a g e , s u c h a s V H D L [ 1 4 5 ] o r P r o m e l a [ 1 0 3 ] . T h e m a p p i n g p r o c e s s f r o m U M L t o a t a r g e t l a n g u a g e h a s b e e n a u — t o m a t e d i n a t o o l c a l l e d H y d r a [ 1 4 6 ] . I n o r d e r t o c o m p l e m e n t t h e f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k , a U M L v i s u a l i z a t i o n t o o l t e r m e d T h e s e u s h a s b e e n d e v e l o p e d [ 8 5 ] . T h e - s e u s e n a b l e s d e v e l o p e r s t o v i s u a l i z e a n a l y s i s r e s u l t s p r o d u c e d b y f o r m a l a n a l y s i s t o o l s i n t e r m s o f U M L m o d e l e l e m e n t s . T h e s e u s p r e s e n t s a s t e p - b y - s t e p a n i m a t i o n o f t h e c o u n t e r e x a m p l e t h r o u g h b o t h s e q u e n c e a n d s t a t e d i a g r a m s . I n a d d i t i o n , t h e d e v e l - o p e r h a s t h e o p t i o n o f v i e w i n g t h e e n t i r e c o u n t e r e x a m p l e o r s t e p p i n g t h r o u g h a n y p o r t i o n o f t h e c o u n t e r e x a m p l e t r a c e . T h e i n p u t t o t h e U M L f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k [ 1 4 6 ] i s a U M L p r o fi l e ; t h a t i s , t h e f r a m e w o r k a c c e p t s a s u b s e t o f U M L t a i l o r e d t o a s p e c i fi c a p p l i c a t i o n d o m a i n ( i . e . , e m b e d d e d s y s t e m s ) . T h e U M L s u b s e t t h a t i s u s e d a s i n p u t t o t h e f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k c o m p r i s e s c l a s s a n d s t a t e d i a g r a m s . M e t a m o d e l s d e s c r i b i n g t h e s y n t a x o f U M L d i a g r a m s u s e d a s i n p u t t o t h e f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k c a n b e f o u n d i n [ 1 4 6 ] . F o r e a c h U M L e l e m e n t i n t h e p r o fi l e , a c o r r e s p o n d e n c e s t y l e r u l e d e fi n e s t h e s e m a n - t i c s i n t e r m s o f t h e t a r g e t l a n g u a g e . A c o r r e s p o n d e n c e s t y l e r u l e c o n t a i n s a p r o s e d e s c r i p t i o n o f t h e c o n t e x t f o r i n s t a n t i a t i n g t h e r u l e , a n d t h e t a r g e t - l a n g u a g e c o d e s n i p p e t s t o b e g e n e r a t e d . H y d r a c o d i fi e s t h e s e r u l e s t o e n a b l e a u t o m a t i c g e n e r a t i o n o f t h e t a r g e t l a n g u a g e f o r a g i v e n U M L m o d e l . F o r t h e p u r p o s e s o f t h i s d i s s e r t a t i o n , t h e f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k i s c o n f i g u r e d t o r e a d U M L 1 . 4 [ 1 5 5 ] m o d e l s , s p e c i fi e d i n t e r m s o f X M I 1 . 1 [ 1 5 3 ] , a n d g e n e r a t e t h e f o r m a l s p e c i fi c a t i o n l a n g u a g e P r o m e l a f o r t h e m o d e l c h e c k e r S p i n [ 1 0 3 ] . T h e g e n e r a l U M L - t o - P r o m e l a f o r m a l i z a t i o n a p p r o a c h i s t o m a p o b j e c t s t o c o n c u r r e n t p r o c e s s e s i n S p i n ( p r o c t y p e s ) t h a t e x c h a n g e m e s s a g e s a s y n c h r o n o u s l y v i a c h a n n e l s . N e s t e d a n d c o n c u r r e n t s t a t e s a r e a l s o f o r m a l i z e d a s p r o c e s s e s . I f t h e r e a r e i n s t a n c e s i n w h i c h a n e x c e p t i o n t o t h e s e s e m a n t i c s i s i n t e n d e d , t h e n t h e s e e x c e p t i o n a l b e h a v i o r s m u s t b e m o d e l e d e x p l i c i t l y . F o r e x a m p l e , i n c a s e s i n w h i c h s y n c h r o n o u s c o m m u n i c a t i o n i s i n t e n d e d , e x p l i c i t a c k n o w l e d g e m e n t b e t w e e n t h e c o m m u n i c a t i n g e n t i t i e s m u s t b e m o d e l e d . T w o s p e c i a l p r e d i c a t e s a r e u s e d t o s p e c i f y c o n d i t i o n s f o r o p e r a t i o n s a n d s t a t e s o f a n o b j e c t : ( 1 ) A c a l l ( . . . ) p r e d i c a t e t h a t c a n b e u s e d t o s p e c i f y t h a t a n o p e r a t i o n o f a c l a s s i s c a l l e d a n d ( 2 ) a n e n t e r ( . . . ) p r e d i c a t e t h a t s p e c i fi e s t h a t a c l a s s e n t e r s a s p e c i fi c s t a t e . 3 0 T h e s e p r e d i c a t e s c a n b e u s e d i n L T L f o r m u l a e t o s p e c i f y p r o p e r t i e s t o w h i c h t h e s y s t e m m o d e l i s e x p e c t e d t o a d h e r e . F o r t h e r e m a i n d e r o f t h i s d i s s e r t a t i o n , U M L e l e m e n t s a r e d e p i c t e d w i t h t h e f o l l o w i n g s t y l e c o n v e n t i o n s : c l a s s a n d s t a t e n a m e s a r e d e n o t e d i n a s a n s e r i f f o n t , o p e r a t i o n n a m e s a n d m e s s a g e s a r e d e n o t e d i n i t a l i c s , a n d a t t r i b u t e n a m e s ( i n c l u d i n g t i m e r v a r i a b l e s ) a r e d e n o t e d i n c o u r i e r f o n t . 2 . 3 . 3 T i m e d A u t o m a t a a n d D i g i t a l - c l o c k M o d e l O u r r e a l - t i m e e x t e n s i o n s t o U M L [ 1 1 7 ] a r e b a s e d o n t i m e d a u t o m a t a [ 1 4 ] , w h i c h p r o v i d e a m e a n s t o a d d t i m i n g c o n s t r a i n t s t o s t a t e - t r a n s i t i o n g r a p h s . S u c h a n a u - t o m a t o n m a y h a v e a f i n i t e s e t o f c l o c k s , a n d t i m i n g d e l a y s a r e e x p r e s s e d b y c o n s t r a i n t s o n s w i t c h e s b e t w e e n l o c a t i o n s t h a t c o m p a r e c l o c k v a l u e s t o c o n s t a n t v a l u e s . A t e v - e r y m o m e n t , a t i m e d a u t o m a t o n c a n c h o o s e b e t w e e n i n c r e m e n t i n g t i m e o r m a k i n g a d i s c r e t e s w i t c h . A t i m e i n v a r i a n t o n a l o c a t i o n r e s t r i c t s t h e a m o u n t o f t i m e a n a u t o m a t o n c a n r e m a i n i n t h a t l o c a t i o n . A n a u t o m a t o n m a y r e m a i n i n a l o c a t i o n w i t h o u t a t i m e i n v a r i a n t i n d e fi n i t e l y ; t h e r e f o r e , p r o g r e s s m u s t b e m o d e l e d e x p l i c i t l y w i t h t i m e i n v a r i a n t s . W h e n r e s t r i c t i n g t i m e t o d i s c r e t e ( i n t e g e r ) t i m e , a t i m e i n v a r i a n t c a n b e r e p l a c e d w i t h a s w i t c h p o i n t i n g t o t h e l o c a t i o n i t s e l f t h a t i n c r e m e n t s t h e v a l u e o f t h e c l o c k [ 3 7 ] . I f a n i n c r e m e n t o f t h e c l o c k w o u l d n o t v i o l a t e t h e t i m e i n v a r i a n t , t h e n t h e a u t o m a t o n c a n n o n - d e t e r m i n i s t i c a l l y d e c i d e t o r e m a i n i n t h e l o c a t i o n a n d u s e t h e s e l f - t r a n s i t i o n t o i n c r e a s e t h e c l o c k v a l u e , o r l e a v e t h e l o c a t i o n i f o u t g o i n g s w i t c h e s a r e e n a b l e d . W e u s e t h e d i g i t a l - c l o c k ( o r fi c t i t i o u s - c l o c k ) m o d e l [ 1 4 ] t o i n t r o d u c e t i m e i n t o o u r m o d e l i n g a p p r o a c h . C o r r e s p o n d i n g t o t h e r e a l - t i m e s y s t e m f r a m e w o r k d e s c r i b e d i n S e c t i o n 2 . 2 , t h e d i g i t a l c l o c k m o d e l u s e s w e a k l y m o n o t o n i c i n t e r v a l s e q u e n c e s a n d t h e t i m e d o m a i n T I M E i s c h o s e n t o b e N O [ 1 3 ] . I n t h i s m o d e l , d i s c r e t e c l o c k p r o g r e s s e s a t a fi x e d r a t e . a n d , a l t h o u g h t h i s c l o c k r u n s a s y n c h r o n o u s l y w i t h o t h e r c o m p o n e n t s i n a 3 1 s y s t e m , t h o s e c o m p o n e n t s i n c r e m e n t t h e i r d i s c r e t e t i m e r v a r i a b l e s s y n c h r o n o u s l y w i t h e v e r y t i c k o f t h e e x t e r n a l c l o c k . T h e o n l y m e a n s o f c o m m u n i c a t i o n b e t w e e n c o m p o - n e n t s i s a s y n c h r o n o u s m e s s a g e p a s s i n g . T h u s , o u r s y s t e m m o d e l i s t i m e - s y n c h r o n o u s a n d m e s s a g e - a s y n c h r o n o u s ( s i m i l a r t o t h e m o d e l u s e d i n F O C U S [ 4 0 ] ) . T h e o r d e r i n g o f e v e n t s b e t w e e n t w o t i m e t i c k s i s k n o w n , b u t n o t t h e e x a c t t i m e o f o c c u r r e n c e . S i n c e t h e d i g i t a l - c l o c k m o d e l u s e s d i s c r e t e t i m e , i t i s p o s s i b l e t o u s e e x h a u s t i v e s t a t e e x p l o r a t i o n t e c h n i q u e s ( i . e . , t h e m o d e l c h e c k e r S p i n [ 1 0 3 ] ) t o a n a l y z e s y s t e m s p e c i - fi c a t i o n s u s i n g t h i s m o d e l ; w e n e x t d e s c r i b e o u r a p p r o a c h f o r u s i n g t h e S p i n m o d e l c h e c k e r t o a n a l y z e t i m i n g p r o p e r t i e s . 2 . 3 . 4 A d d i n g T i m i n g I n f o r m a t i o n t o U M L W e n o w o v e r v i e w o u r a p p r o a c h t o a d d i n g t i m i n g i n f o r m a t i o n t o U M L c l a s s a n d s t a t e d i a g r a m s a n d t o o u r f o r m a l i z a t i o n o f t h e s e d i a g r a m s [ 1 4 6 ] . T i m i n g S y n t a x i n U M L D i a g r a m s W e a d d e d a t i m e r t y p e t o t h e U M L c l a s s d i a g r a m ( s e e a t t r i b u t e t i m e r l i n F i g u r e 2 . 1 0 ( a ) ) . A t t r i b u t e s o f t y p e t i m e r c a n b e u s e d t o d e fi n e c l o c k s f o r c l a s s e s . T o t h e U M L s t a t e d i a g r a m , w e a d d e d a n n o t a t i o n s s i m i l a r t o t h o s e u s e d f o r t i m e d a u t o m a t a [ 1 4 ] : O n t r a n s i t i o n s ( s w i t c h e s i n t i m e d a u t o m a t a ) , c l o c k v a r i a b l e s c a n b e u s e d a s n o r m a l v a r i a b l e s ; t h a t i s , t h e i r v a l u e s c a n b e s e t , a n d t h e y c a n b e e v a l u a t e d i n b o o l e a n e x p r e s s i o n s ( e n c l o s e d i n s q u a r e b r a c k e t s i n F i g u r e 2 . 1 0 ( b ) ) . T h e m a i n d i f f e r e n c e f r o m t h e o r i g i n a l U M L s t a t e m a c h i n e i s t h e n o t i o n o f t i m e i n v a r i a n t s [ 1 4 ] . T i m e i n v a r i a n t s c a n b e i n s e r t e d i n t o s t a t e s ( l o c a t i o n s i n t i m e d a u t o m a t a ) , e . g . , t i m e r l S 5 i n s t a t e W a i t i n F i g u r e 2 . 1 0 ( b ) t o c o n t r o l t h e p a s s a g e o f t i m e . 6 O u r n o t a t i o n f o r t i m e i n v a r i a n t s i s t i m e r _ n a m e R v a l u e , w h e r e R c a n b e < o r 3 . T h u s f a r , o u r f o r m a l i z a t i o n s u p p o r t s o n e t i m e i n v a r i a n t p e r s t a t e . ¥ 6 1 1 1 t h e t i m i n g - e x t e n d e d U M L f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k , t i m e i n v a r i a n t s a r e s p e c i fi e r ] a s U M L c o n s t r a i n t s t h a t a r e a t t a c h e d t o s t a t e s . fl s t a r t fl l t i m e r 1 z = 0 “ 0 9 0 ’ t i m e i i i z - d C o m p o s i t e 1 C l a s s 1 t i m e r i ‘ t i m e r w a i t [ t i m e fi fi z y P r o c e s s ' t i m c r 1 < - 5 L s t a r t ( ) : v o i d “ M m e m = o s t o p ( ) : v o r d ( a ) C l a s s D i a g r a m ( b ) S t a t e D i a g r a m F i g u r e 2 . 1 0 : E x a m p l e U M L m o d e l w i t h t i m i n g i n f o r m a t i o n T i m i n g S e m a n t i c s T h e o r i g i n a l U M L s p e c i fi c a t i o n [ 1 5 8 ] d o e s n o t d e s c r i b e f o r m a l s e m a n t i c s i n v o l v - i n g t i m e a n d a l s o a l l o w s d i f f e r e n t i n t e r p r e t a t i o n s o f t i m i n g i n f o r m a t i o n , s u c h a s t h e t i m e n e e d e d f o r a t r a n s i t i o n o r e v e n t t r a n s m i s s i o n t o c o m p l e t e . T h e r e f o r e , o u r c o m - p u t a t i o n a l m o d e l ( i . e . , s e m a n t i c s t h a t w e a s s o c i a t e w i t h t h e b e h a v i o r o f t r a n s i t i o n s , c o m m u n i c a t i o n b e t w e e n o b j e c t s , a n d m e s s a g e h a n d l i n g ) t h a t w e u s e f o r d e t e r m i n i n g t h e s e m a n t i c s o f t h e U M L d i a g r a m s m a k e s t h e f o l l o w i n g a s s u m p t i o n s : 1 . T r a n s i t i o n s a r e u r g e n t . U n l e s s a t i m e i n v a r i a n t i s p r e s e n t a t a s t a t e , a n d t h i s t i m e . i n v a r i a n t i s s a t i s fi e d , t r a n s i t i o n s a r e t a k e n a s s o o n a s t h e y a r e e n a b l e d . ( T h i s n o t i o n o f u r g e n c y i s i n c o n t r a s t t o t h e t i m e d a u t o m a t a m o d e l [ 1 4 ] . ) I f a t i m e i n v a r i a n t e x p i r e s a n d n o t r a n s i t i o n c a n b e t a k e n , t h e n t h e a u t o m a t o n d e a d l o c k s . 2 . T r a n s i t i o n s a r e i n s t a n t a n e o u s . T i m e c a n o n l y p a s s i n a s t a t e . 3 . M e s s a g e s s e n t a r e p u t i n t o t h e e v e n t q u e u e 7 o f t h e t a r g e t o b j e c t w i t h i n t h e s a m e 7 B e c a u s e w e a r e f o c u s i n g o n t h e e m b e d d e d s y s t e m s d o m a i n , o u r f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k [ 1 4 6 ] U S E S q u e u e i n g s e m a n t i c s f o r c o m m u n i c a t i o n b e t w e e n o b j e c t s [ 1 9 6 ] . t i m e s l i c e t h a t t h e y a r e s e n t ; d e l a y s h a v e t o b e m o d e l e d e x p l i c i t l y ( e . g . , u s i n g a b u f f e r t h a t i n t r o d u c e s ( n o n — ) d e t e r m i n i s t i c d e l a y s f o r t h e m e s s a g e d e l i v e r y ) . 4 . L o c a l c o m p u t a t i o n i s i n fi n i t e l y f a s t . T h e r e f o r e , d e l a y s h a v e t o b e m o d e l e d e a : - p l i c i t l y ( e . 9 . , u s i n g t i m e i n v a r i a n t s a n d t r a n s i t i o n g u a r d s w i t h c l o c k c o n d i t i o n s t o m o d e l t h e p a s s a g e o f t i m e f o r a c o m p u t a t i o n ) . 5 . T i m e r s c a n b e a c t i v e o r i n a c t i v e ; t h e y d o n o t h a v e t o b e a c t i v e i n a l l r e a c h a b l e s t a t e s i n o r d e r t o v e r i f y a t i m e d m o d e l . T i m e r s w i t h v a l u e s l e s s t h a n z e r o a r e c o n s i d e r e d i n a c t i v e a n d a r e n o t i n c r e m e n t e d w i t h e v e r y t i m e t i c k . I n i t i a l l y , e v e r y t i m e r i s s e t t o — 1 ; t i m e r s m u s t b e a c t i v a t e d b y s e t t i n g t h e m t o a n o n — n e g a t i v e v a l u e b e f o r e t h e y c a n b e u s e d . A f t e r a c t i v a t i o n , i f t h e v a l u e o f a t i m e r i s n o t u s e d b e f o r e i t s n e x t r e s e t , t h e n t h e v a l u e c a n b e s e t t o — 1 t o d e a c t i v a t e i t . D e a c t i v a t i n g u n u s e d t i m e r s s i g n i fi c a n t l y r e d u c e s m o d e l c o m p l e x i t y . M o r e d e t a i l s o n i n a c t i v e t i m e r s c a n b e f o u n d i n [ 3 7 ] . F o r e x a m p l e , t h e s t a t e a u t o m a t o n i n F i g u r e 2 . 1 0 ( b ) b e g i n s i n s t a t e I d l e . I t r e m a i n s i n s t a t e I d l e u n t i l i t r e c e i v e s t h e m e s s a g e s t a r t ( ) . U p o n r e c e i v i n g t h e m e s s a g e s t a r t ( ) , i t t a k e s t h e t r a n s i t i o n t o t h e c o m p o s i t e s t a t e C o m p o s i t e 1 a n d s e t s t i m e r l t o z e r o , t h e r e b y a c t i v a t i n g t h e t i m e r . T h e a u t o m a t o n t h e n e n t e r s C o m p o s i t e 1 a n d t r a n s i t i o n s t o t h e s t a t e W a i t . T h e a u t o m a t o n c a n n o t l e a v e W a i t b e f o r e t i m e r l h a s t h e v a l u e o f a t l e a s t t w o ( d u e t o t h e g u a r d [ t i m e r l Z 2 ] o n t h e o u t g o i n g t r a n s i t i o n ) , b u t t h e a u t o m a t o n c a n l e g a l l y r e m a i n i n W a i t o n l y a s l o n g a s t h e v a l u e o f t i m e r l i s l e s s t h a n o r e q u a l t o fi v e ( o t h e r w i s e t h e s t a t e ’ s t i m e i n v a r i a n t t i m e r l S 5 w i l l b e v i o l a t e d ) . R e c a l l ( S e c t i o n 2 . 3 . 3 ) t h a t t i m e r l w i l l b e i n c r e m e n t e d s y n c h r o n o u s l y w i t h e v e r y t i c k o f t h e e x t e r n a l d i s c r e t e c l o c k . T h e r e f o r e , t h e a u t o m a t o n w i l l c o n t i n u o u s l y e n t e r a n d l e a v e t h e s t a t e P r o c e s s ( w h i l e a l l o w i n g a n y w h e r e f r o m t w o t o fi v e t i m e t i c k s t o p a s s b e t w e e n c o n s e c u t i v e e n t r a n c e s ) a n d t r a n s i t i o n b a c k t o W a i t , t h e r e b y r e s e t t i n g t h e t i m e r t o z e r o , u n t i l i t r e c e i v e s t h e m e s s a g e s t o p ( ) . U p o n r e c e p t i o n o f 3 4 m e s s a g e s t o p ( ) , t h e a u t o m a t o n e x i t s C o m p o s i t e 1 a n d t r a n s i t i o n s t o t h e s t a t e E n d . T h i s t r a n s i t i o n s e t s t i m e r l t o — 1 , t h u s d e a c t i v a t i n g t h e t i m e r . F o r m a l i z a t i o n T o e n a b l e t h e u s e o f a d i g i t a l — c l o c k m o d e l f o r t i m i n g , w e e x t e n d e d t h e o r i g i n a l U M L f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k s e m a n t i c s [ 1 4 6 ] t o m a p t h e t i m i n g i n f o r m a t i o n i n t h e U M L d i a g r a m t o s e v e r a l P r o m e l a c o n s t r u c t s t h a t w e r e p r e v i o u s l y n o t i n c l u d e d i n t h e U M L f o r m a l i z a t i o n . A l l e x t e n s i o n s t o t h e f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k w e r e l i m i t e d t o t h e U M L f o r m a l i z a t i o n r u l e s a n d t h e r e s u l t i n g P r o m e l a m o d e l s g e n e r a t e d f r o m U M L d i a g r a m s ; n o c h a n g e s w e r e m a d e t o t h e S p i n t o o l . 8 T h e r e f o r e , o u r a p p r o a c h c a n b e u s e d w i t h c u r r e n t a n d f u t u r e v e r s i o n s o f t h e S p i n m o d e l c h e c k e r . T h e g e n e r a l i d e a i s t o u s e a T i m e r p r o c e s s i n P r o m e l a t o i m p l e m e n t t h e e x t e r n a l d i s c r e t e c l o c k , a n d g l o b a l i n t e g e r v a r i a b l e s t o i m p l e m e n t t i m e r s ( i . e . , t h o s e a t t r i b u t e s o f t y p e t i m e r d e fi n e d i n t h e U M L c l a s s d i a g r a m ) . T h e P r o m e l a s p e c i fi c a t i o n d e r i v e d f r o m a g i v e n U M L c l a s s a l s o i n c l u d e s a n i m p l i c i t b o o l e a n v a r i a b l e t i m e r w a i t , r e s e t t o z e r o b y t h e T i m e r p r o c e s s a t e v e r y t i m e t i c k , t h a t i s u s e d t o i m p l e m e n t t i m e i n v a r i a n t s i n t h e s p e c i fi c a t i o n d e r i v e d f r o m t h e U M L c l a s s ’ s c o r r e s p o n d i n g s t a t e d i a g r a m . I f a t i m e i n v a r i a n t w i l l n o t b e v i o l a t e d i n t h e n e x t t i m e t i c k , t h e n t h e s t a t e d i a g r a m m a y l e t o n e t i m e t i c k p a s s w h i l e r e m a i n i n g i n i t s c u r r e n t s t a t e . T h i s e f f e c t i s a c h i e v e d i n P r o m e l a b y s e t t i n g t h e U M L c l a s s ’ s v a r i a b l e t i m e r w a i t t o o n e a n d w a i t i n g f o r t h e T i m e r p r o c e s s t o r e s e t i t t o z e r o . E v e n t u a l l y , a l l p r o c e s s e s w i l l s t o p e x e c u t i n g d u e t o a l l t i m e r w a i t v a r i a b l e s b e i n g s e t t o o n e . I f n o s t a t e m e n t s a r e e x e c u t a b l e i n a n y a c t i v e p r o c e s s e s , t h e n S p i n s e t s a g l o b a l v a r i a b l e c a l l e d t i m e o u t t o t r u e . T h e t i m e o u t v a r i a b l e a c t i v a t e s t h e T i m e r p r o c e s s , w h i c h t h e n s y n c h r o n o u s l y i n c r e m e n t s a l l n o n — n e g a t i v e t i m e r v a r i a b l e s ( i . e . , a l l a c t i v e t i m e r s ) a n d r e s e t s t h e t i m e r w a i t v a r i a b l e s 8 T h e m o d i fi e d f o r m a l i z a t i o n r u l e s c a n b e f o u n d i n [ 1 1 4 ] . 3 5 o f a l l p r o c e s s e s , t h e r e b y a l l o w i n g t h e s y s t e m t o c o n t i n u e e x e c u t i o n i f t r a n s i t i o n s h a v e b e c o m e e n a b l e d . O u r f o r m a l i z a t i o n a p p r o a c h e n a b l e s u s t o a d d r e s s t h e p r e s e n c e o f z e n o c y c l e s i n a r e a l - t i m e s y s t e m m o d e l . I n a z e n o c y c l e , 9 a n u n b o u n d e d n u m b e r o f s t e p s o c c u r w i t h i n a b o u n d e d i n t e r v a l o f t i m e ( i . e . , a s i n g l e t i m e t i c k ) . T h e r e f o r e , s u c h a s p e c i fi c a t i o n w o u l d v i o l a t e t h e fi n i t e v a r i a b i l i t y p r i n c i p l e d e s c r i b e d i n S e c t i o n 2 . 2 . T h e p r e s e n c e o f z e n o c y c l e s i n t h e s y s t e m c a n b e a d d r e s s e d i n t w o w a y s : F i r s t , t h e m o d e l c a n b e v e r i fi e d f o r f r e e d o m f r o m z e n o c y c l e s b y m o d e l c h e c k i n g f o r a d h e r e n c e t o t h e f o l l o w i n g L T L p r o p e r t y : D ( O ( t i m e o u t ) ) [ 3 4 ] . T h i s L T L p r o p e r t y s t a t e s t h a t t h e r e i s a l w a y s e v e n t u a l l y t h e b o o l e a n v a r i a b l e t i m e o u t h a v i n g t h e v a l u e t r u e a n d , t h e r e f o r e , o u r T i m e r p e r f o r m i n g a t i m e t i c k . I f a v i o l a t i o n o f t h e p r o p e r t y i s u n c o v e r e d , t h e n a c y c l e e x i s t s i n t h e s t a t e s p a c e o f t h e s y s t e m m o d e l i n w h i c h n o t i m e t i c k s o c c u r , i . e . , a z e n o c y c l e . I f t h e m o d e l c o n t a i n s z e n o c y c l e s , t h e n i t s h o u l d b e m o d i fi e d t o r e m o v e t h e s e c y c l e s . A l t e r n a t i v e l y , s i n c e z e n o c y c l e s a r e d e g e n e r a t e b e h a v i o r s t h a t c a n n o t o c c u r i n r e a l s y s t e m s , s u c h c y c l e s c a n b e i g n o r e d w h e n a n a l y z i n g a p r o p e r t y . I n o r d e r t o r e s t r i c t a p r o p e r t y ( t t o t r a c e s o f s y s t e m b e h a v i o r t h a t a r e f r e e f r o m z e n o c y c l e s , t h e f o l l o w i n g L T L p r o p e r t y i s u s e d : ( C l ( < > ( t i m e o u t ) ) ) - + d ) . T h i s L T L p r o p e r t y e n s u r e s t h a t d ) i s o n l y m o d e l c h e c k e d f o r t r a c e s o n w h i c h t i m e o u t a l w a y s e v e n t u a l l y h a s t h e v a l u e t r u e , i . e . , n o n - z e n o c y c l e s . 2 . 4 P a t t e r n s T h i s s e c t i o n i n t r o d u c e s p a t t e r n b a s i c s a n d d e s c r i b e s t h r e e t y p e s o f p a t t e r n s t h a t s e r v e a s f o u n d a t i o n s o f t h e w o r k p r e s e n t e d i n t h i s d i s s e r t a t i o n : d e s i g n p a t t e r n s [ 7 7 ] , s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s [ 6 2 ] , a n d r e q u i r e m e n t s p a t t e r n s [ 1 1 4 , 1 1 9 ] . 9 T h e t e r m z e n o c y c l e r e f e r s t o t h e d i c h o t o m y p a r a d o x b y Z e n o o f E l e a . 3 6 2 . 4 . 1 P a t t e r n B a s i c s I n o r d e r t o d e s i g n r e u s a b l e o b j e c t - o r i e n t e d s o f t w a r e , e x p e r t d e s i g n e r s c o m m o n l y u s e s o l u t i o n s h e l p f u l t o t h e m i n t h e p a s t t o a d e q u a t e l y a d d r e s s p r o b l e m s [ 7 7 ] . S i n c e t h e s e s o l u t i o n s a r e u s e d s e v e r a l t i m e s , t h e y e n a b l e t h e d i s c o v e r y o f r e c u r r i n g p a t t e r n s o f d e s i g n . T h e t e r m p a t t e r n w a s e s t a b l i s h e d b y A l e x a n d e r [ 1 1 ] i n h i s b o o k A P a t t e r n L a n g u a g e : “ E a c h p a t t e r n d e s c r i b e s a p r o b l e m w h i c h o c c u r s o v e r a n d o v e r a g a i n i n o u r e n v i r o n m e n t a n d t h e n d e s c r i b e s t h e c o r e o f t h e s o l u t i o n t o t h a t p r o b l e m , i n s u c h a w a y t h a t y o u c a n u s e t h i s s o l u t i o n a m i l l i o n t i m e s o v e r , w i t h o u t e v e r d o i n g i t i n t h e s a m e w a y t w i c e . ” C h r i s t o p h e r A l e x a n d e r , 1 9 7 7 [ 1 1 ] A l t h o u g h h e w a s d e s c r i b i n g p a t t e r n s i n b u i l d i n g s a n d t o w n s , h i s a s s e s s m e n t a l s o a p p l i e s t o s o f t w a r e d e v e l o p m e n t . 2 . 4 . 2 C a p t u r i n g a n d C l a s s i f y i n g D e s i g n P a t t e r n s D u r i n g t h e p a s t d e c a d e , d e s i g n p a t t e r n s [ 7 7 ] h a v e d e v e I O p e d i n t o a n i m p o r t a n t t o p i c i n t h e o b j e c t - o r i e n t e d c o m m u n i t y a n d c o n s i d e r a b l e e f f o r t h a s b e e n e x p e n d e d o n d e v e l o p i n g p a t t e r n s . O n e c o n t i n u i n g c h a l l e n g e i n t h e d e v e l o p m e n t o f s o f t w a r e i s l e a r n i n g h o w t o e f f e c t i v e l y t r a n s f e r k n o w l e d g e a b o u t a p r o j e c t , a s i t e v o l v e s , i n a f o r m t h a t i s e a s i l y u n d e r s t o o d a n d c a n b e u s e d f o r f u t u r e s y s t e m s . I n g e n e r a l , a d e s i g n p a t t e r n c o m p r i s e s f o u r m a j o r e l e m e n t s [ 7 7 ] : 0 P a t t e r n N a m e : W o r d s u s e d f o r t h e d e s c r i p t i o n o f t h e p r o b l e m a l o n g w i t h i t s r e s o l u t i o n s a n d e f f e c t s . 3 7 e P r o b l e m : I n f o r m a t i o n u s e d t o d e t e r m i n e w h e n t h e a p p l i c a t i o n o f p a t t e r n s s h o u l d b e c o n s i d e r e d , a l o n g w i t h a . c l a r i f i c a t i o n o f t h e i r o b j e c t i v e s a n d i t s c o n - t e x t . 0 S o l u t i o n : D e s c r i p t i o n o f t h e e l e m e n t s o f t h e p a t t e r n , h o w t h e y r e l a t e , t a s k s a n d c o l l a b o r a t i o n s . 0 C o n s e q u e n c e s : R e s u l t s o f t h e a p p l i c a t i o n o f t h e p a t t e r n , t h e o u t c o m e s a n d t h e t r a d e — o f f s . I t i s i m p o r t a n t t o fi n d a r e p r e s e n t a t i v e n a m e f o r a p a t t e r n a s t h e n a m e e n h a n c e s t h e d e s i g n v o c a b u l a r y , t h u s m a k i n g i t p o s s i b l e f o r d e v e l o p e r s t o c o m m u n i c a t e a t a h i g h e r l e v e l o f a b s t r a c t i o n . A d e s i g n p a t t e r n c o n s i s t s o f a d e s c r i p t i o n t h a t e n a b l e s t h e r e a d e r t o u n d e r s t a n d t h e c o n t e x t i n w h i c h t h e p a t t e r n m a y b e a p p l i e d . S i n c e d e s i g n p a t t e r n s a r e u s e d f o r a p a r t i c u l a r p r o b l e m , t h e y c a n n o t b e e n c o d e d a n d r e u s e d d i r e c t l y b e c a u s e t h e y a r e n o t c o n c r e t e d e s i g n s , s u c h a s l i n k e d l i s t s o r c o m p l e x d o m a i n - s p e c i fi c d e s i g n s u s e d f o r a n e n t i r e a p p l i c a t i o n o r s u b s y s t e m . T h e i m p l e m e n t a t i o n o f d e s i g n p a t t e r n s i s g e n e r a l l y d o n e i n o b j e c t - o r i e n t e d p r o g r a m m i n g l a n g u a g e s ( e . g . , C + + o r J a v a ) , i n s t e a d o f p r o c e d u r a l l a n g u a g e s ( e . g . , P A S C A L o r C ) . A c l e a r a n d c o n c i s e d e s c r i p t i o n i s n e e d e d t o a d d c o m p l e m e n t a r y i n f o r m a t i o n t o w h a t i s c a p t u r e d b y t h e g r a p h i c a l r e p r e s e n t a t i o n o f c l a s s e s , o b j e c t s , a n d m e s s a g e s . F o r r e u s e p u r p o s e s , d e c i s i o n a l t e r n a t i v e s a n d t r a d e - o f f s a r e a s i m p o r t a n t a s c o n c r e t e e x a m p l e s . T h e s e a r e t h e r e a s o n s t h a t a t y p i c a l t e m p l a t e - b a s e d d e s c r i p t i o n c o n t a i n s a v a r i e t y o f v i e w s t h a t i l l u s t r a t e t h e c o n t e x t o f t h e p a t t e r n , a l o n g w i t h t h e d e t a i l s o f t h e i m p l e m e n t a t i o n . E x a m p l e d e s i g n p a t t e r n s c a n b e f o u n d i n [ 7 7 ] . F o r e x a m p l e , t h e O b s e r v e r d e s i g n p a t t e r n d e s c r i b e s a t e c h n i q u e t o m a i n t a i n c o n s i s t e n c y b e t w e e n r e l a t e d o b j e c t s . T h e k e y o b j e c t s i n t h e p a t t e r n a r e s u b j e c t a n d o b s e r v e r . O b s e r v e r s 3 8 d e p e n d o n a s u b j e c t t o s e n d a n o t i fi c a t i o n w h e n t h e s t a t e o f t h e s u b j e c t c h a n g e s . O b s e r v e r s r e g i s t e r w i t h s u b j e c t s i n o r d e r t o r e c e i v e s u c h n o t i fi c a t i o n s . O n c e t h e p r o c e s s o f w r i t i n g d o w n d e s i g n p a t t e r n s i s d e v e l o p e d , i t i s n e c e s s a r y t o l o c a t e a m e a n s t o r e g i s t e r t h e p a t t e r n s i n a r e p o s i t o r y . P u r p o s e a n d s c o p e a r e t h e t w o c r i t e r i a c o m m o n l y u s e d t o c l a s s i f y d e s i g n p a t t e r n s . P u r p o s e p r o v i d e s a d e s c r i p t i o n o f w h a t a p a t t e r n d o e s a n d d e t e r m i n e s i f t h e p a t t e r n i s o f c r e a t i o n a l , s t r u c t u r a l , o r b e h a v i o r a l n a t u r e . C r e a t i o n a l p a t t e r n s d e s c r i b e p a t t e r n s f o r o b j e c t c r e a t i o n , s t r u c t u r a l p a t t e r n s r e l a t e t o t h e c o m p o s i t i o n o f c l a s s e s a n d o b j e c t s , a n d b e h a v i o r a l p a t t e r n s d e p i c t t h e m e t h o d o f i n t e r a c t i o n a n d d i s t r i b u t e r e s p o n s i b i l i t y o f c l a s s e s o r o b j e c t s . I n c o n t r a s t , s c o p e s p e c i fi e s i f t h e p a t t e r n a p p l i e s m o s t l y t o c l a s s e s o r o b j e c t s [ 7 7 ] . D e s i g n P a t t e r n A p p l i c a t i o n D e s i g n p a t t e r n s c a n b e u s e d t o r e s o l v e a v a r i e t y o f p r o b l e m s e n c o u n t e r e d b y a s o f t w a r e d e s i g n e r . S y s t e m d e c o m p o s i t i o n i n t o o b j e c t s i s a f o r m i d a b l e c h a l l e n g e i n s o f t w a r e d e v e l o p m e n t . D e s i g n p a t t e r n s f a c i l i t a t e t h e i d e n t i fi c a t i o n o f a b s t r a c t i o n s a n d s u g g e s t c a n d i d a t e o b j e c t s t o c a p t u r e t h e s e a b s t r a c t i o n s . I n a d d i t i o n , t h e y p r o v i d e a d e s c r i p t i o n o f t h e a p p r o p r i a t e o b j e c t g r a n u l a r i t y a l o n g w i t h s p e c i f y i n g t h e a p p r o p r i a t e i n t e r f a c e s f o r o b j e c t s . S o m e d e s i g n p a t t e r n c a t a l o g u e s h a v e b e e n p u b l i s h e d i n b o o k s [ 5 7 , 6 0 , 7 7 ] , w h i l e o t h e r p a t t e r n c a t a l o g u e s c a n b e f o u n d o n t h e I n t e r n e t [ 6 7 , 2 0 2 ] . A c a n d i d a t e p a t t e r n m u s t b e e x a m i n e d t h o r o u g h l y i f t h e p a t t e r n i s t o b e a p p l i e d i n a p r o d u c t i v e m a n n e r . I f a d e s i g n p a t t e r n i s u s e d w i t h o u t b e i n g f u l l y u n d e r s t o o d , t h e n i t w i l l n o t b e o f p r o d u c t i v e u s e a n d m a y p o t e n t i a l l y i n c r e a s e t h e c o m p l e x i t y o f t h e s y s t e m a s w e l l a s h a v i n g n e g a t i v e i m p a c t o n t h e p e r f o r m a n c e . T h e r e f o r e , d e s i g n p a t t e r n s s h o u l d o n l y b e u s e d w h e n t h e fl e x i b i l i t y t h e p a t t e r n p r o v i d e s i s r e a l l y n e e d e d . T h e C o n s e q u e n c e s fi e l d i n a p a t t e r n f u r t h e r e v a l u a t e s a p a t t e r n ’ s b e n e fi t s a n d l i a b i l i t i e s b y d e s c r i b i n g i n d e t a i l w h a t c h a n g e s t o e x p e c t w h e n a p a t t e r n i s a p p l i e d . 3 9 2 . 4 . 3 S p e c i fi c a t i o n P a t t e r n s D w y e r e t a l . [ 6 2 ] d e s c r i b e s e v e r a l p a t t e r n s a p p l i c a b l e t o s o f t w a r e p r o p e r t i e s f o r s p e c i fi c a t i o n s w r i t t e n i n d i f f e r e n t f o r m a l i s m s , s u c h a s L T L [ 1 4 1 ] , C T L [ 4 6 ] , G I L [ 1 7 5 ] , a n d q u a n t i fi e d r e g u l a r e x p r e s s i o n s ( Q R E ) [ 1 6 1 ] . F i g u r e 2 . 1 1 s h o w s t h e c l a s s i fi c a t i o n o f s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s b y D w y e r e t a l . S p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s a r e c a t e g o r i z e d i n t o t w o m a j o r g r o u p s : o c c u r r e n c e p a t t e r n s a n d o r d e r p a t t e r n s . O c c u r r e n c e p a t t e r n s ( A b s e n c e , U n i v e r s a l i t y , E x i s t e n c e , B o u n d e d E x i s t e n c e ) a r e r e l a t e d t o t h e o c c u r r e n c e / a b s e n c e o f e v e n t s / s t a t e s , w h i l e o r d e r p a t t e r n s ( P r e c e d e n c e , R e s p o n s e , P r e c e d e n c e C h a i n , R e - s p o n s e C h a i n , C o n s t r a i n e d C h a i n ) a r e c o n c e r n e d w i t h t h e o r d e r i n w h i c h e v e n t s / s t a t e s o c c u r [ 6 2 ] . 1 0 W h i l e a g i v e n s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n m a y h a v e s e v e r a l s c o p e s o f a p p l i c a - b i l i t y ( e . g . , g l o b a l l y , b e f o r e a n e v e n t / s t a t e o c c u r s , a f t e r a n e v e n t / s t a t e o c c u r s ) , t h e o r i g i n a l s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s d o n o t i n c l u d e t i m i n g i n f o r m a t i o n . H e n c e f o r t h , w e r e - f e r t o t h e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s b y D w y e r e t a l . a s q u a l i t a t i v e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s , a s t h e y s p e c i f y q u a l i t a t i v e p r o p e r t i e s t h a t a r e n o t a m e n a b l e t o q u a n t i t a t i v e r e a s o n i n g a b o u t t i m e . 2 . 4 . 4 R e q u i r e m e n t s P a t t e r n s P r e v i o u s l y , w e i d e n t i fi e d a n u m b e r o f r e q u i r e m e n t s p a t t e r n s [ 1 1 4 , 1 1 9 ] a n d d e - s c r i b e d t h e m u s i n g a t e m p l a t e s i m i l a r t o t h e o r i g i n a l d e s i g n p a t t e r n t e m p l a t e [ 7 7 ] . M o d i fi c a t i o n s t o t h e d e s i g n p a t t e r n t e m p l a t e i n c l u d e e x t e n d i n g t h e o r i g i n a l d e s i g n p a t t e r n t e m p l a t e w i t h C o n s t r a i n t s a n d B e h a v i o r fi e l d s t h a t c o n t a i n s p e c i fi c a t i o n - p a t t e r n — b a s e d [ 6 2 ] r e p r e s e n t a t i o n s o f p r o p e r t i e s o f i n t e r e s t , a n d s e q u e n c e a n d s t a t e d i a g r a m s t h a t i l l u s t r a t e s a m p l e b e h a v i o r , r e s p e c t i v e l y . U s i n g t h i s t e m p l a t e , w e i d e n - t i fi e d s e v e r a l p a t t e r n s t o d e s c r i b e r e q u i r e m e n t s f o r m a j o r e l e m e n t s o f a n e m b e d d e d s y s t e m a n d d e s c r i b e d t h e i r a p p l i c a t i o n [ 1 1 4 , 1 1 6 , 1 1 8 , 1 1 9 ] . T a b l e 2 . 1 g i v e s a l i s t o f 1 0 N o t e t h a t t h e P r e c e d e n c e C h a i n p a t t e r n s , R e s p o n s e C h a i n p a t t e r n s , a n d C o n s t r a i n e d C h a i n p a t t e r n f r o m D w y e r ’ s s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s a r e n o t c l o s e d u n d e r s t u t t e r i n g [ 4 4 ] . T h e r e f o r e , t h e s e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s s h o u l d n o t b e u s e d f o r m o d e l c h e c k i n g w i t h p a r t i a l o r d e r r e d u c t i o n . 4 0 S p e c i f i c a t i o n P a t t e r n / \ O c c u r r e n c e U n i v e r s a l i t y E x i s t e n c e B o u n d e d A b s e n c e E x i s t e n c e O r d e r R e s p o n s e R e s p o n s e ” W m ” C h a l n 1 - 2 C h a i n 2 - 1 P r e c e d e n c e P r e c e d e n c e P ' e c e d e n c e C h a i n 1 - 2 C h a i n 2 4 C o n s t r a i n e d C h a i n 1 - 2 F i g u r e 2 . 1 1 : C l a s s i fi c a t i o n o f t h e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s b y D w y e r e t a l . [ 6 2 ] t h e r e q u i r e m e n t s p a t t e r n s t h a t w e r e i d e n t i fi e d , i n c l u d i n g a b r i e f d e s c r i p t i o n o f e a c h p a t t e r n . T h e c o m p l e t e s e t o f r e q u i r e m e n t s p a t t e r n s a n d t h e i r f u l l d e s c r i p t i o n s c a n b e f o u n d i n [ 1 1 4 ] . T h e r e q u i r e m e n t s p a t t e r n s s e r v e a s a f o u n d a t i o n f o r t h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s p r e s e n t e d i n t h i s d i s s e r t a t i o n . H o w e v e r , t h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n r e p o s i t o r y d i f f e r s f r o m t h e p r e v i o u s l y p r e s e n t e d r e q u i r e m e n t s p a t t e r n r e p o s i t o r y a s f o l l o w s : 0 T h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s w e r e m o d i fi e d a c c o r d i n g t o f e e d b a c k r e c e i v e d f r o m u s e r s a n d i n d u s t r i a l c o l l a b o r a t o r s . F o r e x a m p l e , t h e s t r u c t u r e a n d f u n c t i o n a l i t y d e s c r i b e d i n t h e F a u l t H a n d l e r r e q u i r e m e n t s p a t t e r n w a s s p l i t i n t o a D e t e c t o r - C o r r e c t o r a n d 3 . F a u l t H a n d l e r o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n . T h e D e t e c t o r - C o r r e c t o r o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n a d d r e s s e s l o c a l f a u l t h a n d l i n g i s s u e s , w h i l e t h e F a u l t H a n d l e r f o c u s e s o n g l o b a l f a u l t h a n d l i n g c o n c e r n s . 4 1 A c t u a t o r S e n s o r : H o w t o s p e c i f y v a r i o u s k i n d s o f s e n s o r s a n d a c t u a t o r s a n d t h e i r r e l a t i o n s h i p s t o a c o n - t r o l l e r i n a n e m b e d d e d s y s t e m . C o n t r o l l e r D e c o m p o s e : H o w t o d e c o m p o s e a n e m b e d d e d s y s t e m i n t o d i f f e r e n t c o m p o n e n t s a c c o r d i n g t o t h e i r r e — s p o n s i b i l i t i e s . A c t u a t i o n - M o n i t o r : H o w t o i n c r e a s e s a f e t y a n d r e l i a b i l i t y b y m o n - i t o r i n g a c t u a t o r b e h a v i o r f o r e r r o r s . F a u l t H a n d l e r : H o w t o i n t e g r a t e a f a u l t . h a n d l e r i n t o a n e m - b e d d e d s y s t e m . C o m m u n i c a t i o n : H o w t o a r r a n g e c o m m u n i c a t i o n b e t w e e n t w o c o m p o n e n t s . D e t e c t o r - C o r r e c t o r : H o w t o m o n i t o r a d e v i c e o r s y s t e m c o n d i t i o n s a n d i n i t i a t e c o r r e c t i v e a c t i o n ( s ) i f a v i o l a t i o n i s f o u n d . E x a m i n e r : H o w t o m o n i t o r a d e v i c e a n d s t o r e o c c u r r i n g e r r o r s . U s e r I n t e r f a c e : H o w t o s p e c i f y t h e o b j e c t m o d e l o f a u s e r i n - t e r f a c e . A l a s k : H o w t o r e d u c e t h e b u r d e n p l a c e d o n t h e c o m - p u t i n g c o m p o n e n t w h e n m a n y s e n s o r s a n d a c — t u a t o r s a r e p r e s e n t , t h e v a l u e s o f w h i c h n e e d t o b e s o r t e d o r fi l t e r e d i n t o s i n g l e v a l u e s f o r t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t . M o d e r a t o r : H o w t o p r o v i d e a n i n t e r f a c e t o s u p p o r t d e c o u - p l i n g o f c o m p l e x s u b s y s t e m s . T a b l e 2 . 1 : L i s t o f r e q u i r e m e n t s p a t t e r n s f o r e m b e d d e d s y s t e m s [ 1 1 4 , 1 1 9 ] 4 2 0 R e q u i r e m e n t s p a t t e r n s t h a t a d d r e s s d e s i g n - r e l a t e d i s s u e s ( a s c l a s s i fi e d b y t h e d e v e l o p m e n t p r o c e s s e s f o r e m b e d d e d s y s t e m s p r e s e n t e d i n S e c t i o n 2 . 1 ) w e r e r e m o v e d . F o r e x a m p l e , t h e M a s k a n d M o d e r a t o r r e q u i r e m e n t s p a t t e r n s h a v e b e e n r e m o v e d , s i n c e t h e y w e r e i d e n t i fi e d a s b e i n g m o r e c l o s e l y r e l a t e d t o d e s i g n t h a n t o o b j e c t a n a l y s i s . 0 T h e r e m a i n i n g a n a l y s i s p a t t e r n s w e r e m o d i fi e d t o e n h a n c e t h e i n t e g r a t i o n w i t h t h e d e v e l o p m e n t p r o c e s s e s p r e s e n t e d i n S e c t i o n 2 . 1 . F o r e x a m p l e , t h e C o m - m u n i c a t i o n r e q u i r e m e n t s p a t t e r n h a s b e e n a b s t r a c t e d i n t o t h e C o m m u n i c a t i o n L i n k o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n . I n c o n t r a s t t o t h e C o m m u n i c a t i o n r e q u i r e m e n t s p a t t e r n , t h e C o m m u n i c a t i o n L i n k o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n i s n o t c o n c e r n e d w i t h t h e s e r v i c e r e d u n d a n c y a s p e c t s , s i n c e R O P E S [ 5 7 ] c o n s i d e r s t h e s e a s p e c t s a s d e s i g n a n d n o t a n a l y s i s - r e l a t e d . o T h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s a r e m o r e a b s t r a c t t h a n t h e r e q u i r e m e n t s p a t t e r n s a n d , t h e r e f o r e , a n o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n m a y r e p l a c e s e v e r a l r e q u i r e m e n t s p a t t e r n s . F o r e x a m p l e , t h e D e t e c t o r - C o r r e c t o r o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n c o m - b i n e s t h e s t r u c t u r e a n d b e h a v i o r d e s c r i b e d i n t h e W a t c h d o g , E x a m i n e r , a n d A c t u a t i o n - M o n i t o r r e q u i r e m e n t s p a t t e r n s . 0 I n c o n t r a s t t o r e q u i r e m e n t s p a t t e r n s , o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s a r e a l s o a p p l i - c a b l e t o d i s t r i b u t e d e m b e d d e d s y s t e m s . F o r e x a m p l e , o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s s u p p o r t t h e m o d e l i n g a n d a n a l y s i s o f s e v e r a l c o n c u r r e n t a n d d i s t r i b u t e d t a s k s , a n d d i s c u s s i m p o r t a n t d i f f e r e n c e s b e t w e e n c e n t r a l i z e d a n d d i s t r i b u t e d e m b e d - d e d s y s t e m s , s u c h a s f a u l t h a n d l i n g m e c h a n i s m s . 0 T h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s i n c o r p o r a t e r e a l - t i m e i n f o r m a t i o n i n t o t h e t e m - p l a t e s f o r U M L m o d e l s o f e m b e d d e d s y s t e m s u s i n g t h e r e a l - t i m e U M L e x - t e n s i o n s , w h i c h m a y t h e n b e a n a l y z e d u s i n g t h e e x t e n d e d U M L f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k ( p r e s e n t e d i n S e c t i o n 2 . 3 ) . 4 3 o T h e t e m p o r a l l o g i c t e m p l a t e s i n t h e C o n s t r a i n t s fi e l d o f t h e r e q u i r e m e n t s p a t - t e r n s h a v e b e e n r e p l a c e d w i t h n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t i e s u s i n g o u r s t r u c t u r e d n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t y s p e c i f i c a t i o n a p p r o a c h [ 1 2 0 , 1 2 2 ] . T h i s m o d i fi c a t i o n s u p p o r t s m o r e fl e x i b i l i t y i n t h e u s e o f t h e p r o p e r t y t e m p l a t e s , s i n c e t h e n a t u r a l l a n g u a g e s e n t e n c e s c a n b e m a p p e d t o s e v e r a l t e m p o r a l l o g i c s , a n d f a c i l i t a t e s t h e u n d e r s t a n d a b i l i t y o f t h e c o n s t r a i n t s . I n a d d i t i o n , i f d u r i n g t h e e v o l u t i o n o f a s y s t e m m o d e l a p r o p e r t y n e e d s t o b e r e fi n e d , t h e n t h i s r e fi n e m e n t c a n o f t e n b e d o n e b y m o d i f y i n g t h e s c o p e o f a n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t y . F i n a l l y , t h e n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t i e s a l s o s u p p o r t t h e i n c l u s i o n o f r e a l - t i m e i n f o r m a t i o n f o r t h e s p e c i fi c a t i o n o f r e a l - t i m e p r o p e r t i e s . 4 4 C h a p t e r 3 R e a l - t i m e S p e c i fi c a t i o n P a t t e r n s T h i s c h a p t e r d e s c r i b e s a c o l l e c t i o n o f r e a l - t i m e s p e c i f i c a t i o n p a t t e r n s t h a t w e h a v e d e v e l o p e d t o s p e c i f y t i m i n g - b a s e d p r o p e r t i e s . W e o v e r v i e w t h e r e a l - t i m e s p e c - i fi c a t i o n p a t t e r n s u n c o v e r e d t h u s f a r , c l a s s i f y o u r p a t t e r n s y s t e m , a n d d e s c r i b e t h e t e m p l a t e u s e d t o c a p t u r e t h e p a t t e r n s . I n a d d i t i o n , w e p r e s e n t a n e x a m p l e r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n , t h e B o u n d e d I n v a r i a n c e p a t t e r n , a n d d e s c r i b e h o w w e v a l i d a t e d o u r a p p r o a c h b y a p p l y i n g i t t o a n e x a m p l e f r o m t h e a u t o m o t i v e i n d u s t r y . O u r p a t t e r n s a r e s i m i l a r i n s t y l e t o t h e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s b y D w y e r e t a l . [ 6 2 ] , w h i c h h a v e s h o w n t o b e a n e f f e c t i v e m e a n s f o r f a c i l i t a t i n g t h e s p e c i fi c a t i o n o f f o r m a l p r o p e r t i e s [ 5 1 , 6 1 , 8 9 , 1 0 3 , 1 5 0 , 1 9 8 ] . 3 . 1 R e a l - t i m e S p e c i fi c a t i o n P a t t e r n s T h i s s e c t i o n g i v e s a n o v e r v i e w o f t h e r e a l — t i m e s p e c i fi c a t i t i n p a t t e r n s u n c o v e r e d t h u s f a r a n d o f f e r s a c l a s s i fi c a t i o n o f o u r p a t t e r n s . I n a d d i t i o n , w e d e s c r i b e o u r p a t t e r n t e m p l a t e a n d g i v e a n e x a m p l e r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n , t h e B o u n d e d I n v a r i a n c e p a t t e r n . T h e c o m p l e t e s e t o f s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s m a y b e f o u n d i n A p p e n d i x A . W e d o n o t c l a i m o u r r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s y s t e m t o b e c o m p l e t e ; t h e p a t t e r n s r e p r e s e n t c o m m o n l y o c c u r r i n g t y p e s o f r e a l - t i m e p r o p e r t i e s f o u n d i n s e v e r a l 4 5 r e q u i r e m e n t s d o c u m e n t s f o r a p p l i a n c e s a n d a u t o m o t i v e e m b e d d e d s y s t e m s a p p l i c a - t i o n s . A n a n a l y s i s o f r e q u i r e m e n t s d o c u m e n t s f r o m d i f f e r e n t d o m a i n s m a y l e a d t o a d d i t i o n a l o r d i f f e r e n t s e t s o f r e c u r r i n g p r o p e r t i e s . I n a d d i t i o n , d u e t o t h e s e l e c t e d t e m p o r a l l o g i c s , c e r t a i n p r o p e r t i e s a r e n o t e x p r e s s i b l e , e . g . , p r o p e r t i e s t h a t o n l y a p p l y t o o n e p a t h o f e x e c u t i o n ( M T L a n d R T G I L f o r m u l a e a r e a l w a y s u n i v e r s a l l y q u a n t i fi e d ) o r c e r t a i n p r o p e r t i e s w i t h s t r i c t t i m i n g c o n s t r a i n t s ( d u e t o t h e l i m i t e d e x p r e s s i v e n e s s o f t h e l e n p r e d i c a t e i n R T G I L ) . S e l e c t i n g a d i f f e r e n t s e t o f t e m p o r a l l o g i c s m a y l e a d t o a d i f f e r e n t s e t o f s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s . 3 . 1 . 1 P a t t e r n R e p o s i t o r y a n d C l a s s i fi c a t i o n W e c o l l e c t e d 1 0 5 r e a l - t i m e s y s t e m r e q u i r e m e n t s f r o m 8 r e q u i r e m e n t s d o c u m e n t s f o r e m b e d d e d s y s t e m s , p r o v i d e d b y i n d u s t r i a l c o l l a b o r a t o r s , f r o m t h e h o u s e h o l d a p - p l i a n c e d o m a i n ( s u c h a s a n a i r c o n d i t i o n i n g u n i t a n d a d r y e r ) a n d t h e a u t o m o t i v e d o m a i n ( s u c h a s a n A B S s y s t e m a n d a n e l e c t r o n i c a l l y c o n t r o l l e d s t e e r i n g s y s t e m ) . T h e s e r e q u i r e m e n t s w e r e a n a l y z e d a n d g e n e r a l i z e d i n t o s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s . F o c u s - i n g o n r e c u r r i n g p r o p e r t i e s t h a t c a n b e s p e c i f i e d u s i n g M T L [ 1 6 , 1 2 6 ] , T C T L [ 1 4 ] , a n d R T G I L [ 1 7 6 ] , w e i d e n t i fi e d t h r e e g e n e r a l c a t e g o r i e s o f r e a l - t i m e p r o p e r t i e s : 1 . D u r a t i o n : R e a l — t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s t h a t p l a c e b o u n d s o n t h e d u r a t i o n o f a n o c c u r r e n c e . 2 . P e r i o d i c : R e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s t h a t s p e c i f y p e r i o d i c a l l y r e c u r r i n g p r o p e r t i e s . 3 . R e a l - t i m e O r d e r : R e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s t h a t p l a c e t i m e b o u n d s o n t h e o r d e r o f t w o o c c u r r e n c e s . T h e r e a l - t i m e s p e c i f i c a t i r m p a t t e r n s y s t e m w a s c l a s s i f i e d a c c o r d i n g t o t h e s e t h r e e c a t e g o r i e s . 4 6 S c o p e s u s e d i n D w y e r e t a l . ’ s s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s ( i . e . , “ G l o b a l l y ” , “ B e f o r e R ” , “ A f t e r Q ” , “ B e t w e e n Q a n d R ” , “ A f t e r Q u n t i l R ” ) a r e a l s o a p p l i c a b l e t o o u r r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s . I n a d d i t i o n t o t h e s c o p e s b y D w y e r e t a l . , w e a l s o i n t r o d u c e t h r e e a d d i t i o n a l s c o p e s : “ I n t h e p r e s e n c e o f F ” , “ I n t h e a b s e n c e o f F ” , a n d “ F r o m w h e n F n e v e r h o l d s ” . A l l e i g h t s c o p e s c a n b e s e e n i n F i g u r e 3 . 1 . I n f o r m a l l y , t h e s c o p e “ G l o b a l l y ” d e n o t e s t h a t t h e p r o p e r t y h a s t o h o l d o v e r t h e e n t i r e s t a t e s e q u e n c e , “ B e f o r e R ” d e n o t e s t h a t t h e p r o p e r t y h a s t o h o l d o n a s t a t e s e q u e n c e b e f o r e a s t a t e R i s r e a c h e d , “ A f t e r Q ” d e n o t e s t h a t t h e p r o p e r t y h a s t o h o l d i n a s t a t e Q a n d h e n c e f o r t h , “ B e t w e e n Q a n d R ” d e n o t e s t h a t t h e p r o p e r t y h a s t o h o l d i n e v e r y i n t e r v a l c o n s t r u c t e d w i t h s t a t e Q a s i t s l e f t e n d p o i n t a n d t h e n e x t s t a t e h a v i n g a s u c c e s s o r R a s i t s r i g h t e n d p o i n t , a n d “ A f t e r Q u n t i l R ” d e n o t e s t h e s a m e a s t h e “ B e t w e e n Q a n d R ” w i t h t h e e x c e p t i o n t h a t t h e i n t e r v a l m a y b e u n b o u n d e d a t i t s r i g h t e n d p o i n t ( b e c a u s e n o s t a t e R o c c u r s i n t h e f u t u r e a n y m o r e ) . T h e s c o p e “ I n t h e p r e s e n c e o f F ” r e q u i r e s t h a t a p r o p e r t y o n l y h o l d s o n a s t a t e s e q u e n c e i n w h i c h F h o l d s a t l e a s t o n c e . A n a l o g o u s l y , t h e s c o p e “ I n t h e a b s e n c e o f F ” r e q u i r e s a p r o p e r t y o n l y t o h o l d o n a s t a t e s e q u e n c e w h e r e F n e v e r h o l d s . F o r e x a m p l e , a p r o p e r t y w i t h t h i s s c o p e d o e s n o t a p p l y t o t h e s t a t e s e q u e n c e p r e s e n t e d i n F i g u r e 3 . 1 , s i n c e t h e s t a t e s e q u e n c e c o n t a i n s o c c u r r e n c e s o f F . F i n a l l y , t h e s c o p e “ F r o m w h e n F n e v e r h o l d s ” r e q u i r e s a p r o p e r t y o n l y t o h o l d o n s t a t e s o f a s t a t e s e q u e n c e i n w h i c h F d o e s n o t c u r r e n t l y h o l d n o r i n a n y f u t u r e s t a t e . T h e t h r e e a d d i t i o n a l s c o p e s a r e u s e f u l f o r s p e c i f y i n g p r o p e r t i e s o f f a u l t - t o l e r a n t s y s t e m s , i . e . , f a i l s a f e , n o n - m a s k i n g , a n d m a s k i n g f a u l t - t o l e r a n t s y s t e m s [ 2 2 ] . I n a f a i l s a f e f a u l t - t o l e r a n t s y s t e m , l i v e n e s s a n d s a f e t y p r o p e r t i e s n e e d t o b e s a t i s fi e d o n l y i n t h e a b s e n c e o f f a u l t s , w h i l e i n t h e p r e s e n c e o f f a u l t s , o n l y s a f e t y p r o p e r t i e s n e e d t o b e s a t i s fi e d . I n a n o n - m a s k i n g f a u l t - t o l e r a n t s y s t e m , a s y s t e m c a n v i o l a t e i t s s a f e t y p r o p e r t i e s i n t h e p r e s e n c e o f f a u l t s , b u t a f t e r f a u l t s h a v e s t o p p e d o c c u r r i n g , t h e s y s t e m i s e x p e c t e d t o e v e n t u a l l y r e c o v e r a n d a d h e r e t o i t s s p e c i fi c a t i o n . F i n a l l y , 4 7 o F n f r e F o v 8 ) m e r W h h o e l n d s F ‘ ‘ - L - . ” F : t i r - : : . : § : g : - _ : , _ : . ; - . - - : : * ' . . a + ‘ - _ ; i . > } S t a t e f 5 * f 9 9 * 3 9 . > 1 ) G l o b a l l y { 7 2 : 5 - : 5 ; . - ; - . : - — - 7 : } 2 ) B e f o r e R 3 ) A f t e r Q 4 ) B e t w e e n Q a n d R 5 ) A f t e r Q u n t i l R 6 ) I n t h e p r e s e n c e o f F 7 ) I n t h e a b s e n c e F i g u r e 3 . 1 : S p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s c o p e s a m a s k i n g f a u l t - t o l e r a n t s y s t e m m u s t e v e n t u a l l y r e c o v e r i f p e r t u r b e d b y f a u l t s , w h i l e g u a r a n t e e i n g i t s s a f e t y d u r i n g r e c o v e r y . A n a l o g o u s l y , w e s p e c i f y p r o p e r t i e s e x p e c t e d t o o n l y h o l d i n t h e a b s e n c e o f f a u l t s , s u c h a s l i v e n e s s p r o p e r t i e s o f f a i l s a f e f a u l t — t o l e r a n t s y s t e m s , u s i n g t h e s c o p e “ I n t h e a b s e n c e o f F ” , w h e r e F d e n o t e s a p r o p o s i t i o n t h a t h o l d s w h e n t h e s y s t e m i s i n a s t a t e t h a t i n d i c a t e s t h e o c c u r r e n c e o f a f a u l t . W e u s e t h e s c o p e “ F r o m w h e n F n e v e r h o l d s ” f o r p r o p e r t i e s o f m a s k i n g a n d n o n - m a s k i n g f a u l t - t o l e r a n t s y s t e m s t o l i m i t t h e p r o p e r t i e s t o s i t u a t i o n s t h a t f a u l t s h a v e s t o p p e d o c c u r r i n g . F i n a l l y , t h e s c o p e “ I n t h e p r e s e n c e o f F ” i s u s e f u l t o s p e c i f y c o n s t r a i n t s t o w h i c h t h e s y s t e m i s e x p e c t e d t o a d h e r e i n t h e p r e s e n c e o f f a u l t s . 4 8 4 3 . 1 . 2 P a t t e r n O v e r v i e w T h u s f a r , w e h a v e u n c o v e r e d fi v e r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s t o s p e c i f y c o m - m o n l y o c c u r r i n g r e a l - t i m e p r o p e r t i e s i n M T L , T C T L , a n d R T G I L : 1 . M i n i m u m D u r a t i o n : D u r a t i o n C a t e g o r y D e s c r i b e s t h e m i n i m u m a m o u n t o f t i m e a s t a t e f o r m u l a h a s t o h o l d o n c e i t b e c o m e s t r u e . 2 . M a x i m u m D u r a t i o n : D u r a t i o n C a t e g o r y C a p t u r e s t h a t a s t a t e f o r m u l a a l w a y s h o l d s f o r l e s s t h a n a s p e c i fi e d a m o u n t o f t i m e . 3 . P e r i o d i c O c c u r r e n c e : P e r i o d i c C a t e g o r y D e n o t e s t h e a m o u n t o f t i m e i n w h i c h a s t a t e f o r m u l a h a s t o h o l d a t l e a s t o n c e . 4 . B o u n d e d R e s p o n s e : R e a l - t i m e O r d e r C a t e g o r y R e s t r i c t s t h e m a x i m u m a m o u n t o f t i m e t h a t p a s s e s a f t e r a s t a t e f o r m u l a h o l d s u n t i l a n o t h e r s t a t e f o r m u l a b e c o m e s t r u e . 5 . B o u n d e d I n v a r i a n c e : R e a l - t i m e O r d e r C a t e g o r y S p e c i fi e s t h e . a m o u n t o f t i m e a s t a t e f o r m u l a m u s t h o l d o n c e . a n o t h e r s t a t e f o r m u l a i s s a t i s fi e d . F i g u r e 3 . 2 s h o w s o u r c l a s s i fi c a t i o n o f s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s , c o m p r i s i n g o u r r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s s y s t e m a n d t h e q u a l i t a t i v e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s y s t e m b y D w y e r e t a l . ( i n t h e s h a d e d b o x ) . O u t o f t h e 1 0 5 r e a l - t i m e r e q u i r e m e n t s e x t r a c t e d f r o m t h e 8 r e q u i r e m e n t s d o c - u m e n t s , 8 5 r e q u i r e m e n t s m a t c h e d o n e o f t h e r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s . T h e r e s u l t s o f o u r s u r v e y c a n b e f o u n d i n T a b l e 3 . 1 . W e o n l y i n c l u d e t h e s c o p e s i n t r o - d u c e d b y D w y e r e t a l . i n t h i s t a b l e a n d t h e s c o p e s “ I n t h e p r e s e n c e o f F ” , “ I n t h e 4 9 d e d e s n o n p u e s m o e i B r R t e - d l r a O e R e m l t - l a e R : [ i - : s e 1 a [ 2 n e o n p i . r s a a R e h C i ' _ ] [ * — _ e d c e n d e n t u s o i x B E i ' e v l t a t l l a u Q - a c y r . fi b l i e a s . n y s o w t i e a D t l C 5 0 F i g u r e 3 . 2 : S p e c i fi c a t i o n p a t t e r n c l a s s i fi c a t i o n P a t t e r n S p e c i fi c a t i o n . _ . . _ _ _ _ . _ . — . _ _ _ — _ — . — _ _ _ . _ — , _ . U n i v e r s a l i t y I . — [ P r e c e d e n c e R e s p o n s e _ [ 1 . ] E x i s t . . . _ [ P r e c e d e n c e C h a i n 1 - 2 P r e c e d e n c e ‘ C h a i n 2 - 1 C o n s t r a i n e d . ‘ C h a l n 1 - 2 D u r a t i o n P e r l o d i c P e r i o d i c O c c u r r e n c e M l n l m u m D u r a t i o n M l x l m u m D u r a t i o n B o u n d e d I n v a r i a n c e a b s e n c e o f F ” , a n d “ F r o m w h e n F n e v e r h o l d s ” a r e n o t i n c l u d e d i n t h e l i s t , s i n c e n o r e a l — t i m e r e q u i r e m e n t s i n t h e 8 r e q u i r e m e n t s d o c u m e n t s i n o u r s u r v e y m a t c h e d a n y o f t h e s e s c o p e s . H o w e v e r , i n s e v e r a l c a s e s t u d i e s o f m o d e l i n g a n d a n a l y z i n g c o n c e p - t u a l U M L m o d e l s , w e h a v e u s e d t h e s e s c o p e s t o r e fi n e s y s t e m p r o p e r t i e s a s a s y s t e m e v o l v e s a n d i s a u g m e n t e d w i t h f a u l t d e t e c t i o n a n d c o r r e c t i o n c a p a b i l i t i e s . T h e s e s u b t l e t i e s a r e c o m m o n l y n o t a d d r e s s e d i n t h e h i g h - l e v e l d e s c r i p t i o n o f r e q u i r e m e n t s d o c u m e n t s . T h e r e f o r e , n o s p e c i fi c a t i o n s t h a t u s e t h e s c o p e s “ I n t h e p r e s e n c e o f F ” , “ I n t h e a b s e n c e o f F ” , a n d “ F r o m w h e n F n e v e r h o l d s ” w e r e u n c o v e r e d i n t h e a n a - l y z e d r e q u i r e m e n t s d o c u m e n t s . I n a d d i t i o n , w e d i d n o t i d e n t i f y a n y p r o p e r t i e s t h a t u s e t h e “ B e f o r e R ” s c o p e . H o w e v e r , w e i n c l u d e t h i s s c o p e i n t h e t a b l e , s i n c e i t w a s i n t r o d u c e d b y D w y e r e t a l . a n d t h e a b s e n c e o f a p r o p e r t y u s i n g t h i s s c o p e i s e x p e c t e d t o b e a p e c u l i a r i t y o f t h e s e l e c t e d r e q u i r e m e n t s d o c u m e n t s . 1 P a t t e r n s G l o b a l l y B e f o r e A f t e r B e t w e e n A f t . - u n t i l T o t a l M i n i m u m D u r a t i o n 1 6 O 0 O 9 2 5 M a x i m u m D u r a t i o n 1 7 0 0 0 . 1 1 8 P e r i o d i c O c c u r r e n c e 7 0 7 1 8 2 3 B o u n d e d R e s p o n s e 9 0 0 0 0 9 B o u n d e d I n v a r i a n c e 1 0 0 0 0 O 1 0 [ T o t a l | 5 9 l 0 1 7 1 1 l 1 8 1 1 8 5 J T a b l e 3 . 1 : R e s u l t s o f r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s u r v e y T a b l e 3 . 1 s h o w s t h a t t h e M i n i m u m D u r a t i o n s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n m a t c h e d t h e m o s t r e q u i r e m e n t s p e c i fi c a t i o n s , f o l l o w e d b y t h e P e r i o d i c O c c u r r e n c e , M i n i m u m D u — r a t i o n , B o u n d e d I n v a r i a n c e , a n d B o u n d e d R e s p o n s e p a t t e r n s . T h i s o b s e r v a t i o n m a y b e d u e t o t h e s e l e c t e d a u t o m o t i v e a n d h o u s e h o l d a p p l i a n c e d o m a i n s , a n d m a y n o t h o l d f o r o t h e r d o m a i n s . S i m i l a r t o t h e s u r v e y r e s u l t s r e p o r t e d b y D w y e r e t a l . [ 6 2 ] , t h e v a s t m a j o r i t y o f r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n i n s t a n c e s a l s o u s e s t h e “ G l o b a l l y ” 1 I n t h e i r s u r v e y [ 6 2 ] , D w y e r e t a l . a l s o r e p o r t e d o n l y f e w o c c u r r e n c e s o f p r o p e r t i e s u s i n g t h e s c o p e “ B e f o r e R ” . I n f a c t , t h e “ B e f o r e R ” s c o p e h a s t h e l o w e s t n u m b e r o f o c c u r r e n c e s w h e n c o m p a r e d t o t h e s c o p e s “ G l o b a l l y ” , “ A f t e r Q ” , “ B e t w e e n Q a n d R , a n d “ A f t e r Q u n t i l R ” . 5 1 s c o p e , w h i l e a l l t h e o t h e r s c o p e s c o m b i n e d o n l y a c c o u n t f o r a s m a l l p o r t i o n o f t h e s p e c i fi c a t i r m s . T a b l e 3 . 2 l i s t s e x a m p l e r e q u i r e m e n t s f r o m t h e 8 r e q u i r e m e n t s d o c u m e n t s t h a t . c a n b e c a p t u r e d b y t h e r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s . F o r a n e n g i n e s t a r t e r s y s - t e m , w e s h o w t h e a p p l i c a b i l i t y o f t h e M i n i m u m D u r a t i o n , M a x i m u m D u r a t i o n , a n d B o u n d e d I n v a r i a n c e r e a l — t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s . I n t e r m s o f t h e r e q u i r e m e n t s o f a n A B S s y s t e m , w e s h o w h o w t h e P e r i o d i c O c c u r r e n c e a n d B o u n d e d R e s p o n s e r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s c a n b e a p p l i e d . - - - - - - - - “ 7 , . . - - 1 : . : . — - - . - ' - a r r - . 1 " ; - r v v : : , - . . - » J . r u n - n 2 T : _ . ; . g ; _ ; . 1 - — - v _ - # . - - i - . e . . t r . - _ _ ' . = i - r g = . r n . . = , _ . . _ . _ , _ _ . _ . . _ ~ 3 , . { “ 5 3 9 e r - P 3 3 5 ? - . - _ _ - , - P e t i t e : E n g r a v e r } . - . - - - - . , _ . : M i n i m u m E n g i n e s t a r t e r s y s t e m : ' T h e s y s t e m h a s a m i n i m u m ' o f f ' p e r i o d o f 1 2 0 s e c o n d s b e f o r e D u r a t i o n D u r a t i o n i t r e e n t e r s t h e c r a n k i n g m o d e . " [ M a x i m u m I E n g i n e s t a r t e r s y s t e m : ' T h e s y s t e m c a n o n l y o p e r a t e i n e n g i n e c r a n k i n g m o d e f o r n o D u r a t i o n l o n g e r t h a n 1 0 s e c o n d s a t o n e t i m e . " P e r i o d i c P e r l o d i c A B S s y s t e m : ' T h e A B S c o n t r o l l e r c h e c k s f o r w h e e l s k i d d i n g e v e r y 1 0 m i l l i s e c o n d s . ‘ O c c u r r e n c e B o u n d e d A B S s y s t e m : ' F r o m d i r e c t c l i e n t i n p u t . d e t e c t i o n o f a n d r e s p o n s e t o r a p i d d e c e l e r a t i o n R e a l - t i m e R e s p o n s e m u s t o c c u r w i t h i n 0 . 0 1 5 s e c o n d s . " . O r d e r B o u n d e d I E n g i n e s t a r t e r s y s t e m : ' I f E r r o r 5 0 2 i s s e n t t o t h e D r i v e r I n f o r m a t i o n S y s t e m . t h e n t h e I n v a r i a n c e b r a k i n g s y s t e m i s i n h i b i t e d f o r 1 0 s e c o n d s . " T a b l e 3 . 2 : R e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n o v e r v i e w 3 . 1 . 3 P a t t e r n T e m p l a t e a n d E x a m p l e I n o r d e r t o c a p t u r e o u r s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s , w e u s e t h e t e m p l a t e p r o v i d e d b y D w y e r e t a l . [ 6 2 ] , w h i c h i s a v a r i a t i o n o f t h e d e s i g n p a t t e r n t e m p l a t e d e v e l o p e d b y G a m m a e t a l . [ 7 7 ] ; s e e F i g u r e 3 . 3 f o r t h e t e m p l a t e . A n e x a m p l e r e a l — t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n i s g i v e n i n F i g u r e 3 . 4 , t h e B o u n d e d I n v a r i a n c e p a t t e r n . F o r b r e v i t y , w e o n l y p r e s e n t a n e l i d e d v e r s i o n o f t h e p a t t e r n , w h e r e w e l i s t o n l y t w o o f t h e e i g h t R T G I L s p e c i fi c a t i o n s . T h e c o m p l e t e d e s c r i p t i o n s o f a l l r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s c a n b e f o u n d i n A p p e n d i x A . P a t t e r n N a m e a n d C l a s s i fi c a t i o n : T h e p a t t e r n n a m e s e r v e s a s a h a n - d l e f o r t h e p a t t e r n ’ s u s e a n d d e s c r i b e s t h e n a t u r e o f t h e p a t t e r n . T h e c l a s s i fi c a t i o n d e n o t e s i f t h e p a t t e r n b e l o n g s t o t h e d u r a t i o n , p e r i o d i c , o r r e a l - t i m e o r d e r c a t e g o r y . P a t t e r n I n t e n t : A s h o r t d e s c r i p t i o n o f p r o p e r t i e s f o r w h i c h t h e p a t t e r n i s a p p l i c a b l e . T h i s fi e l d a l s o d e s c r i b e s i s s u e s a d e v e l o p e r n e e d s t o b e a w a r e o f f o r a p a t t e r n a p p l i c a t i o n t o b e s u c c e s s f u l . R e a l - t i m e T e m p o r a l L o g i c M a p p i n g s : C o n t a i n s m a p p i n g s o f t h e p a t t e r n t o ( 1 ) M T L , ( 2 ) T C T L , a n d ( 3 ) R T G I L f o r e a c h o f t h e e i g h t p o s s i b l e s c o p e s . E x a m p l e s a n d K n o w n U s e s : G i v e s e x a m p l e i n s t a n t i a t i o n s o f t h e p a t - t e r n a n d d e s c r i b e s c o m m o n s i t u a t i o n s w h e r e t h e p a t t e r n i s u s e f u l i n r e a l - w o r l d s c e n a r i o s . R e l a t i o n s h i p s : D e s c r i b e s r e l a t i o n s t o o t h e r q u a l i t a t i v e a s w e l l a s r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s . A d d i t i o n a l l y , t h i s fi e l d c o n t a i n s i n f o r - m a t i o n a b o u t o t h e r c o m m o n l y u s e d p r o p e r t i e s a n d t e c h n i q u e s t h a t a r e r e l a t e d t o t h i s p a t t e r n . F i g u r e 3 . 3 : R e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n t e m p l a t e 3 . 2 A n a l y z i n g t h e R e a l - t i m e S p e c i fi c a t i o n P a t - t e r n s U s i n g S p i n T h e m o d e l c h e c k e r S p i n [ 1 0 3 ] c a n o n l y v e r i f y L T L f o r m u l a e a n d d o e s n o t o f f e r a n y s u p p o r t f o r a n a l y z i n g p r o p e r t i e s e x p r e s s e d i n a n y r e a l - t i m e t e m p o r a l l o g i c . I n o r d e r t o b e a b l e t o a n a l y z e i n s t a n c e s o f o u r r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s , t h i s s e c t i o n d e s c r i b e s h o w w e a u g m e n t t h e v e r i fi c a t i o n c a p a b i l i t i e s o f t h e m o d e l c h e c k e r S p i n . 5 3 0 P a t t e r n N a m e a n d C l a s s i fi c a t i o n B o u n d e d I n v a r i a n c e : R e a l - t i m e O r d e r C a t e g o r y 0 P a t t e r n I n t e n t T h e B o u n d e d I n v a r i a n c e p a t t e r n i s u s e d t o s p e c i f y t h a t . a . s t a t e f o r m u l a S c o n t i n u o u s l y h o l d s f o r c u n i t s o f t i m e o n c e s o m e o t h e r s t a t e f o r m u l a P h o l d s . T h e p a t t e r n c a n a l s o b e u s e d t o d e s c r i b e t h e a b s e n c e o f a n o c c u r r e n c e b y r e p l a c i n g S w i t h — . S _ N o t e t h a t a s c o p e b o u n d a r y c a n n o t i n t e r r u p t t h e o c c u r r e n c e o f S f o r c t i m e u n i t ( s ) i n o r d e r f o r t h e p r o p e r t y t o b e s a t i s f i e d . 0 E x a m p l e M a p p i n g s — M T L : G l o b a l l y : [ K P — ¢ D S C S ) B e f o r e R : O R - + ( ( P — + U S A S A - R ) ) U R ) A f t e r Q : E l m - ‘ U M P - + U g C S D ) B e t w e e n Q a n d R : C l ( ( Q A p i t A O R ) — r ( ( P - v C l _ < C ( S A - 1 R ) ) U 3 ) ) A f t e r Q u n t i l R : [ 3 ( ( 0 A p R ) — . ( ( P - + D S J S A p 1 0 ) W ‘ R ) ) I n t h e p r e s e n c e o f F : O F — . ( C K ? — » 8 5 0 8 ) ) I n t h e a b s e n c e o f F : C K - i F ) - ~ ( C K ? — - » D g C S D F r o m w h e n F n e v e r h o l d s : [ : l ( ( P — — + [ 1 5 6 8 ) V ( O F ) ) ~ T C T L : G l o b a l l y : A G ( P — - r A G S C S ) B e f o r e R : A U ? — > A G S C ( ( S A - R ) V A G ( - R ) ) ) W R ] A f t e r Q : r a m _ . A G ( P — » A G S C S D B e t w e e n Q a n d R : A G ( ( Q A o f ! ) — — > A [ ( P — s A G S C U S A - I R ) V A G ( - R ) ) ) W R I ) A f t e r Q u n t i l R : A G ( ( Q A - I R ) - » A U P — * A G < C ( S A p 1 0 ) W R I ) I n t h e p r e s e n c e o f F : A G ( P — + A G S C ( S V A G ( p F ) ) ) — A A G C F _ . A G ( P — ~ A G S C S D I n t h e a b s e n c e o f F : A I A G ( P — r ( A G S J S V A F F ) ) ) W F ] F r o m w h e n F n e v e r h o l d s : A G ( P _ . ( A G § C ( S V A F F ) ) ) - R T G I L : [ - l L I o - c n - N \ i ‘ [ ' 1 l f 1 — 1 \ L I _ I I L 1 — 1 I F “ - ' - > l p A I . . . . . . . . ~ _ , [ a l c - - - - . | > S P E : % , _ _ _ _ _ _ _ _ D I l e n ( c , 1 ' n f ) : 1 ( a ) G l o b a l l y l e n ( c , i n f ) J ( b ) F r o m w h e n F n e v e r h o l d s ( D u e t o s p a c e c o n s t r a i n t s . w e o n l y s h o w t h e R T G I L f o r m u l a e f o r t h e s c o p e s “ G l o b a l l y ” i n F i g - u r e ( a ) a n d “ F r o m w h e n F n e v e r h o l d s " i n F i g u r e ( b ) . T h e c o m p l e t e s e t o f R T G I L p r o p e r t i e s f o r t h e B o u n d e d I n v a r i a n c e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n c a n b e f o u n d i n A p p e n d i x A 5 ) . 0 E x a m p l e s a n d K n o w n U s e s E m b e d d e d s y s t e m s o f t e n i n h i b i t c e r t a i n a c t i o n s i n r e s p o n s e t o o t h e r o c c u r r e n c e s . F o r e x a m p l e , i n c a s e o f s o m e e r r o r p e r f o r m i n g a n o p e r a t i o n , t h e s a m e o p e r a t i o n i s u s u a l l y p r o h i b i t e d f o r a c e r t a i n a m o u n t o f t i m e . 0 R e l a t i o n s h i p s A g l o b a l l y - s c o p e d i n s t a n c e o f t h i s p a t t e r n i s p r e s e n t e d i n [ 9 8 ] . T h e p a t t e r n i s r e l a t e d t o t h e B o u n d e d R e s p o n s e r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n t h a t s p e c i fi e s a t i m e - b o u n d e d c a u s e - e f f e c t r e l a t i o n . T h e U n i v e r s a l i t y p a t t e r n b y D w y e r e t a l . [ 6 2 ] w i t h s c o p e “ A f t e r Q " r e p r e s e n t s a n u n t i m e d v e r s i o n o f t h e B o u n d e d I n v a r i a n c e p a t t e r n . A n o t h e r q u a l i t a t i v e a n d u n s c o p e d i n s t a n c e . o f t h i s p a t t e r n i s t h e s o - c a l l c d M a i n t a i n g o a l d e fi n i t i o n p a t t e r n b y D a r i m o n t a n d v a n L a m s w e e r d e [ 5 5 ] . F i g u r e 3 . 4 : B o u n d e d I n v a r i a n c e r e a l — t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n 3 . 2 . 1 A n a l y z i n g L T L P r o p e r t i e s L T L f o r m u l a e a r e v e r i f i e d b y S p i n u s i n g a s o — c a l l c d n e v e r c l a i m , w h i c h i s a t e x t - b a s e d r e p r e s e n t a t i o n o f a n o n - d e t e r m i n i s t i c B i i c h i a u t o m a t o n [ 2 0 3 ] m a t c h i n g b e h a v i o r t h a t i s n e v e r t o b e o b s e r v e d i n a m o d e l [ 1 0 3 ] . T h e r e f o r e , i f b e h a v i o r i s f o u n d m a t c h i n g t h e n e v e r c l a i m , a p r o p e r t y i s b e i n g v i o l a t e d . T h e n e v e r c l a i m p r o c e s s i s e x e c u t e d i n l o c k s t e p w i t h t h e r e m a i n d e r o f t h e s y s t e m , s i n c e n o a s s u m p t i o n s c a n b e m a d e a b o u t t h e r e l a t i v e s p e e d o f p r o c e s s e s . I n o r d e r t o v e r i f y L T L f o r m u l a e , S p i n i n c l u d e s a n a l g o r i t h m t h a t t r a n s l a t e s L T L f o r m u l a e t o a n o n - d e t e r m i n i s t i c B i i c h i a u t o m a t o n [ 8 1 ] . S i n c e a n e v e r c l a i m m a t c h e s b e h a v i o r t h a t s h o u l d n e v e r o c c u r , L T L f o r m u l a e a r e fi r s t n e g a t e d b e f o r e b e i n g t r a n s l a t e d . I f a r u n i s o b s e r v e d i n t h e s y s t e m t h a t m a t c h e s t h e n e v e r c l a i m , t h e n S p i n s t o p s t h e v e r i fi c a t i o n a n d p r o v i d e s t h e r u n a s a n e r r o r t r a c e . 3 . 2 . 2 A n a l y z i n g M T L P r o p e r t i e s T h e a l g o r i t h m u s e d b y S p i n t o c o n v e r t L T L p r o p e r t i e s t o n o n - d e t e r m i n i s t i c B i i c h i a u t o m a t a [ 8 1 ] u s e s a . t a b l e a u c o n s t r u c t i o n t e c h n i q u e f o r t h e n e g a t i o n n o r m a l f o r m o f a n L T L f o r m u l a . A s i m i l a r a l g o r i t h m t h a t c o n v e r t s M T L f o r m u l a e t o t i m e d a u - t o m a t a [ 1 4 ] i s d e s c r i b e d i n [ 1 8 5 ] . H o w e v e r , t h e o u t l i n e d a l g o r i t h m s b o t h h a v e a m a j o r d r a w b a c k ; b o t h m a y g e n e r a t e a l a r g e B i i c h i o r t i m e d a u t o m a t a f o r L T L a n d M T L p r o p e r t i e s , r e s p e c t i v e l y . S i n c e S p i n n e e d s t o c r e a t e t h e p r o d u c t o f t h e n e v e r c l a i m a n d t h e s y s t e m m o d e l t o v e r i f y a p r o p e r t y , t h e s i z e o f t h e a u t o m a t o n g r e a t l y i m p a c t s t h e t i m e a n d s p a c e r e q u i r e m e n t s f o r t h e v e r i f i c a t i o n o f a d h e r e n c e t o a p r o p e r t y [ 1 0 3 ] . S e v e r a l o p t i m i z a t i o n s h a v e b e e n i n t e g r a t e d i n t o S p i n 3 . 4 a n d l a t e r v e r s i o n s t o r e d u c e t h e s i z e o f t h e g e n e r a t e d B i i c h i a u t o m a t a [ 6 6 ] . I n a d d i t i o n , o t h e r t o o l s e x i s t , s u c h a s L T L Z B A [ 7 9 ] , t h a t e m p l o y m o r e a d v a n c e d o p t i m i z a t i o n t e c h n i q u e s t o f u r t h e r r e d u c e t h e s i z e o f t h e g e n e r a t e d a u t o m a t a . T o i l l u s t r a t e t h e p e r f o r m a n c e o f t h e s e t o o l s , w e c o m p a r e d t h e s i z e o f t h e B i i c h i a u t o m a t a g e n e r a t e d b y t h e d i f f e r e n t t r a n s l a t i o n t o o l s f o r t h e f o l l o w i n g L T L f o r m u l a e : 0 — ' ( E l ( P — + 0 8 ) ) T h i s L T L f o r m u l a i s t h e c o m p l e m e n t o f t h e g l o b a l l y - s c o p e d L T L i n s t a n c e o f t h e R e s p o n s e p a t t e r n b y D w y e r e t a l . [ 6 2 ] . o - 1 ( - i P W ( P W ( " 1 P W ( P W [ I I - 1 P M » T h i s L T L f o r m u l a i s t h e c o m p l e m e n t o f t h e g l o b a l l y - s c o p e d L T L i n s t a n c e o f t h e B o u n d e d E x i s t e n c e p a t t e r n b y D w y e r e t a l . [ 6 2 ] . . s ( E l ( ( Q / \ a n ) — > ( ( P v ( ~ 1 P W ( E X P / \ — ~ R ) v R ) ) ) W R ) ) ) T h e L T L f o r m u l a w a s o b t a i n e d b y r e p l a c i n g t h e b o u n d e d o p e r a t o r s w i t h t h e i r u n b o u n d e d c o u n t e r p a r t i n t h e c o m p l e m e n t o f t h e M T L f o r m u l a o f t h e M i n i m u m D u r a t i o n p a t t e r n w i t h s c o p e A f t e r Q u n t i l R . T h e r e s u l t s o f t h e c o m p a r i s o n c a n b e f o u n d i n T a b l e 3 . 3 a n d i l l u s t r a t e s t h e d i f f e r e n c e s i n s i z e f o r t h e n e v e r c l a i m a u t o m a t a g e n e r a t e d b y S p i n 3 . 2 . 4 , S p i n 4 . 2 . 5 , a n d L T L Z B A . W h i l e f o r t h e R e s p o n s e p a t t e r n i n s t a n c e s a l l t o o l s c r e a t e t h e s a m e a u t o m a t o n , o n l y L T L 2 B A i s a b l e t o c r e a t e a n a u t o m a t o n f o r t h e B o u n d e d E x i s t e n c e p a t t e r n , w h i l e b o t h v e r s i o n s o f S p i n d o n o t t e r m i n a t e a f t e r s e v e r a l m i n u t e s o f C P U t i m e a n d u s i n g 1 0 2 4 M B o f R A M . T h e c o m p l e x i t y o f t h e a u t o m a t o n f o r t h e u n t i m e d M i n i m u m D u r a t i o n p a t t e r n i n s t a n c e g e n e r a t e d b y L T L 2 B A i s c o n s i d e r a b l y l e s s t h a n t h e a u t o m a t a g e n e r a t e d b y t h e t w o v e r s i o n s o f S p i n . S u b s e q u e n t l y , t i m e a n d s p a c e c o m p l e x i t y f o r v e r i f y i n g t h e L T L 2 B A n e v e r c l a i m o f t h e M i n i m u m D u r a t i o n p a t t e r n c a n b e e x p e c t e d t o b e c o n s i d e r a b l y l e s s . S i n c e t h e a f o r e m e n t i o n e d a l g o r i t h m f o r t r a n s l a t i n g M T L f o r m u l a e t o t i m e d a u - t o m a t a [ 1 8 5 ] i s u s i n g a n a p p r o a c h s i m i l a r t o t h e a l g o r i t h m f o r S p i n 3 . 2 . 4 [ 8 1 ] , t h e s i z e o f a t i m e d a u t o m a t a f o r a n M T L p r o p e r t y w o u l d b e c o m p a r a b l e i n s i z e t o t h e a u t o m a t a c r e a t e d b y t h e S p i n 3 . 2 . 4 a l g o r i t h m f o r t h e u n t i m e d L T L p r o p e r t y . A s a c o n s e q u e n c e , t h e v e r i fi c a t i o n o f t h e M T L p r o p e r t i e s f o r s o m e o f o u r r e a l - t i m e s p e c - i f i c a t i o n p a t t e r n s w o u l d s u f f e r f r o m u n n e c e s s a r i l y l a r g e c o m p l e x i t y . H o w e v e r , t h e 5 6 P r o p e r t y L T L T r a n s l a t o r S t a t e s T r a n s i t i o n s A c c e p t i n g S t a t e s S p i n 3 . 2 . 4 2 3 1 R e s p o n s e S p i n 4 . 2 . 5 2 3 1 L T L 2 B A 2 3 1 B o u n d e d S p i n 3 ' 2 ' 4 - _ — E x i s t e n c e S p 1 n 4 ' 2 5 - - - L T L 2 B A 6 1 1 1 ( U n t i m e d ) S p i n 3 . 2 . 4 7 2 7 2 4 2 0 M i n i m u m S p i n 4 . 2 . 5 3 5 1 1 0 7 D u r a t i o n L T L 2 B A 5 1 0 1 T a b l e 3 . 3 : C o m p a r i s o n o f B i i c h i a u t o m a t a s i z e s g e n e r a t e d b y d i f f e r e n t L T L t r a n s l a t o r s o p t i m i z a t i o n s p e r f o r m e d b y m o r e r e c e n t v e r s i o n s o f S p i n [ 6 6 ] a n d L T L 2 B A [ 7 9 ] a r e c o m p l e x a n d c a n n o t b e d i r e c t l y a p p l i e d t o t i m e d a u t o m a t a . S i n c e t h e d e v e l o p m e n t o f a n e f f i c i e n t M T L - t o - t i m e d a u t o m a t a t r a n s l a t i o n a l g o r i t h m l i e s o u t s i d e t h e s c o p e o f t h i s w o r k , w e c h o s e a d i f f e r e n t a p p r o a c h t o a n a l y z e o u r r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s w i t h o u r d i g i t a l - c l o c k m o d e l i n S p i n : W e d e c i d e d t o m a n u a l l y e x t e n d t h e a u t o m a t a g e n e r a t e d b y L T L 2 B A w i t h t i m i n g - r e l a t e d s t a t e m e n t s t h a t a r e u s e d t o a n a l y z e a r e a l - t i m e p r o p e r t y . M o r e s p e c i fi c a l l y , w e e x t e n d t h e a u t o m a t a w i t h c l o c k r e s e t s a n d c l o c k e v a l u a t i o n s t o i n c l u d e t i m i n g - d e p e n d e n t b e h a v i o r . F o r e x a m p l e , f o r c o n v e r t i n g a n u n t i m e d c a u s e — e f f e c t p r o p e r t y i n t o a r e a l — t i m e p r o p e r t y , w e e x t e n d t h e a u t o m a t a s o t h a t i t r e s e t s a c l o c k w h e n t h e c a u s e o c c u r s a n d c h e c k s u p o n o c c u r r e n c e o f t h e e f f e c t w h e t h e r t h e e f f e c t h a s o c c u r r e d w i t h i n t h e r e q u i r e d r e a l - t i m e c o n s t r a i n t . O u r p r o c e s s f o r c o n v e r t i n g a n M T L p r o p e r t y t o a t i m i n g - e n a b l e d n e v e r c l a i m c a n b e f o u n d i n F i g u r e 3 . 5 . T h e p r o c e s s c o n s i s t s o f t h r e e s t e p s , i n w h i c h fi r s t t h e b o u n d e d r e a l - t i m e o p e r a t o r s a r e r e m o v e d f r o m t h e M T L f o r m u l a ( a p r o c e s s t e r m e d u n t i m i n g ) , t h e c o m p l e m e n t a r y n e v e r c l a i m a u t o m a t o n i s c r e a t e d , a n d t h e n e v e r c l a i m a u t o m a - t o n i s a u g m e n t e d t o o b t a i n a t i m i n g — e n a b l e d n e v e r c l a i m . I n t u r n , t h e a p p l i c a t i o n o f t h e p r o c e s s t o t h e B o u n d e d I n v a r i a n c e p a t t e r n i s d e s c r i b e d ( t h e m o d i fi c a t i o n s t o t h e r e m a i n i n g r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s c a n b e f o u n d i n A p p e n d i x B ) . S t a t e m e n t s 5 7 t h a t w e r e a d d e d t o t h e a u t o m a t a a r e u n d e r l i n e d . P l e a s e n o t e t h a t w e o n l y S h o w t h e m o d i fi c a t i o n s f o r t h e p a t t e r n w i t h s c o p e “ G l o b a l l y ” , t h e a u t o m a t a o f t h e r e m a i n i n g s c o p e s w e r e m o d i fi e d s i m i l a r l y . I n t u r n , t h e r e s u l t o f o u r p r o c e s s i s d e s c r i b e d f o r t h e B o u n d e d I n v a r i a n c e p a t t e r n ( t h e m o d i fi c a t i o n s t o t h e r e m a i n i n g r e a l - t i m e s p e c - i f i c a t i o n p a t t e r n s c a n b e f o u n d i n A p p e n d i x B ) . S t a t e m e n t s t h a t w e r e a d d e d t o o r m o d i fi e d i n t h e a u t o m a t a d u r i n g o u r c o n v e r s i o n p r o c e s s a r e u n d e r l i n e d . 1 . C o n v e r t a n M T L f o r m u l a t o a n L T L f o r m u l a b y r e p l a c - i n g a l l b o u n d e d t e m p o r a l o p e r a t o r s w i t h t h e i r u n b o u n d e d c o u n t e r p a r t s . T h i s c o n v e r s i o n p r o c e s s i s t e r m e d u n t i m i n g . 2 . C r e a t e t h e c o m p l e m e n t a r y n e v e r c l a i m a u t o m a t o n o f t h e L T L f o r m u l a o b t a i n e d t h r o u g h u n t i m i n g t h e M T L f o r m u l a u s i n g L T L 2 B A [ 7 9 ] . 3 . A u g m e n t t h e n e v e r c l a i m a u t o m a t o n w i t h c l o c k r e s e t s a n d c l o c k e v a l u a t i o n s t o c a p t u r e t h e t i m i n g - b a s e d p r o p e r t i e s o f t h e o r i g i n a l M T L f o r m u l a . F i g u r e 3 . 5 : M T L t o t i m i n g - e n a b l e d n e v e r c l a i m c o n v e r s i o n p r o c e s s B o u n d e d I n v a r i a n c e P a t t e r n : E K P — > [ 3 9 8 ) F o r t h e B o u n d e d I n v a r i a n c e p a t t e r n , w e c r e a t e d t h e c o m p l e m e n t a r y B i i c h i a u - t o m a t o n o f t h e L T L f o r m u l a C K P — i D S ) , o b t a i n e d b y u n t i m i n g t h e M T L p r o p e r t y D ( P — + [ 3 3 6 8 ) . W h e n c o m p a r e d t o t h e M T L f o r m u l a , t h e o b t a i n e d L T L f o r m u l a e x p r e s s e s t h e s t r o n g e r p r o p e r t y t h a t S h o l d s i n d e fi n i t e l y , u p o n P b e c o m i n g t r u e . T h e r e f o r e , t h e a u t o m a t o n a c c e p t s a l l r u n s w h e r e S d o e s n o t h o l d a t t h e o c c u r r e n c e o f P , o r b e c o m e s e v e n t u a l l y f a l s e a f t e r w a r d s . I n o r d e r t o c o r r e c t l y c a p t u r e t h e B o u n d e d I n v a r i a n c e p r o p e r t y , w e n e e d t o m o d i f y t h e a u t o m a t o n s o t h a t i t d o e s n o t a c c e p t r u n s i n w h i c h 5 ' b e c o m e s f a l s e a f t e r m o r e t h a n c t i m e u n i t ( s ) . T h e r e f o r e , w e r e s e t 5 8 t h e c l o c k t o n t h e o c c u r r e n c e o f P w i t h t h e s t a t e m e n t t z : 0 a n d a d d t h e c o n d i t i o n ( t g c ) t o t h e t r a n s i t i o n l a b e l e d - I S . T h e r e s u l t i n g a u t o m a t o n c a n b e s e e n i n F i g u r e 3 . 6 . I f ( - w S / \ P ) h o l d s , t h e t r a c e i s a c c e p t e d a s a v i o l a t i o n t r a c e . I f P h o l d s , t h e n t h e c l o c k t i s r e s e t . S h o u l d S b e c o m e f a l s e w h i l e ( t S c ) , t h e n t h e t r a c e i s a l s o a c c e p t e d a s a v i o l a t i o n t r a c e . F o r e x a m p l e , t h e t i m e d o b s e r v a t i o n s e q u e n c e ( { H O J I ) — > ( { P a S } , l 1 ~ 1 l ) — > ( { S H L Q l ) — > ( { l i l ‘ z fl l ) - * v i o l a t e s t h e p r o p e r t y t h a t u p o n o n o c c u r r e n c e o f P , S h a s t o b e t r u e a n d r e m a i n t r u e f o r a t l e a s t t w o t i m e u n i t s ( e x p r e s s e d i n M T L a s C l ( P — > C 1 3 2 3 » . F i g u r e 3 . 6 : A u t o m a t o n f o r B o u n d e d I n v a r i a n c e p a t t e r n w i t h s c o p e “ G l o b a l l y ” 3 . 3 V a l i d a t i o n : E l e c t r o n i c a l l y C o n t r o l l e d S t e e r i n g S y s t e m I n t h i s s e c t i o n , w e d e s c r i b e t h e r e s u l t s o f a p p l y i n g o u r a p p r o a c h t o t h e m o d e l i n g a n d a n a l y s i s o f a n e l e c t r o n i c a l l y c o n t r o l l e d s t e e r i n g ( E C S ) s y s t e m [ 2 0 6 ] o b t a i n e d 5 9 f r o m o n e o f o u r i n d u s t r i a l c o l l a b o r a t o r s , S i e m e n s A u t o m o t i v e . W e s p e c i f y r e a l - t i m e p r o p e r t i e s u s i n g o u r r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s , a n d a n a l y z e t h e s e p r o p e r t i e s f o r a t i m i n g - e n a b l e d s y s t e m m o d e l , s p e c i fi e d u s i n g o u r r e a l - t i m e s y n t a x a n d s e m a n t i c s f o r U M L m o d e l s . 3 . 3 . 1 E C S S y s t e m D e s c r i p t i o n T h e E l e c t r o n i c a l l y C o n t r o l l e d S t e e r i n g ( E C S ) s y s t e m i s i n t e n d e d t o s u p p l e m e n t t h e b e n e fi t s p r o v i d e d b y t r a d i t i o n a l h y d r a u l i c p o w e r s t e e r i n g . T h i s a l l - e l e c t r i c a n d e n g i n e - i n d e p e n d e n t s y s t e m e l i m i n a t e s t h e t r a d i t i o n a l h y d r a u l i c s y s t e m ’ s p o w e r s t e e r - i n g p u m p , h o s e s , a n d h y d r a u l i c f l u i d , a s w e l l a s t h e d r i v e b e l t a n d p u l l e y o n t h e e n g i n e . I n s t e a d , t h e E C S s y s t e m u s e s a n e l e c t r i c - m o t o r p o w e r a s s i s t m e c h a n i s m t o p r o v i d e r e s p o n s i v e p o w e r s t e e r i n g . T h e s y s t e m p r o v i d e s v a r i a b l e a s s i s t a n c e w i t h t u r n i n g t h e w h e e l s b a s e d o n t h e c u r r e n t s p e e d o f t h e c a r a n d t h e a m o u n t o f t o r q u e ( t u r n i n g f o r c e ) a p p l i e d t o t h e s t e e r i n g w h e e l b y t h e d r i v e r . T h i s a d j u s t m e n t p r o v i d e s f o r a m u c h s a f e r r i d e , a s s m a l l s t e e r i n g w h e e l m o v e m e n t s a t h i g h s p e e d s w i l l n o t c a u s e t h e c a r t o s w e r v e . P r o v i d i n g t h e d r i v e r w i t h p o w e r a s s i s t a n c e t o t u r n t h e s t e e r i n g w h e e l , a n d h e n c e t h e w h e e l s o f t h e c a r , i s t h e p r i m a r y f u n c t i o n o f t h e E C S s y s t e m . I t c o n t i n u o u s l y s a m p l e s t h e c a r ’ s s p e e d a n d t h e a m o u n t o f t o r q u e a p p l i e d t o t h e s t e e r i n g w h e e l i n o r d e r t o c a l c u l a t e t h e p r o p e r a m o u n t o f a s s i s t a n c e t h a t t h e p o w e r s t e e r i n g w i l l p r o v i d e . I n g e n e r a l , h i g h e r s p e e d s m e a n l o w e r a s s i s t i n g t o r q u e s b e c a u s e t u r n i n g t h e c a r a t h i g h e r s p e e d s i s e a s i e r t h a n t u r n i n g i t w h e n t h e c a r i s m o v i n g s l o w l y o r n o t a t a l l . F i n a l l y , t h e E C S s y s t e m c o n t i n u a l l y c h e c k s f o r p r o b l e m s w i t h i n p u t f r o m t h e s p e e d a n d t o r q u e s e n s o r s i n t h e s y s t e m . I f a f a u l t i s d e t e c t e d , t h e n t h e p r o v i d e d t o r q u e a s s i s t a n c e g r a d u a l l y ( o v e r t w o s e c o n d s ) r a m p s d o w n t o z e r o . T h u s , t h e s t e e r i n g w h e e l i s n o t s n a p p e d f r o m t h e d r i v e r ’ s h a n d s , b u t r a t h e r t h e p o w e r s t e e r i n g t u r n s o f f g r a d u a l l y s o t h e d r i v e r c a n d e t e c t t h e c h a n g e a n d a d j u s t t h e t o r q u e a c c o r d i n g l y . 6 0 A l i s t o f t h e t i m e - s e n s i t i v e r e q u i r e m e n t s f o r t h e E C S s y s t e m i s g i v e n i n F i g u r e 3 . 7 , w h e r e fi n e - g r a i n e d r e f e r s t o a m o d e l w i t h 0 . 5 m i l l i s e c o n d s a s a t i m e t i c k l e n g t h , a n d c o a r s e - g r a i n e d r e f e r s t o a t i m e t i c k l e n g t h o f 1 0 0 m i l l i s e c o n d s . T h i s d i s t i n c t i o n i s d u e t o t h e f a c t t h a t i f o n e t i m e t i c k w e r e t o r e p r e s e n t 5 0 0 m i c r o s e c o n d s , t h e n t h e t i m e r v a l u e u s e d f o r t h e m a l f u n c t i o n i n d i c a t o r l i g h t w o u l d h a v e t o b e 6 0 0 0 i n o r d e r t o r e p r e s e n t t h r e e s e c o n d s . M o d e l i n g a l l t i m e d b e h a v i o r s a t o n e l e v e l o f t i m i n g g r a n u l a r i t y w o u l d r e q u i r e l a r g e c l o c k v a l u e s a n d m a k e i t d i f fi c u l t t o u n d e r s t a n d t h e a n a l y s i s r e s u l t s . T h e r e f o r e , w e c h o s e t o c r e a t e t w o d i f f e r e n t s y s t e m m o d e l s w i t h d i f f e r e n t t i m i n g g r a n u l a r i t i e s . 1 . F i n e - G r a i n e d E C S R e q u i r e m e n t s ( T i m e g r a n u l a r i t y 0 . 5 m i l l i s e c o n d s ) ( 1 ) T h e i n p u t t o r q u e v a l u e m u s t b e c o n v e r t e d t o a n a s s i s t n g t o r q u e v a l u e a t l e a s t e v e r y 5 0 0 m i c r o s e c o n d s ( o r 0 . 5 m i l l i s e c o n d s ) . ( 2 ) T h e c o n f o r m i t y o f t h e t o r q u e s e n s o r s t o w i t h i n f i v e p e r c e n t o f e a c h o t h e r m u s t b e v e r i fi e d e v e r y t e n m i l l i s e c o n d s . ( 3 ) O p e r a t i o n a l c h e c k s m u s t b e d o n e e v e r y 1 0 m i l l i s e c o n d s . T h e s e c h e c k s i n c l u d e a n e x t e r n a l w a t c h d o g v e r i fi c a t i o n , a R A M v e r i fi c a - t i o n , a n d a f l a s h m e m o r y v e r i f i c a t i o n . 2 . C o a r s e - G r a i n e d E C S R e q u i r e m e n t s ( T i m e g r a n u l a r i t y 1 0 0 m i l l i s e c - o n d s ) ( a ) O n c e e v e r y s e c o n d , a f a u l t s t a t u s r e p o r t m u s t b e s e n t o v e r a c o n t r o l l e r a r e a n e t w o r k ( C A N ) c o m m u n i c a t i o n l i n k . ( b ) U p o n p o w e r u p , t h e m a l f u n c t i o n i n d i c a t o r l i g h t m u s t b e i l l u m i - n a t e d f o r t h r e e s e c o n d s . ( 0 ) I n c a s e o f a s y s t e m s h u t d o w n , t h e a s s i s t i n g t o r q u e s h o u l d b e g r a d u a l l y r a m p e d d o w n o v e r t w o s e c o n d s . F i g u r e 3 . 7 : T i m e - s e n s i t i v e r e q u i r e m e n t s o f t h e E C S s y s t e m 6 1 3 . 3 . 2 U M L M o d e l i n g o f t h e E C S S y s t e m W e c r e a t e d U M L c l a s s a n d s t a t e d i a g r a m s t o c a p t u r e t h e s t r u c t u r a l a n d b e - h a v i o r a l p r o p e r t i e s b e h a v i o r o f t h e E C S s y s t e m . F i g u r e 3 . 8 s h o w s t h e U M L o b j e c t d i a g r a m f o r t h e E C S s y s t e m ( a t t r i b u t e s a n d o p e r a t i o n s h a v e b e e n e l i d e d ) t h a t i s a n - a l y z e d f o r a d h e r e n c e t o c r i t i c a l p r o p e r t i e s . T h e S p e e d S e n s o r s e n s e s t h e c a r ’ s c u r r e n t s p e e d . T o r q u e S e n s o r l a n d T o r q u e S e n s o r 2 r e d u n d a n t l y s e n s e t h e a m o u n t o f t o r q u e c u r r e n t l y a p p l i e d t o t h e s t e e r i n g w h e e l . T h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t , t h e c o r e o f t h e s y s t e m , c o n t i n u o u s l y r e a d s v a l u e s f r o m t h e s e n s o r s S p e e d S e n s o r , T o r q u e S e n s o r l , a n d T o r q u e S e n s o r Z , a n d c a l c u l a t e s t h e a p p r o p r i a t e a m o u n t o f a s s i s t i n g t o r q u e . T h e R a m p c o n t r o l s t h e a c t u a t o r D C M o t o r t o r e g u l a t e t h e a m o u n t o f t o r q u e a s s i s t a n c e p r o v i d e d t o t h e s t e e r i n g w h e e l . T h e F a u l t H a n d l e r p r o c e s s e s e r r o r m e s s a g e s r e c e i v e d a n d t a k e s a p p r o p r i a t e a c t i o n s b a s e d o n e r r o r s e v e r i t y . T h e W a t c h d o g c o n t i n u o u s l y m o n i t o r s t h e s e n s e d t o r q u e v a l u e s , n o t i f y i n g t h e F a u l t H a n d l e r i f t h e y a r e n o t w i t h i n fi v e p e r - c e n t o f e a c h o t h e r . T h e C A N L i n k p e r i o d i c a l l y s e n d s t h e c u r r e n t s y s t e m s t a t u s r e p o r t o n t h e C A N b u s . F i n a l l y , t h e U s e r l n t e r f a c e c o n t r o l s t h e M a l f u n c t i o n l n d i c a t o r L i g h t , t h e o n l y m e c h a n i s m u s e d t o p r o v i d e i n f o r m a t i o n a b o u t c u r r e n t m o d e s o f s y s t e m o p - e r a t i o n t o t h e d r i v e r . A d d i t i o n a l l y , o u r a p p r o a c h i n c o r p o r a t e s t w o s p e c i a l c l a s s e s , a n E n v i r o n m e n t c l a s s t h a t d e fi n e s t h e e q u i v a l e n c e c l a s s e s f o r s y s t e m c o n d i t i o n s , a n d a _ S Y S T E M C L A S S _ c l a s s t h a t r e p r e s e n t s t h e a g g r e g a t i o n o f t h e m a i n c o m p o n e n t s o f t h e s y s t e m , c o n t a i n s d e c l a r a t i o n s o f g l o b a l v a r i a b l e s , a n d n o n — d e t e r m i n i s t i c a l l y s e l e c t s v a l u e s f o r s y s t e m c o n d i t i o n s a c c o r d i n g t o t h e e q u i v a l e n c e c l a s s e s . 3 . 3 . 3 A u t o m a t e d A n a l y s i s o f t h e E C S S y s t e m I n t h i s s u b s e c t i o n , w e d e s c r i b e t h e r e s u l t s f r o m a n a l y z i n g t w o r e a l - t i m e r e q u i r e - m e n t s , o n e f o r e a c h v i e w o f t h e E C S s y s t e m . F o r t h e fi n e - g r a i n e d v i e w , w e s h o w h o w m o d e l c h e c k i n g u n c o v e r s a r e q u i r e m e n t t h a t i s n o t s p e c i f i e d c o r r e c t l y a n d h o w t h e f o r m a l s p e c i fi c a t i o n s h o u l d b e r e fi n e d t o a d d r e s s t h i s p r o b l e m . F o r t h e c o a r s e - g r a i n e d 6 2 s e i m o t s d s n e m s e u l a v u m o t s d s n e e u s l g m u a B - s s e d u o n l t e a s v - M . s E l S I o fi r m $ A 1 t 1 n L o § Q c _ W o t s t r o p e r s r o t i n o 6 3 F i g u r e 3 . 8 : E C S o b j e c t d i a g r a m ( a t t r i b u t e s a n d o p e r a t i o n s e l i d e d ) c o n t r o l s E m a i l H a n d l e r c o n t r o l s I c o n t r o l s / I _ — m 9 . 2 m m / s e n d s v a l u e s t o l r e a d s v a l l l e s f r o m — — 1 1 2 m m m m c o n t r o l s \ M a l t u n s t i s z n W s y s t e m m o d e l , w e s h o w h o w m o d e l c h e c k i n g u n c o v e r s a s u b t l e e r r o r l e a d i n g t o t h e v i o l a t i o n o f a r e a l - t i m e p r o p e r t y , w h e r e u n t i m e d a n a l y s i s d o e s n o t r e v e a l a v i o l a t i o n . A n a l y s i s o f F i n e - G r a i n e d V i e w W e a n a l y z e t h e R e q u i r e m e n t 1 ( b ) i n F i g u r e 3 . 7 . T h e r e q u i r e m e n t s t a t e s “ T h e c o n f o r m i t y o f t h e t o r q u e s e n s o r t o w i t h i n fi v e p e r c e n t o f e a c h o t h e r m u s t b e v e r i fi e d e v e r y 1 0 m i l l i s e c o n d s . ” T o a n a l y z e t h i s r e q u i r e m e n t , w e u s e t h e P e r i o d i c O c c u r r e n c e r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n . A c o n f o r m i t y c h e c k i s p e r f o r m e d b y t h e W a t c h d o g a n d a s t a r t o f t h i s c h e c k i s i n d i c a t e d w h e n t h e W a t c h d o g e n t e r s t h e s t a t e C o n f o r m i - t y C h e c k S t a r t . A d u r a t i o n o f 1 0 m i l l i s e c o n d s i s r e p r e s e n t e d a s 2 0 t i m e u n i t s i n t h e fi n e - g r a i n e d m o d e l , s i n c e t h e t i m e g r a n u l a r i t y e q u a l s 5 0 0 m i c r o s e c o n d s . T h e r e f o r e , t h e f o l l o w i n g M T L p r o p e r t y , a g l o b a l l y - s c o p e d i n s t a n c e o f t h e P e r i o d i c O c c u r r e n c e p a t t e r n , i s o b t a i n e d : E ] ( 0 9 0 ( e n t e r ( W a t c h d o g : C o n f o r m i t y C h e c k S t a r t ) ) ) . ’ ( 3 . 1 ) H o w e v e r , a n a n a l y s i s o f t h e p r o p e r t y u n c o v e r e d a v i o l a t i o n . A n i n s p e c t i o n o f t h e v i s u a l i z e d v i o l a t i o n t r a c e s h o w e d t h a t t h e p r o p e r t y i s v i o l a t e d w h e n t h e s y s t e m n e v e r p a s s e s t h e i n i t i a l i z a t i o n o r i s s h u t d o w n u p o n t h e o c c u r r e n c e o f a f a u l t . T h e r e f o r e , t h e w a t c h d o g w i l l n e v e r b e a c t i v a t e d o r b e c o m e s d e a c t i v a t e d , r e s p e c t i v e l y , a n d c a n n o t p e r f o r m t h e c o n f o r m i t y c h e c k e v e r y 1 0 m i l l i s e c o n d s . T o a d d r e s s t h i s v i o l a t i o n , t h e p r o p e r t y i s r e fi n e d u s i n g t h e s c o p e “ A f t e r Q u n t i l R ” , w h e r e Q i s u s e d t o d e n o t e t h a t t h e w a t c h d o g i s a c t i v a t e d ( w i t h a c a l l o f t h e m e s s a g e w d S ' t a r t O ) a n d R t o d e n o t e t h a t t h e w a t c h d o g i s d e a c t i v a t e d ( w i t h a c a l l o f t h e m e s s a g e w d S t o p ( ) ) . A f t e r t h e r e fi n e m e n t , t h e W a t c h d o g i s o n l y r e q u i r e d t o e n t e r t h e s t a t e C o n f o r m i t y C h e c k e v e r y 1 0 m i l l i s e c o n d s a f t e r t h e o p e r a t i o n w d S t a r t O o f t h e W a t c h d o g h a s b e e n c a l l e d , u n t i l t h e o p e r a t i o n w d S t o p f ) o f W a t c h d o g i s c a l l e d . T h e m o d i fi e d p r o p e r t y s t a t e s : 6 4 E ] ( ( c a l l ( W a t c h d o g . w d S t a r t O ) / \ n ( c a l l ( W a t c h d o g . w d S t o p O ) ) ) — — > ( ( 0 : 2 0 ( e n t e r ( W a t c h d o g : C o n f o r m i t y C h e c k S t a r t ) V c a l l ( W a t c h d o g . w d S t o p ( ) ) ) ) W c a l l ( W a t c h d o g . w d S t o p ( ) ) ) ) . ( 3 . 2 ) A f t e r t h e m o d i fi c a t i o n , S p i n v e r i fi e d t h e p r o p e r t y e x p l o r i n g a s t a t e s p a c e o f 8 , 8 1 3 , 3 0 0 s t a t e s . A n a l y s i s o f C o a r s e - G r a i n e d V i e w F o r t h e c o a r s e — g r a i n e d m o d e l , w e a n a l y z e R e q u i r e m e n t 2 ( c ) . T h i s r e q u i r e m e n t s t a t e s “ I n c a s e o f a s y s t e m s h u t d o w n , t h e a s s i s t i n g t o r q u e s h o u l d b e g r a d u a l l y r a m p e d d o w n o v e r t w o s e c o n d s . ” T h e t i m i n g g r a n u l a r i t y i s 1 0 0 m i l l i s e c o n d s i n t h e c o a r s e - g r a i n e d m o d e l . T h e r e f o r e , t w o s e c o n d s , a s s t a t e d i n t h e r e q u i r e m e n t , e q u a l s 2 0 t i m e u n i t s . T o c h e c k t h i s r e q u i r e m e n t , w e u s e t w o r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s ; o n e t h a t c a p t u r e s t h a t t h e c u r r e n t i s r a m p e d d o w n t o z e r o a f t e r a t m o s t t w o s e c o n d s ( u s i n g t h e B o u n d e d R e s p o n s e p a t t e r n ) , a n d o n e t h a t s p e c i fi e s t h a t t h e c u r r e n t i s n o t r a m p e d d o w n t o o q u i c k l y ( u s i n g t h e B o u n d e d I n v a r i a n c e p a t t e r n ) . 1 . B o u n d e d R e s p o n s e : I n i t i a l l y , w e s p e c i f y t h e p r o p e r t y t h a t t h e a s s i s t i n g t o r q u e v a l u e a c t u a l l y r e a c h e s z e r o a f t e r a t m o s t 2 0 t i m e u n i t s . A s y s t e m s h u t d o w n i s i n i t i a t e d b y c a l l i n g t h e o p e r a t i o n s h u t D o w n P d S O o f t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t . T h e a s s i s t i n g t o r q u e v a l u e i s r e p r e s e n t e d b y t h e a t t r i b u t e R a m p e d C u r r e n t o f t h e R a m p . T h i s v a l u e i s r e q u i r e d t o b e z e r o a f t e r 2 0 t i m e u n i t s . T h i s p r o p e r t y i s c a p t u r e d w i t h t h e f o l l o w i n g M T L f o r m u l a , a g l o b a l l y - s c o p e d i n s t a n c e o f t h e B o u n d e d R e s p o n s e r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n : 6 5 C l ( c a l l ( C o m p u t i n g C o m p o n e n t . s h u t d o w n P d S ( ) ) — > 0 3 2 0 ( D C M o t o r . c u r r e n t V a l u e = O ) ) . ( 3 . 3 ) S p i n v e r i f i e d t h i s p r o p e r t y s u c c t — r s s f u l l y a f t e r v i s i t i n g 8 0 8 , 9 2 7 s t a t e s . . B o u n d e d I n v a r i a n c e : N e x t , w e s p e c i f y t h a t t h e c u r r e n t V a l u e o f t h e D C M o t o r d o e s n o t b e c o m e z e r o i n l e s s t h a n 2 0 t i m e u n i t s ( w h i c h c o r r e s p o n d s t o l e s s t h a n o r e q u a l t o 1 9 t i m e u n i t s i n t h e d i g i t a l - c l o c k m o d e l ) : T h i s p r o p e r t y i s c a p t u r e d b y t h e f o l l o w i n g M T L f o r m u l a : C l ( c a l l ( C o m p u t i n g C o m p o n e n t . s h u t d o w n P d S ( ) ) — - > U g 1 9 C D C M O t 0 r - c u r r e n t V a l u e % 0 ) ) o ( 3 . 4 ) M o d e l c h e c k i n g r e v e a l e d a v i o l a t i o n . T h e r e a s o n f o r t h e v i o l a t i o n i s t h a t s m a l l c u r r e n t v a l u e s ( w h e n t h e a t t r i b u t e r a m p e d C u r r e n t o f R a m p h a s a n a b s o l u t e v a l u e o f l e s s t h a n 1 1 0 ) w i l l r a m p d o w n t h e D C M o t o r i n l e s s t h a n 2 0 t i m e u n i t s . T h i s b e h a v i o r i s c o n s i d e r e d c o r r e c t a n d t h e p r o p e r t y i s r e fi n e d s o t h a t i t i s o n l y a p - p l i c a b l e t o c u r r e n t v a l u e s w i t h a n a b s o l u t e v a l u e l a r g e r t h a n 1 1 0 . T h e m o d i fi e d M T L p r o p e r t y s t a t e s : C l ( c a l l ( C o m p u t i n g C o m p o n e n t . s h u t d o w n P d S ( ) ) / \ ( R a m p . r a m p e d C u r r e n t < - 1 1 0 V R a m p . r a m p e d C u r r e n t > 1 1 0 ) — > E 1 3 1 9 ( D C M o t o r . c u r r e n t V a l u e a é O ) ) . ( 3 . 5 ) 6 6 H o w e v e r , S p i n s t i l l d e t e c t e d a v i o l a t i o n a n d a c o u n t e r e x a m p l e w a s o b t a i n e d . A f t e r s t u d y i n g t h e v i o l a t i o n t r a c e p r o v i d e d b y t h e m o d e l c h e c k e r , t h e r e a s o n f o r t h e v i o l a t i o n w a s d i s c o v e r e d . T h e r e a s o n f o r t h e e r r o r i s i l l u s t r a t e d i n t h e ( e l i d e d ) R a m p s t a t e d i a g r a m i n F i g u r e 3 . 9 . I n t h e s t a t e D o w n r a m p i n g l n i t i a l , t h e s t e p V a l u e i s c o m p u t e d b y d i v i d i n g t h e c u r r e n t b y 1 0 ( s h o w n b o l d e d a n d u n d e r l i n e d i n t h e s t a t e D o w n r a m p i n g l n i t i a l ) . T h e n t h i s v a l u e i s d e d u c t e d f r o m t h e r a m p e d C u r r e n t v a l u e i m m e d i a t e l y . S u b s e q u e n t l y , t h e s t e p V a l u e i s d e d u c t e d e v e r y 2 t i m e t i c k s ( d u e t o t h e g u a r d , [ r a m p T i m e r = 2 ] , o n t h e t r a n s i t i o n b e t w e e n s t a t e R a m p W a i t a n d s t a t e D o w n r a m p i n g ) u n t i l i t r e a c h e s z e r o . T h e e r r o r i n t h e d o w n r a m p i n g a l g o r i t h m a s c a p t u r e d b y t h e s t a t e d i a g r a m i s t h a t i n o r d e r t o o b t a i n a p e r i o d o f 2 0 t i m e t i c k s , t h e s t e p V a l u e n e e d s t o b e c o m p u t e d b y d i v i d i n g t h e c u r r e n t b y 1 1 i n s t e a d o f 1 0 ( b e c a u s e t h e s t e p V a l u e i s d e d u c t e d i m m e d i a t e l y ( a t t i m e 0 ) , s u b s e q u e n t l y 1 0 m o r e i t e r a t i o n s , e a c h t a k i n g 2 t i m e t i c k s , a r e n e e d e d t o r a m p t h e c u r r e n t t o z e r o i n a p e r i o d o f 2 0 t i m e t i c k s ) . A f t e r c h a n g i n g t h e v a l u e b y w h i c h t h e c u r r e n t i s d i v i d e d t o c o m p u t e t h e s t e p V a l u e t o 1 1 , S p i n v e r i fi e d t h e p r o p e r t y s u c c e s s f u l l y v i s i t i n g 5 8 9 , 6 9 3 . T h i s e r r o r w a s s u b t l e a n d c l e a r l y a n o v e r s i g h t o n t h e p a r t o f t h e d e v e l o p e r ( s ) . W i t h o u t t h e U M L f o r m a l i z a t i o n a n d t h e a b i l i t y t o r i g o r o u s l y a n a l y z e t h e r e a l - t i m e p r o p e r t i e s a g a i n s t t h e U M L d i a g r a m s , s e r e n d i p i t o u s t e s t i n g a n d / o r v i s u a l i n s p e c t i o n w o u l d b e t h e o n l y m e c h a n i s m s a v a i l a b l e t o d e t e c t s u c h a n e r r o r . 3 . 4 D i s c u s s i o n I n t h i s c h a p t e r , w e i n v e s t i g a t e d t h e c r e a t i o n o f s p e c i f i c a t i o n p a t t e r n s f o r r e a l - t i m e p r o p e r t i e s . W e s h o w e d h o w t h e s e p a t t e r n s w e r e u n c o v e r e d i n t h e r e q u i r e m e n t s d o c - u m e n t s o f s e v e r a l r e a l - w o r l d e m b e d d e d s y s t e m s , h o w t h e s e p r o p e r t i e s w e r e c l a s s i fi e d , a n d r e p r e s e n t a t i o n s i n t h r e e r e a l - t i m e t e m p o r a l l o g i c s w e r e c r e a t e d . N e x t , w e s h o w e d 6 7 . ‘ l I d l e l \ / I I I r a m p D o w n O [ r a m p e d C u r r e n t > 0 y / V \ r a m p T l m e r : = 0 D o w n r a m p i n g l n l t l a l e n t r y / s t e p V a l u e = r a m p e d C u r r e n t l j fl e n t r y / s t e p V a l u e “ - e n t r y / r a m p e d c u r r e n t - = s t e p V a l u e e n t r y / s e n d ( D C M o t o r . s e t D C M o t o r R a m p e d C u r r e n t k ( r a m p e d C u r r e n t ) ) J r a m p 0 K [ r a m p e d E r r e n t > s t e p V a l u e ] l r a m p T l m e r z = 0 r a m p O K [ r a m p e d C u r r e n t > R a m p W a l t s t e p V a l u e ] ! r a m p T l m e r : = 0 [ r a m p T l m e r = 2 ] l D o w n r a m p l n g e n t r y l r a m p e d c u r r e n t - = r a m p e d C u r r e n t - s t e p V a l u e e n t r y / s e n d ( D C M o t o r . s e t D C M o t o r R a m p e d C u r r e n t ( r a m p e d C u r r e n t ) ) F i g u r e 3 . 9 : F a u l t y R a m p s t a t e d i a g r a m ( e l i d e d ) h o w w e e x t e n d e d M c U m b e r a n d C h e n g ’ s U M L f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k [ 1 4 6 , 1 4 7 ] t o a l l o w t h e s p e c i f i c a t i o n a n d a n a l y s i s o f r e a l - t i m e p r o p e r t i e s , a n d d e p i c t e d t h e u s e o f t h e M T L i n s t a n c e s o f t h e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s i n a c a s e s t u d y o f a n a u t o m o t i v e e m b e d d e d s y s t e m , a n e l e c t r o n i c a l l y c o n t r o l l e d s t e e r i n g s y s t e m . O u r w o r k w i t h r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s h a s y i e l d e d s e v e r a l k e y c o n t r i - b u t i o n s . F i r s t , o u r p a t t e r n s y s t e m e n a b l e s d e v e l o p e r s t o e x p r e s s c o m m o n r e a l - t i m e p r o p e r t i e s o f a s y s t e m i n a p r e c i s e m a n n e r t h a t c a n b e a n a l y z e d u s i n g m o d e l c h e c k i n g o r t h e o r e m p r o v i n g t e c h n i q u e s . I n t h i s d i s s e r t a t i o n , w e d e m o n s t r a t e d t h a t a l t h o u g h t h e t h r e e r e a l - t i m e t e m p o r a l l o g i c s w e h a v e c h o s e n d i f f e r c o n s i d e r a b l y i n t h e i r s y n t a x a n d s e m a n t i c s , i t i s s t i l l p o s s i b l e t o s p e c i f y s e v e r a l c o m m o n l y o c c u r r i n g r e a l - t i m e r e - q u i r e m e n t s i n a l l t h r e e l o g i c s . T h i s m u l t i - p r o n g e d a p p r o a c h e n a b l e s s p e c i fi e r s t o u s e 6 8 t h e a n a l y s i s t o o l a n d s p e c i fi c a t i o n l a n g u a g e b e s t s u i t e d f o r t h e m o d e l a n d p r o p e r t y u n d e r c o n s i d e r a t i o n . H o w e v e r , i t i s i m p o r t a n t t o n o t e t h a t o u r s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s y s t e m d o e s n o t p r o v i d e a “ s i l v e r b u l l e t ” ; t o m a k e e f f e c t i v e u s e o f t h e s e p a t t e r n s r e q u i r e s a s o l i d u n d e r s t a n d i n g o f t h e u n d e r l y i n g f o r m a l i s m s ( e . 9 . , l o g i c s , t i m i n g m o d - e l s ) . S e c o n d , t h e i n t e g r a t i o n i n t o t h e t i m i n g - e x t e n d e d f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k f o r U M L p r o v i d e s a m e a n s f o r a d e v e l o p e r o f e m b e d d e d s y s t e m s t o c r e a t e a g r a p h i c a l m o d e l o f a n e m b e d d e d s y s t e m , a u t o m a t i c a l l y g e n e r a t e t h e c o r r e s p o n d i n g f o r m a l s p e c - i fi c a t i o n s , a n d t h e n u s e a u t o m a t e d a n a l y s i s t e c h n i q u e s t o a n a l y z e t h e s y s t e m m o d e l f o r a d h e r e n c e t o p r o p e r t i e s s p e c i fi e d u s i n g t h e r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s . W e a n t i c i p a t e t h a t s i m i l a r s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s a n d s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s y s t e m s c a n b e d e v e l o p e d f o r d i f f e r e n t d o m a i n s a n d t e m p o r a l l o g i c s b y d i r e c t l y o r i n d i r e c t l y r e u s i n g t h e s e p a t t e r n s . 6 9 C h a p t e r 4 S y n t a x - g u i d e d P r o p e r t y S p e c i fi c a t i o n I n t h i s c h a p t e r , w e i n t r o d u c e o u r n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t y s p e c i fi c a t i o n a p - p r o a c h . F e e d b a c k f r o m i n d u s t r i a l c o l l a b o r a t o r s h a s i n d i c a t e d t h a t t e m p o r a l l o g i c s a r e c o n s i d e r e d c u m b e r s o m e a n d d i f fi c u l t t o u s e , a n d m o r e i n f o r m a l s p e c i fi c a t i o n a p - p r o a c h e s a r e p r e f e r r e d . T h e r e f o r e , w e d e v e l o p e d a n a t u r a l l a n g u a g e g r a m m a r f o r s p e c i f y i n g q u a l i t a t i v e a n d r e a l — t i m e p r o p e r t i e s . T h e n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t i e s a r e f o r m a l i z e d b a s e d o n s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s , i n c l u d i n g t h e r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t - t e r n s p r e s e n t e d i n C h a p t e r 3 a n d D w y e r e t a l . ’ s q u a l i t a t i v e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s [ 6 2 ] . N e x t , w e d e v e l o p e d a s p e c i fi c a t i o n d e r i v a t i o n a n d i n s t a n t i a t i o n p r o c e s s f o r f o r m a l l y a n a l y z a b l e n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t i e s . I n t h i s c h a p t e r , w e a l s o d e s c r i b e c o r r e s p o n d - i n g t o o l s u p p o r t a n d e x p l a i n h o w w e v a l i d a t e d o u r a p p r o a c h b y a p p l y i n g i t t o t h e r e q u i r e m e n t s o f a n e x a m p l e r e a l - t i m e e m b e d d e d s y s t e m . 4 . 1 E x a m p l e S c e n a r i o T h e f o l l o w i n g g i v e s a n e x a m p l e s c e n a r i o t h a t i l l u s t r a t e s o u r s p e c i fi c a t i o n a p - p r o a c h : F i g u r e 4 . 1 c o n t a i n s U M L m o d e l s t h a t w i l l b e u s e d a s a r u n n i n g e x a m p l e 7 0 t h r o u g h o u t t h i s s e c t i o n , c o m p r i s i n g t h e U M L c l a s s C l a s s l i n F i g u r e 4 . 1 ( a ) w i t h t h e c o r r e s p o n d i n g s t a t e d i a g r a m i n F i g u r e 4 . 1 ( b ) . A s s u m e a d e v e l o p e r w a n t s t o v e r i f y t h e f o l l o w i n g p r O p e r t y : “ W h e n e v e r C l a s s l i s i n s t a t e W a i t , i t w i l l e n t e r t h e s t a t e P r o c e s s w i t h i n 5 t i m e u n i t s . ” ( 4 . 1 ) T h e r e q u i r e m e n t c a p t u r e s a c a u s e - e f f e c t r e l a t i o n , i n w h i c h “ C l a s s l i s i n s t a t e W a i t ” c a u s e s C l a s s l t o “ e n t e r t h e s t a t e P r o c e s s ” w i t h a r e a l - t i m e c o n s t r a i n t o f “ w i t h i n 5 t i m e u n i t s ” . t i m e r 1 z = 0 W a i t - t l r 1 > = 2 I C l a s s 1 [ m e ] \ f @ t i m e r 1 : t i m e r t i m e r 1 < = 5 " — _ r e s e t ( ) [ | l ( a ) C l a s s D i a g r a m ( b ) S t a t e D i a g r a m F i g u r e 4 . 1 : E x a m p l e U M L m o d e l s U s i n g o u r s p e c i fi c a t i o n a p p r o a c h , t h e d e v e l o p e r f o l l o w s a s t e p w i s e p r o c e s s t o d e - r i v e l a s t r u c t u r e d n a t u r a l l a n g u a g e s e n t e n c e c a p t u r i n g t h e r e q u i r e m e n t . T h i s s e n t e n c e c a n t h e n b e i n s t a n t i a t e d w i t h U M L m o d e l e l e m e n t s ( f r o m F i g u r e 4 . 1 ) a n d m a p p e d t o a t e m p o r a l l o g i c f o r m u l a i n t h e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s y s t e m . F o r e x a m p l e , t h e n a t - u r a l l a n g u a g e r e q u i r e m e n t i n E x p r e s s i o n ( 4 . 1 ) c a n b e s y s t e m a t i c a l l y r e fi n e d i n t o t h e f o l l o w i n g M T L s p e c i fi c a t i o n , a r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n i n s t a n c e [ 1 2 1 ] , w h i c h c a n t h e n b e u s e d b y f o r m a l a n a l y s i s t o o l s , s u c h a s t h e T e m p o r a l R o v e r [ 6 1 ] a n d H y d r a [ 1 1 7 ] : 1 F o r t h i s d i s s e r t a t i o n ’ s p u r p o s e s , t h e w o r d “ d e r i v i n g ” r e f e r s t o t h e p r o c e s s o f c o n s t r u c t i n g a n a t u r a l l a n g u a g e s e n t e n c e i n a s t e p w i s e f a s h i o n t h a t s a t i s fi e s a s t r u c t u r e d n a t u r a l l a n g u a g e g r a m m a r . 7 1 — > 0 3 5 ( e n t e r ( C l a s s l : P r o c e s s ) ) ) . ( 4 2 ) E ] ( ( e n t e r ( C l a s s l : W a i t ) ) 4 . 2 S t r u c t u r e d E n g l i s h I n o r d e r t o f a c i l i t a t e t h e u s e o f s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s , w e h a v e d e v e l o p e d a s t r u c - t u r e d E n g l i s h g r a m m a r ( s h o w n i n F i g u r e 4 . 2 ) t h a t s u p p o r t s b o t h q u a l i t a t i v e a n d r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s . I n t h e g r a m m a r , l i t e r a l t e r m i n a l s a r e d e l i m i t e d b y q u o t a t i o n m a r k s ( “ ” ) , n o n - l i t e r a l t e r m i n a l s a r e g i v e n i n a s a n s e r i f f o n t , a n d n o n - t e r m i n a l s a r e g i v e n i n i t a l i c s . T h e s t a r t s y m b o l o f t h e g r a m m a r i s p r o p e r t y a n d t h e l a n g u a g e L ( G ) o f t h e g r a m m a r i s fi n i t e , s i n c e t h e g r a m m a r i s n o n - c i r c u l a r a n d h a s n o r e p e t i t i o n s . E a c h s e n t e n c e ( o r s t r i n g ) 3 w i t h s E L ( G ) s e r v e s a s a h a n d l e t h a t a c c o m p a n i e s a s c o p e d f o r m u l a o f a q u a l i t a t i v e o r r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n . T h e r e f o r e , t h e g r a m m a r a i d s i n u n d e r s t a n d i n g t h e m e a n i n g o f a p r o p e r t y w i t h o u t n e e d i n g t o a n a l y z e t h e t e m p o r a l l o g i c r e p r e s e n t a t i o n . O u r s t r u c t u r e d E n g l i s h g r a m - m a r i s s i m i l a r i n s p i r i t t o t h e s t r u c t u r e d E n g l i s h g r a m m a r f o r c l o c k e d c o m p u t a t i o n a l t r e e l o g i c ( C C T L ) b y F l a k e e t a l . [ 7 1 ] . I n c o n t r a s t t o F l a k e e t a l . ’ s g r a m m a r , w h o s e m a i n o b j e c t i v e i s t o s u p p o r t t h e s p e c i fi c a t i o n o f C C T L p r o p e r t i e s , o u r g r a m m a r i s i n t e n d e d t o b e g e n e r a l e n o u g h t o s u p p o r t t r a n s l a t i o n s o f q u a l i t a t i v e a n d r e a l - t i m e p r o p e r t i e s t o t h r e e d i f f e r e n t u n t i m e d t e m p o r a l l o g i c s a n d t h r e e d i f f e r e n t r e a l - t i m e t e m p o r a l l o g i c s , r e s p e c t i v e l y , a s w e l l a s h a n d l e s c o p e s . S p e c i fi c a l l y , o u r g r a m m a r s u p p o r t s s p e c i fi c a t i o n s u s i n g L T L , C T L , a n d G I L f o r D w y e r e t a l . ’ s s p e c i fi c a t i o n p a t - t e r n s a n d M T L , T C T L , a n d R T G I L f o r o u r r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s . U s i n g o u r g r a m m a r , d e v e l o p e r s a r e a b l e t o d e r i v e n a t u r a l l a n g u a g e r e p r e s e n t a t i o n s o f q u a l - 9 1 ’ 9 S t a r t 1 : p r o p e r t y s c o p e “ , s p e c i fi c a t i o n “ . ’ S c o p e 2 : s c o p e “ G l o b a l l y " I “ B e f o r e ” R I “ A f t e r ” Q I “ B e - t w e e n ” Q “ a n d ” R I “ A f t e r ” Q “ u n t i l ” R I “ I n t h e p r e s e n c e o f ” F I “ I n t h e a b s e n c e o f ” F I “ F r o m w h e n ” F “ n e v e r h o l d s ” G e n e r a l 3 : s p e c i fi c a t i o n = q u a l i t a t i v e T y p e I r e a l t i m e T y p e 4 : q u a l i t a t i v e T y p e = o c c u r r e n c e C a t c g o r y I o r d e r C a t e g o r y 5 : o c c u r r e n c e C a t e g o r y a b s e n c e P a t t e m I u n i v e r s a l i t y P a t t e m I e x i s - t e n c e P a t t e r n I b o u n d e d E r r i s t e n c e P a t t e r n 6 : a b s e n c e P a t t c r n = “ i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t ” P “ h o l d s ” 7 : u n i v e r s a l i t y P a t t e r n = “ i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t ” P “ h o l d s " 8 : e x i s t e n c e P a t t e r n = P “ e v e n t u a l l y h o l d s ” 9 : b o u n d e d E x i s t e n c e P a t t e r n 2 “ t r a n s i t i o n s t o s t a t e s i n w h i c h ” P “ h o l d s o c c u r a t m o s t t w i c e ” . 1 0 : o r d e r C a t e g o r v 2 “ i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f ” P “ h o l d s ” Q u a l i t a - ‘ . t i v e ( p r e c e d e n c e P a t t e r n I p r e c e d e n c e C h a i n - P a t t e r n I - 2 | p r e c e d e n c e C h a z n P a t t e m Q - I I r e s p o n s e P a t t e r n I r e s p o n s e C h a i n P a t t e m I - 2 I r e s p o n s e C h a i n P a t t e m Q - I I c o n s t r a i n e d - C h a i n P a t t e m ] - 2 ) 1 1 : p r e c e d e n c e P a t t e r n = “ , t h e n ” S “ p r e v i o u s l y h e l < ” 1 2 : p r e c e d e n c e C h a i n P a t t e r n 1 - 2 = “ a n d i s s u c c e e d e d b y ” S “ , t h e n ” T “ p r e - v i o u s l y h e l d ” 1 3 : p r e c e d e n c e C h a i n P a t t e r n Q - 1 = “ , t h e n ” S “ p r e v i o u s l y h e l d a n d w a s p r e - c e d e d b y ” T 1 4 : r e s p o n s e P a t t e r n = “ , t h e n ” S “ e v e n t u a l l y h o l d s ” 1 5 : r e s p o n s e C h a i n P a t t e r n 1 - 2 = “ , t h e n ” S “ e v e n t u a l l y h o l d s a n d i s s u c - c e e d e d b y ” T 1 6 : r e s p o n s e C h a i n P a t t e r n 2 - 1 = “ a n d i s s u c c e e d e d b y ” S “ , t h e n ” T “ e v e n - t u a l l y h o l d s a f t e r ” S 1 7 : c o n s t r a i n e d C h a i n P a t t e r n 1 - 2 = “ , t h e n ” S “ e v e n t u a l l y h o l d s a n d i s s u c - c e e d e d b y ” T “ , w h e r e ” Z “ d o e s n o t h o l d b e t w e e n ” S “ a n d ” T 1 8 : r e a l t i m e T y p e 2 “ i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t ” ( d u r a t i o n C a t e - g o r y I p e r i o d i c C a t e g o r y I r e a l t i m e O r d e r C a t - 8 9 0 1 1 1 ) 1 9 : d u r a t i o n C a t e g o r y = “ o n c e ” P “ b e c o m e s s a t i s fi e d , i t h o l d s f o r ” ( m i n D u r a t i o n P a t t e r n I m a e r u r a - R e a l - t i o n P a t t e r n ) t i m e 2 0 : m i n D u r a t i o n P a t t e r n = “ a t l e a s t ” c “ t i m e u n i t ( s ) ” 2 1 : m a x D u r a t i o n P a t t e r n = “ l e s s t h a n ” c “ t i m e u n i t ( s ) ” 2 2 : p e r i o d i c C a t e g o r y = P “ h o l d s ” p e r i o d i c C c c u r r e n c e P a t t e m 2 3 : p e r i o d i c O c c u r r e n c e P a t t e r n ' 2 “ a t l e a s t e v e r y ” c “ t i m e u n i t ( s ) ” 2 4 : r e a l t i m e O r d e r C a t e g o r y : b o u n d e d R e s p o n s e P a t t e r n 2 6 : b o u n d e d I n v a r i a n c e P a t t e r n “ i f ” P “ h o l d s , t h e n ” S “ h o l d s ” ( b o u n d - e d R e s p o n s e P a t t e r n I b o u n d e d l n v a r i a n c e P a t - t e r n ) “ a f t e r a t m o s t ” c “ t i m e u n i t ( s ) ” “ f o r a t l e a s t ” c “ t i m e u n i t ( s ) ” F i g u r e 4 . 2 : S t r u c t u r e d E n g l i s h g r a m m a r 7 3 i t a t i v e a n d r e a l — t i m e p r o p e r t i e s s p e c i fi e d i n t e r m s o f t e m p o r a l l o g i c s . F e e d b a c k f r o m i n d u s t r y h a s i n d i c a t e d t h a t a s t r u c t u r e d E n g l i s h r e p r e s e n t a t i o n i s l e s s i n t i m i d a t i n g t h a n t h e t e m p o r a l l o g i c n o t a t i o n . E x p e r i e n c e h a s a l s o s h o w n t h a t d i r e c t e x p o s u r e t o f o r m a l s p e c i fi c a t i o n s o f t e n h i n d e r s t h e p e r v a s i v e u s e o f f o r m a l m e t h o d s [ 6 2 ] . T h e s t r u c t u r e d E n g l i s h g r a m m a r i s o r g a n i z e d a c c o r d i n g t o o u r c l a s s i f i c a t i o n o f p a t t e r n s g i v e n i n S e c t i o n 3 . 1 . I n g e n e r a l , t h e p r o c e s s f o r u s i n g o u r g r a m m a r t o c r e a t e a n a t u r a l l a n g u a g e r e p r e s e n t a t i o n i s a s f o l l o w s : I n i t i a l l y , t h e d e v e l o p e r c h o o s e s t h e s c o p e o f t h e s p e c i fi e d p r o p e r t y ( “ G l o b a l l y ” , “ B e f o r e R ” , “ A f t e r Q ” , “ B e t w e e n Q a n d R ” , “ A f t e r Q u n t i l R ” , “ I n t h e p r e s e n c e o f F ” , “ I n t h e a b s e n c e o f F ” , o r “ F r o m w h e n F n e v e r h o l d s ” ) , f o l l o w e d b y t h e t y p e ( q u a l i t a t i v e o r r e a l - t i m e ) . T h e n t h e c a t e g o r y o f t h e s p e c i fi e d p r o p e r t y i s s e l e c t e d ( d u r a t i o n , p e r i o d i c , o r r e a l - t i m e o r d e r f o r r e a l - t i m e p r o p e r t i e s , a n d o c c u r r e n c e o r o r d e r f o r q u a l i t a t i v e p r o p e r t i e s ) . T h e fi n a l s t r u c t u r e d E n g l i s h s e n t e n c e i s c o n s t r u c t e d b y c h o o s i n g t h e c o r r e s p o n d i n g s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n . I n t h e g r a m m a r , “ p r e c e d e ” a n d “ s u c c e e d ” d e n o t e s t r i c t p a s t a n d f u t u r e , r e s p e c t i v e l y ; w h i l e “ h e l d p r e v i o u s l y ” a n d “ h o l d e v e n t u a l l y ” d e n o t e n o n - s t r i c t p a s t a n d f u t u r e , r e s p e c t i v e l y . F o r e x a m p l e , “ S e v e n t u a l l y h o l d s ” i s s a t i s fi e d i f S h o l d s i n t h e c u r r e n t s t a t e , w h i l e t h i s i s n o t t h e c a s e w i t h “ S s u c c e e d s ” . F i g u r e 4 . 3 o v e r v i e w s t h e n a t u r a l l a n g u a g e r e p r e s e n t a t i o n s o f a l l g l o b a l l y — s c o p e d r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s . F o r b r e v i t y , t h e p a t t e r n s a r e d e n o t e d u s i n g t h e i r M T L i n s t a n c e s o n l y . T h e g r a m m a r r u l e s u s e d t o c o n s t r u c t e a c h p r o p e r t y a r e d e n o t e d i n p a r e n t h e s e s . I n o r d e r t o s p e c i f y a f o r m a l l y a n a l y z a b l e n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t y , t h e d e v e l o p e r d e r i v e s a n a t u r a l l a n g u a g e s e n t e n c e f r o m t h e g r a m m a r , g u i d e d b y t h e c l a s s i fi c a t i o n o f t h e r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s i n S e c t i o n 3 . 1 . F o r e x a m p l e , t h e d e v e l o p e r d e r i v e s t h e f o l l o w i n g s e n t e n c e f r o m t h e g r a m m a r ( g r a m m a r r u l e s a r e g i v e n i n p a r e n t h e s e s ) : 7 4 D ( P — > ( > 9 5 ) . ( 4 4 ) 1 . G l o b a l s c o p e , M i n i m u m D u r a t i o n : C ( P V ( o ? W D S C P D “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t o n c e P b e c o m e s t r u e , i t h o l d s f o r a t l e a s t c t i m e u n i t ( s ) . ” ( G r a m m a r : 1 , 2 , 3 , 1 8 , 1 9 , 2 0 ) 2 . G l o b a l s c o p e , M a x i m u m D u r a t i o n : D ( P V ( n ? W ( P / \ O g c ( - 1 P ) ) ) ) “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t o n c e P b e c o m e s t r u e , i t h o l d s f o r l e s s t h a n c t i m e u n i t ( s ) . ” ( G r a m m a r : 1 , 2 , 3 , 1 8 , 1 9 , 2 1 ) 3 . G l o b a l s c o p e , P e r i o d i c O c c u r r e n c e : C l ( < > c h ) “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t P h o l d s a t l e a s t e v e r y c t i m e u n i t ( s ) . ” ( G r a m m a r : 1 , 2 , 3 , 1 8 , 2 2 , 2 3 ) 4 . G l o b a l s c o p e , B o u n d e d R e s p o n s e : D ( P - — > O c h ) “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f P h o l d s , t h e n S h o l d s a f t e r a t m o s t c t i m e u n i t ( s ) . ” ( G r a m m a r : 1 , 2 , 3 , 2 4 , 2 5 ) 5 . G l o b a l s c o p e , B o u n d e d I n v a r i a n c e : C K ? — > D S C S ) “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f P h o l d s , t h e n S h o l d s f o r a t l e a s t c t i m e u n i t ( s ) . ” ( G r a m m a r : 1 , 2 , 3 , 1 8 , 2 4 , 2 6 ) F i g u r e 4 . 3 : S t r u c t u r e d E n g l i s h s p e c i fi c a t i o n s f o r t h e r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s w i t h c o r r e s p o n d i n g M T L s p e c i fi c a t i o n s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f 3 h o l d s , t h e n S h o l d s a f t e r a t m o s t E t i m e u n i t ( s ) . ” ( G r a m m a r : 1 , 2 , 3 , 1 8 , 2 4 , 2 5 ) . ( 4 . 3 ) T h i s s e n t e n c e c o r r e s p o n d s t o t h e f o l l o w i n g g l o b a l l y s c o p e d M T L t e m p l a t e f r o m t h e B o u n d e d R e s p o n s e p a t t e r n : N o n — l i t e r a l t e r m i n a l s n e e d t o b e i n s t a n t i a t e d f o r t h e n a t u r a l l a n g u a g e r e p r e s e n t a - t i o n . E a n d _ S _ d e n o t e b o o l e a n p r o p o s i t i o n a l f o r m u l a e t h a t d e s c r i b e p r o p e r t i e s o f s t a t e s a n d a r e u s e d t o c a p t u r e p r o p e r t i e s o f t h e s y s t e m , a s w e l l a s t o d e n o t e s t a t e s t h a t s e r v e a s b o u n d s f o r s c o p e s . F o r r e a l - t i m e p r o p e r t i e s , 5 a l s o n e e d s t o b e i n s t a n t i a t e d w i t h 7 5 t h e i n t e g e r v a l u e s t h a t a r e u s e d w i t h t h e c o n s t r a i n e d o p e r a t o r s i n a r e a l — t i m e t e m p o — r a l l o g i c f o r m u l a . A f t e r r e p l a c i n g E w i t h ( x = O ) , _ S _ w i t h ( y = 1 ) , a n d g w i t h 6 , t h e fi n a l n a t u r a l l a n g u a g e r e p r e s e n t a t i o n f o r t h e a f o r e m e n t i o n e d p r o p e r t y i s o b t a i n e d : “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f ( x = 0 ) h o l d s , t h e n ( 1 = 1 ) h o l d s a f t e r a t m o s t 6 t i m e u n i t ( s ) . ” . ( 4 . 5 ) U s i n g t h e t e m p l a t e p r o v i d e d i n E x p r e s s i o n ( 4 . 4 ) , t h e n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t y i s t h e n m a p p e d t o t h e f o l l o w i n g M T L f o r m u l a : o n e : = 0 ) — + c a s e = 1 ) ) . ( 4 . 6 ) 4 . 3 S p e c i fi c a t i o n P r o c e s s W e h a v e d e v e l o p e d S P I D E R ( S p e c i fi c a t i o n P a t t e r n I n s t a n t a t i o n a n d D E r i v a t i o n p R o c e s s ) , a p r o c e s s f o r d e r i v i n g a n d i n s t a n t i a t i n g a n a l y z a b l e p r o p e r t i e s b a s e d o n s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s . B r i e fl y , t h i s p r o c e s s c o m p r i s e s t h r e e s t e p s : 1 . D e r i v a t i o n : D e r i v e a n a t u r a l l a n g u a g e s e n t e n c e f r o m a s t r u c t u r e d g r a m m a r . 2 . I n s t a n t i a t i o n : I n s t a n t i a t e t h e n a t u r a l l a n g u a g e r e p r e s e n t a t i o n w i t h m o d e l - s p e c i fi c e l e m e n t s . 3 . I n v o c a t i o n : M a p t h e i n s t a n t i a t e d n a t u r a l l a n g u a g e s e n t e n c e t o t h e t e m p o r a l l o g i c r e q u i r e d b y t h e t a r g e t e d f o r m a l v a l i d a t i o n a n d v e r i fi c a t i o n t o o l a n d p e r f o r m t h e a n a l y s i s . F i g u r e 4 . 4 g i v e s a m o r e d e t a i l e d d e s c r i p t i o n o f S P I D E R u s i n g a d a t a . fl o w d i a g r a m , w h e r e b u b b l e s r e p r e s e n t p r o c e s s e s , a r r o w s d e n o t e d a t a fl o w , t w o p a r a l l e l l i n e s d e p i c t d a t a s t o r e s , a n d e x t e r n a l e n t i t i e s a r e r e p r e s e n t e d b y r e c t a n g l e s . I n i t i a l l y , f o r m a l m e t h o d s e x p e r t s a n d d o m a i n e x p e r t s c o l l a b o r a t e t o c r e a t e a d o m a i n — s p e c i fi c c o l l e c t i o n 7 6 o f f o r m a l s p e c i fi c a t i o n s a n d a s s o c i a t e d n a t u r a l l a n g u a g e r e p r e s e n t a t i o n s . I n o r d e r t o p e r f o r m t h e c o n fi g u r a t i o n 2 o f S P I D E R , t h e y c o n s t r u c t a s t r u c t u r e d n a t u r a l l a n g u a g e g r a m m a r a n d a c c o m p a n y i n g f o r m a l s p e c i fi c a t i o n m a p p i n g fi l e s t h a t d e s c r i b e h o w t o m a p s e n t e n c e s i n t h e l a n g u a g e o f t h e g r a m m a r t o f o r m a l s p e c i fi c a t i o n s . T h e n a t u r a l l a n g u a g e g r a m m a r i s t h e n u s e d i n t h e d e r i v a t i o n s t e p t o g u i d e t h e S P I D E R u s e r i n c o n s t r u c t i n g a s t r u c t u r e d l a n g u a g e s e n t e n c e c a p t u r i n g t h e p r o p e r t y t o b e s p e c i fi e d . P a r t o f t h e d e r i v a t i o n s t e p i s a l s o t h e r e p l a c e m e n t o f p l a c e h o l d e r s i n t h e t e m p l a t e w i t h f r e e - f o r m n a t u r a l l a n g u a g e t e x t . T h e p l a c e h o l d e r s s h o u l d b e r e p l a c e d w i t h f r e e - f o r m n a t u r a l l a n g u a g e t e x t t o d e s c r i b e i n f o r m a l l y t h e s y s t e m c o n d i t i o n s t h e p r o p e r t y a p p l i e s t o . S u b s e q u e n t l y , p l a c e h o l d e r s i n n a t u r a l l a n g u a g e t e m p l a t e s , o r t h e f r e e - f o r m r e p l a c e m e n t s t h e r e o f , a r e d e n o t e d i n u n d e r l i n e d s a n s s e r i f f o n t . N e x t , i n t h e i n s t a n t i a t i o n s t e p , t h e f r e e - f o r m t e x t i n t h e p l a c e h o l d e r s i s r e p l a c e d w i t h m o r e c o n c r e t e , m o d e l - s p e c i fi c e l e m e n t s . T h e m o d e l - s p e c i fi c r e p l a c e m e n t s a r e d e n o t e d i n u n d e r l i n e d c o u r i e r f o n t . I n o r d e r t o f a c i l i t a t e t h e i n s t a n t i a t i o n p r o c e s s f o r t h e d e v e l o p e r , m o d e l e l e m e n t s a r e a u t o m a t i c a l l y o b t a i n e d f r o m t h e m o d e l i n g t o o l a n d u s e d t o g u i d e t h e d e v e l o p e r d u r i n g t h e i n s t a n t i a t i o n . F i n a l l y , i n t h e i n v o c a t i o n s t e p , t h e n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t y i s t r a n s l a t e d t o a f o r m t h a t c a n b e p r o c e s s e d b y t h e t a r g e t e d a n a l y s i s t o o l a n d t h e a n a l y s i s i s e x e c u t e d . 4 . 4 S p i d e r A r c h i t e c t u r e T h i s s e c t i o n d e s c r i b e s h o w S P I D E R w a s r e a l i z e d i n a p r o t o t y p e i m p l e m e n t a t i o n . F i r s t , t h e a r c h i t e c t u r e o f t h e t o o l s u i t e i s o v e r v i e w e d . N e x t , w e i n t r o d u c e a r u n n i n g e x a m p l e a n d u s i n g t h i s e x a m p l e , e a c h c o m p o n e n t o f t h e t o o l s u i t e i s e x p l a i n e d i n d e t a i l . 2 I n d e x 0 i s u s e d f o r t h e c o n fi g u r a t i o n t o i l l u s t r a t e t h a t . t h i s s t e p i s n o t p a r t o f t h e a c t u a l s p e c i fi - c a t i o n a n d i n s t a n t i a t i o n p r o c e s s , b u t c u s t o m i z e s S P I D E R t o w a r d s a s p e c i fi c d o m a i n . 7 7 s e i t r e P * o d e l l b e r s g s n s t i r P l s d t a o r a m i n n o a d s i l e m I e m p 1 h e y o - l O I l r o 4 m l s O e o x . — t o p x s e a t i e I d D e e o F n s t _ n m A y s M 5 y o l a s n , A s i s s t y y l t l a r a l u s e m e n r r A p o o F r p n i o t ' i a t c a t fi n i e c s e e p r p s e l r a m L r N o F “ n g o i m t a 0 r ' 0 n o _ . l t u , m - m o s g s r a i _ i l t a n i a m n n c c r i p c t a _ fi l g y s l l t y a l r u s m e a e a fi o i F p e a p p l r p r n c m a r d F s o o A p e e p l m e g a p a s m - r 4 o R u F g - n r E a a n o i g a i t l l m t n n D a m a a d i e a I c m I r r fi r p t s p n o M A u i o g t c a F P c S u r t S e m p s I . 2 e c d e v n i e r t e n D e s e g a _ u n d g o e r _ e n r i g r a a a a u _ l m m t a I u t v m d m c g I u a n e a r r r r _ a u i r e t g D l g t S _ c _ u r t S . 1 n e o c i i t c o e h l C e \ s s s t t l u s n e n e m o r e i t l s c , e u e s l y l a l e e s d n o A M R E r D e I s u P S F i g u r e 4 . 4 : D a t a f l o w d i a g r a m o v e r v i e w i n g S P I D E R 7 8 4 . 4 . 1 A r c h i t e c t u r e O v e r v i e w I n o r d e r t o c r e a t e a c u s t o m i z a b l e i m p l e m e n t a t i o n o f S P I D E R , w e c r e a t e d s e v e r a l s o f t w a r e c o m p o n e n t s i m p l e m e n t i n g t h e p r o c e s s s t e p s p r e s e n t e d i n F i g u r e 4 . 4 . T h e r e a l i z a t i o n o f t h e S P I D E R p r o c e s s s t e p s i n t e r m s o f s o f t w a r e c o m p o n e n t s i s g i v e n i n T a b l e 4 . 1 . S p e c i fi c a l l y , t h e C o n fi g u r a t i o n s t e p i s i m p l e m e n t e d w i t h a P a t t e r n S y s t e m M a n a g e r , t h e D e r i v a t i o n s t e p i s p e r f o r m e d b y t h e P r o p e r t y D e r i v e r , t h e P r o p e r t y I n s t a n t i a t o r i m p l e m e n t s t h e I n s t a n t i a t i o n s t e p , a n d t h e I n v o c a t i o n i s p e r f o r m e d b y t h e F o r m a l A n a l y s i s T o o l C o n n e c t o r . P r o c e s s S t e p S o f t w a r e C o m p o n e n t 0 . C o n fi g u r a t i o n P a t t e r n S y s t e m M a n a g e r 1 . D e r i v a t i o n P r o p e r t y D e r i v e r 2 . I n s t a n t i a t i o n P r o p e r t y I n s t a n t i a t o r 3 . I n v o c a t i o n F o r m a l A n a l y s i s T o o l C o n n e c t o r T a b l e 4 . 1 : M a p p i n g o f S P I D E R s t e p s t o s o f t w a r e c o m p o n e n t s i n t h e p r o t o t y p e i m p l e - m e n t a t i o n T h e S P I D E R t o o l s u i t e c a n b e c o n fi g u r e d t o s u p p o r t c o m m o n l y - o c c u r r i n g p r o p - e r t i e s , n a t u r a l l a n g u a g e v o c a b u l a r y , a n d s p e c i fi c a t i o n s t y l e o f a d o m a i n . M o r e s p e c i f - i c a l l y , t h e S P I D E R t o o l s u i t e c a n b e c o n fi g u r e d a s f o l l o w s : P a t t e r n S y s t e m M a n a g e r : T h e S P I D E R t o o l s u i t e o f f e r s s u p p o r t f o r c r e a t i n g a n d m o d i f y i n g s t r u c t u r e d n a t u r a l l a n g u a g e g r a m m a r s . I n a d d i t i o n , t h e f o r m a l s p e c - i fi c a t i o n s , a s w e l l a s t h e i r a s s o c i a t i o n s t o n a t u r a l l a n g u a g e s e n t e n c e s , c a n b e m o d i fi e d . F o r t h e r e m a i n d e r o f t h i s c h a p t e r , w e w i l l u s e t h e n a t u r a l l a n g u a g e g r a m m a r s h o w n i n F i g u r e 4 . 2 f o r s p e c i fi c a t i o n p u r p o s e s , c o m b i n e d w i t h t h e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s b y D w y e r e t a l . a n d t h e r e a l t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s p r e s e n t e d i n C h a p t e r 3 . T h e S P I D E R t o o l s u i t e a l s o i n c l u d e s a g r a m m a r a n d s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s f o r t h e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s b y D w y e r e t a l . [ 6 2 ] , i n o r d e r t o f o c u s o n t h e s p e c i fi c a t i o n a n d a n a l y s i s o f p r o p e r t i e s f o r u n t i m e d m o d e l s . 7 9 F o r m a l A n a l y s i s T o o l C o n n e c t o r : I n g e n e r a l , t h e F o r m a l A n a l y s i s T o o l C o n n e c - t o r e n a b l e s t h e S P I D E R t o o l s u i t e t o e x t r a c t i n f o r m a t i o n f r o m a s y s t e m m o d e l , c r e a t e f o r m a l s p e c i fi c a t i o n s o f p r o p e r t i e s i n a f o r m s u i t a b l e f o r a p a r t i c u l a r f o r - m a l a n a l y s i s t o o l , e x e c u t e t h e v e r i fi c a t i o n o f a p r o p e r t y , a n d a n a l y z e t h e o u t p u t g e n e r a t e d b y a v e r i fi c a t i o n r u n o f t h e f o r m a l a n a l y s i s t o o l . S i n c e t h e F o r m a l A n a l y s i s T o o l C o n n e c t o r i s s p e c i fi c t o t h e m o d e l i n g l a n g u a g e a n d a n a l y s i s t o o l u s e d , i t i s p r o v i d e d a s a p l u g - i n t o t h e S P I D E R t o o l s u i t e u s i n g t h e J a v a P l u g - i n F r a m e w o r k [ 6 ] . B y o f f e r i n g t h e a b i l i t y t o p l u g - i n a d d i t i o n a l F o r m a l A n a l y s i s T o o l C o n n e c t o r c o m p o n e n t s , t h e S P I D E R t o o l s u i t e i s c o n fi g u r a b l e t o s u p p o r t a n a l y s i s t o o l s b e y o n d t h e o n e s e x p l i c i t l y m e n t i o n e d i n t h i s d i s s e r t a t i o n . S p e c i fi c a l l y , t h e F o r m a l A n a l y s i s T o o l C o n n e c t o r c o n s i s t s o f t w o c o m p o n e n t s : a F o r m a l M o d e l I n t e r p r e t e r a n d a M o d e l A n a l y z e r . T h e S P I D E R t o o l s u i t e u s e s a n a b s t r a c t , m o d e l - i n d e p e n d e n t r e p r e s e n t a t i o n o f a f o r m a l s y s t e m m o d e l . T h i s r e p r e s e n t a t i o n i s p o p u l a t e d b y t h e F o r m a l M o d e l I n t e r p r e t e r t a i l o r e d f o r t h e s p e c i fi c m o d e l i n g l a n g u a g e . C u r r e n t l y , t h e S P I D E R t o o l s u i t e s u p p o r t s t h e e x t r a c t i o n o f i n f o r m a t i o n f r o m f o r m a l m o d e l s c r e a t e d b y H y d r a [ 1 4 6 ] , a s w e l l a s P r o m e l a m o d e l s f o r t h e m o d e l c h e c k e r S p i n [ 1 0 3 ] . T h e t o o l - s p e c i fi c M o d e l A n a l y z e r i s r e s p o n s i b l e f o r t h e s t e p s r e q u i r e d t o i n v o k e t h e f o r m a l a n a l y s i s t o o l . T h e M o d e l A n a l y z e r fi r s t m a p s t h e n a t u r a l l a n g u a g e s p e c i fi c a t i o n t o t h e s p e c i fi c a t i o n l o g i c u n d e r s t o o d b y t h e t a r g e t e d f o r m a l a n a l - y s i s t o o l . D u r i n g t h i s m a p p i n g , t h e m o d e l - s p e c i fi c e l e m e n t s i n t h e n a t u r a l l a n - g u a g e s p e c i f i c a t i o n a r e a l s o m a p p e d t o a r e p r e s e n t a t i o n e x p e c t e d b y t h e a n a l y s i s t o o l . F i n a l l y , t h e P r o p e r t y A n a l y z e r i n v o k e s t h e f o r m a l a n a l y s i s t o o l w i t h p a - r a m e t e r s r e q u i r e d t o v e r i f y t h e s y s t e m m o d e l u n d e r c o n s i d e r a t i o n . C u r r e n t l y , t h e t o o l s u i t e s u p p o r t s t h e a n a l y s i s o f P r o m e l a m o d e l s u s i n g t h e S p i n m o d e l c h e c k e r [ 1 0 3 ] , a n d t h e a n a l y s i s o f U M L m o d e l s u s i n g t h e U M L f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k [ 1 1 7 , 1 4 6 ] . 8 0 F i g u r e 4 . 5 s h o w s a U M L a c t i v i t y d i a g r a m o f a s p e c i fi c c o n fi g u r a t i o n o f t h e S P I D E R t o o l s u i t e . F o r t h e r e m a i n d e r o f t h e c h a p t e r , w e a s s u m e t h a t S P I D E R i s c o n fi g u r e d t o r e a d r e a l - t i m e U M L 1 . 4 [ 1 5 5 ] m o d e l s s p e c i fi e d i n t e r m s o f X M I 1 . 1 [ 1 5 3 ] u s i n g a U M L c a s e t o o l a n d u s e s t h e r e a l - t i m e e x t e n d e d U M L f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k [ 1 1 7 , 1 4 6 ] t o g e n e r a t e t h e f o r m a l s p e c i f i c a t i o n l a n g u a g e P r o m e l a f o r t h e m o d e l c h e c k e r S p i n [ 1 0 3 ] . N a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t i e s a r e d e r i v e d u s i n g t h e g r a m m a r p r e s e n t e d i n C h a p t e r 3 a n d m a p p e d t o q u a l i t a t i v e L T L a n d r e a l — t i m e M T L s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n i n s t a n c e s . T h e m a i n e l e m e n t s o f F i g u r e 4 . 5 , t h e P a t t e r n S y s t e m M a n a g e r , t h e P r o p e r t y D e r i v e r , t h e P r o p e r t y I n s t a n t i a t o r , a n d t h e F o r m a l A n a l y s i s T o o l C o n n e c t o r , a r e s u b s e q u e n t l y d e s c r i b e d i n d e t a i l . 4 . 4 . 2 P a t t e r n S y s t e m M a n a g e r T h e P a t t e r n S y s t e m M a n a g e r i s i n t e n d e d t o b e u s e d b y d o m a i n e x p e r t s a n d f o r m a l m e t h o d s e x p e r t s a s a n a d m i n i s t r a t i v e t o o l t h a t c o n fi g u r e s t h e S P I D E R t o o l s u i t e a c c o r d i n g t o a s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s y s t e m . I t a i d s i n t h e c o n s t r u c t i o n a n d m a n a g e m e n t o f s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s y s t e m s w i t h t h e i r a s s o c i a t e d s t r u c t u r e d n a t u r a l l a n g u a g e g r a m m a r s . I n t h e S P I D E R t o o l s u i t e , t h e P a t t e r n S y s t e m M a n a g e r i s u s e d t o c r e a t e a n d a s s o c i a t e f o r m a l p r o p e r t i e s t o t h e i r n a t u r a l l a n g u a g e r e p r e s e n t a t i o n s , o r a p r e v i o u s l y c r e a t e d p a t t e r n s y s t e m c a n b e l o a d e d . F o r t h i s c h a p t e r , t h e s p e c i fi c a - t i o n p a t t e r n s y s t e m c o n s i s t s o f f o r m a l p r o p e r t i e s f r o m t h e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s b y D w y e r e t a l . [ 6 2 ] a n d t h e r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s , c o m b i n e d w i t h t h e n a t u r a l l a n g u a g e g r a m m a r i n C h a p t e r 3 . S t r u c t u r e d n a t u r a l l a n g u a g e g r a m m a r s a r e c a p t u r e d i n E x t e n d e d B a c k u s - N a u r F o r m ( E B N F ) a n d i n t e r n a l l y t r a n s l a t e d i n t o a B N F r e p r e s e n t a t i o n . T h e u s e o f E B N F l e a d s t o a h i g h e r l e v e l o f a b s t r a c t i o n a n d a i d s i n t h e u n d e r s t a n d a b i l i t y a n d r e a d a b i l i t y o f t h e g r a m m a r , w h i l e B N F i s e a s i e r t o p r o c e s s w h e n p r o v i d i n g u s e r g u i d a n c e , d u e t o s i m p l i c i t y . F o r g r a m m a r r u l e s c o n t a i n i n g c h o i c e s , a d d i t i o n a l d e s c r i p t o r s a r e i n c l u d e d . 8 1 r o y t t a r d e n p a o t r s P n I . m : V s i s y l a s e i t r e p o e ‘ r R e O a r t T i s P t U O F P n a t s n I Q n s a y t a l p \ e r l o p s l u s ] k c m o e ( n D h d c n r l y t " r “ s n o o e e r t d e p 3 i ‘ t o a z o y t r 2 c e n n L a o M n A - e L N t s l e M [ l n p " i o t n . u s p d f l o n h o i y t t a r l e o p i o v r p C i U p r p l o o T s i s y a e w “ r M l L a l r ” ’ n d ] n e I o e e s A t , d ; i t r r e o l r o e M p r ‘ : , ‘ a e r d v r i o e e ] r k o c m e h s c d 3 l t o s n , l h n L e ‘ t , a c o v n e M n F I U ' n [ u ” V n o e t i e t r p e o p r o r p p s [ I I d o v i ] t s r a e r l o s e l t e o a d i r o l r a e c v n [ u T E S A C r e v n e D y t r e p o r P r e e o r c m r L e M s U U I I a ’ f L N s e e n d i e e r v m r a g u a m i y t u r m t c g e d r u n a e r r a r l g p t e o s r s p U ] s n t o s i i t x a e c i n f o i i c t e p a s r u L g N fi [ n n o o c i t a s e t a l e e r n c n g r r e f u e g ] s fi U t - L s N s t a n a M m e t y S n r e t t a P I n i o x c e n t o o i n a s c e s e t a e r c r fi e o i s d L s U c e p s L N e N t a d e e r r c u t [ r c e u s r U t s 8 2 \ I / L o a d e x i s t i n g N L s p e c i fi c a t i o n c o n fi g u r a t i o n U s e r c o r r e c t s U M L m o d e l 6 ) F i g u r e 4 . 5 : U M L a c t i v i t y d i a g r a m o v e r v i e w i n g m o d e l i n g a n d a n a l y s i s p r o c e s s T h e s e d e s c r i p t o r s c o m p r i s e t w o p a r t s : a n a b b r e v i a t e d n a m e o f t h e c h o i c e a n d a t e x t u a l e x p l a n a t i o n o f e a c h c h o i c e . T h i s i n f o r m a t i o n i s u s e d t o p r o v i d e g u i d a n c e a n d f e e d b a c k t o t h e d e v e l o p e r w h e n m a k i n g a c h o i c e i n t h e d e r i v a t i o n p r o c e s s . T h e P a t t e r n S y s t e m M a n a g e r i s a l s o u s e d b y t h e f o r m a l m e t h o d s e x p e r t s t o c r e a t e t h e m a p p i n g s b e t w e e n t h e s e n t e n c e s g e n e r a t e d f r o m t h e n a t u r a l l a n g u a g e g r a m m a r a n d e l e m e n t s f r o m t h e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s y s t e m . 4 . 4 . 3 P r o p e r t y D e r i v e r A f t e r t h e p r o c e s s h a s b e e n i n s t a n t i a t e d w i t h a n a t u r a l l a n g u a g e g r a m m a r a n d m a p p i n g s t o a s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s y s t e m , t h e p r o p e r t y t o b e a n a l y z e d i s d e r i v e d . F i g u r e 4 . 6 s h o w s a s c r e e n c a p t u r e o f t h e P r o p e r t y D e r i v e r . T h e S e n t e n c e d e r i v a t i o n fi e l d s h o w s t h e c u r r e n t s e n t e n c e o b t a i n e d f r o m t h e d e r i v a t i o n p r o c e s s . T h e C h o i c e s fi e l d c o n t a i n s t h e s p e c i fi c c h o i c e s a t t h i s s t e p , a n d t h e D e s c r i p t i o n fi e l d g i v e s d e s c r i p - t i o n s f o r e a c h c h o i c e . T h e D e r i v a t i o n h i s t o r y c o n t a i n s a t r e e r e p r e s e n t a t i o n o f t h e n o n - t e r m i n a l s r e s o l v e d t h u s f a r , a n d i t c a n a l s o b e u s e d t o u n d o e d i t s . T h e P r o p e r t y D e r i v e r g u i d e s t h e d e v e 1 0 p e r t h r o u g h t h e s t e p - b y - s t e p d e r i v a t i o n o f a n a t u r a l l a n g u a g e r e p r e s e n t a t i o n . N o n - t e r m i n a l s a r e h i g h l i g h t e d i n t h e t e m p l a t e t h a t i s b e i n g d e r i v e d , a n d t h e d e v e l o p e r r e s o l v e s t h e s e n o n - t e r m i n a l s w i t h a p p l i c a b l e p r o d u c t i o n r u l e s . T h e P r o p e r t y D e r i v e r a s s i s t s t h e d e v e l o p e r i n m a k i n g s p e c i fi c a t i o n c h o i c e s b y o f f e r i n g d e s c r i p t i v e i n f o r m a t i o n a b o u t e a c h c h o i c e . E a c h t i m e t h e d e v e l o p e r h i g h l i g h t s a p a r t i c u l a r c h o i c e , t h e P r o p e r t y D e r i v e r h i g h l i g h t s c o r r e s p o n d i n g d e s c r i p - t o r s . I n a d d i t i o n , t h e P r o p e r t y D e r i v e r g i v e s a p r e v i e w o f s e l e c t i n g a p a r t i c u l a r c h o i c e f o r t h e n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t y t e m p l a t e b e i n g d e r i v e d . U s i n g t h e P r o p e r t y D e r i v e r f o r o u r r u n n i n g e x a m p l e , t h e d e v e l o p e r w o u l d d e r i v e t h e f o l l o w i n g s t r u c t u r e d E n g l i s h s e n t e n c e f r o m E x p r e s s i o n ( 4 . 1 ) : 8 3 ) 8 ( n r e t t ) 6 a ( ’ y ) 7 i ( e r o ) q e s 5 e c n ( t i s o o e C p r t t s r e c o e ) d d 3 h m r W ( O ) 4 e c u ? e ( o f o n i c b u - i p e ) p . a l . 9 i y é y e o j . ( h L T r C e r e n ) n } ~ c m 2 o r 5 E i ( i ' ( r o t n t h e o a 1 - C c i e . i 5 E e t i r - p a d o e ! l c c p 5 i f [ E s s i - c l I e E E p g [ L s r e - y s a s l a o n h h y y t y r l t r e r u p e p o p o u r r p r p p a a t a l a . a s h l t d a i . l l h s n o t o s e s i l e u u e h n i 0 m t h c r o c e r r x i u e d t e h n e d u e d w e p o m t p i u e a h e u p s o t c w c a s e s R s ' t ' ' h t u d l 0 a b u r r r o e ' l l v e e e t t l f G B A o a ' ' ‘ d d e e e l l h h h o o T T T h h : . : a . . n e o c i t n a e v t i n r e e S d . r r » c D y t . r e p o r . P F i g u r e 4 . 6 : A n n o t a t e d s c r e e n c a p t u r e o f t h e P r o p e r t y D e r i v e r 8 4 : T h e ‘ A i ' t e r 0 u n t i l R ' s c o p e s p e c i fi e s t h a t a l u r o p e r t y h a s t o h e l d a f t e r a s t a t e I n w h i c h R h o l d s ; n t i l a s t a t e i n w h i c h 0 h o l d s . T h e p r o p e r t y m i g h t i o l d I n f i n i t e l y i f Q n e v e r h o l d s a f t e r a s t a t e I n w h i c h i n ; : u i i C i v . 2 : D e s c r i p t i o n “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f E h o l d s , t h e n _ 5 _ h o l d s w i t h i n 5 t i m e u n i t ( s ) . ” ( G r a m m a r : 1 , 2 , 3 . 1 8 . 2 4 , 2 5 ) ( 4 . 7 ) T h i s s e n t e n c e c a p t u r e s a r e a l - t i m e r e s p o n s e p r o p e r t y , w h e r e E , § , a n d _ c _ a r e p l a c e h o l d e r v a r i a b l e s t o b e i n s t a n t i a t e d l a t e r w i t h f o r m a l s y s t e m m o d e l e l e m e n t s . I n t h e n e x t s t e p t h e n , t h e d e v e l o p e r r e p l a c e s t h e p l a c e h o l d e r s 3 , § , a n d g w i t h f r e e - f o r m t e x t d e s c r i b i n g t h e s p e c i fi c s y s t e m c o n d i t i o n s . F r o m t h e r e q u i r e m e n t i n E x p r e s s i o n ( 4 . 1 ) , t h e d e v e l o p e r d e t e r m i n e s t h a t t h e c a u s e E n e e d s t o b e r e p l a c e d w i t h C l a s s l e n t e r s t h e s t a t e W a i t , t h e e f f e c t § i s c a p t u r e d a s C l a s s l e n t e r s t h e s t a t e P r o c e s s , a n d t h e r e a l - t i m e c o n s t a n t 9 i s r e p l a c e d w i t h § . S u b s e q u e n t l y , t h e f o l l o w i n g n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t y i s o b t a i n e d : “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f C l a s s l e n t e r s t h e s t a t e W a i t h o l d s , t h e n C l a s s l e n t e r s t h e s t a t e P r o c e s s h o l d s w i t h i n _ 5 _ t i m e u n i t ( 5 ) . ” ‘ ( 4 . 8 ) A f t e r t h e n a t u r a l l a n g u a g e t e m p l a t e i s d e r i v e d a n d p l a c e h o l d e r s a r e r e p l a c e d w i t h f r e e — f o r m t e x t , t h e fi r s t s t e p e n d s a t t h e c o n n e c t o r A i n F i g u r e 4 . 5 . 4 . 4 . 4 U M L M o d e l I n t e r p r e t e r T h e U M L M o d e l I n t e r p r e t e r i s p a r t o f t h e F o r m a l A n a l y s i s T o o l C o n n e c t o r a n d i s u s e d t o c o n n e c t t h e t o o l s u i t e w i t h U M L t o o l s . A f t e r a m o d e l h a s b e e n c r e a t e d u s i n g t h e U M L C A S E t o o l , t h e m o d e l i s v a l i d a t e d b y H y d r a u s i n g s t a t i c a n a l y s i s t e c h n i q u e s [ 4 3 ] . T h e m o d e l v a l i d a t i o n e n c o m p a s s e s s e v e r a l c h e c k s f o r i n t r a - a n d i n t e r - d i a g r a m v a l i d i t y , s u c h a s c h e c k s f o r w e l l - f o r m e d n e s s o f n a m e s a n d e x p r e s s i o n s , m i s s i n g i n i t i a l s t a t e s , s t a t e s w i t h o u t i n c o m i n g o r o u t g o i n g t r a n s i t i o n s , a n d u n d e c l a r e d v a r i - a b l e s , o p e r a t i o n s , o r t y p e s . I f e r r o r s a r e f o u n d d u r i n g t h e v a l i d i t y c h e c k s t h a t p r e v e n t . a f o r m a l l y s p e c i fi e d m o d e l f r o m b e i n g g e n e r a t e d f r o m t h e U M L d i a g r a m s , t h e n t h e 8 5 d e v e l o p e r i s p r o m p t e d t o c o r r e c t t h e s e e r r o r s b e f o r e p r o c e e d i n g . I f a m o d e l p a s s e s t h e v a l i d i t y c h e c k s , t h e n t h e U M L M o d e l I n t e r p r e t e r a u t o m a t i c a l l y e x t r a c t s i n f o r m a t i o n a b o u t m o d e l e l e m e n t s f r o m t h e U M L m o d e l , s u c h a s t h e n a m e s o f c l a s s e s , a t t r i b u t e s , o p e r a t i o n s , a n d s t a t e s . F o r e x a m p l e , f o r t h e c l a s s C l a s s l i n F i g u r e 4 . 1 , t h e f o l l o w i n g i n f o r m a t i o n i s e x t r a c t e d : A t t r i b u t e n a m e s : t i m e r O p e r a t i o n n a m e s : r e s e t { ) S t a t e n a m e s : W a i t , P r o c e s s A f t e r t h e i n f o r m a t i o n h a s b e e n e x t r a c t e d f r o m t h e U M L s y s t e m m o d e l , t h e s e c o n d s t e p e n d s a t t h e c o n n e c t o r B i n F i g u r e 4 . 5 . 4 . 4 . 5 P r o p e r t y I n s t a n t i a t o r A f t e r t h e p r e v i o u s t w o s t e p s h a v e r e a c h e d c o n n e c t o r s A a n d B , r e s p e c t i v e l y , t h e P r o p e r t y I n s t a n t i a t o r i s u s e d t o i n s t a n t i a t e t h e p r o p e r t y f o r a f o r m a l s y s t e m m o d e l a t h a n d . F i g u r e 4 . 7 s h o w s a s c r e e n c a p t u r e o f t h e P r o p e r t y I n s t a n t i a t o r . T h e S e n t e n c e i n s t a n t i a t i o n fi e l d c o n t a i n s e l e m e n t s t h a t a r e u s e d t o i n s t a n t i a t e t h e d e r i v e d n a t u r a l l a n g u a g e s e n t e n c e . T h e P r o p e r t y I n s t a n t i a t o r d i s p l a y s t h e i n f o r m a t i o n t h a t h a s b e e n e x t r a c t e d b y t h e U M L M o d e l I n t e r p r e t e r i n t h e C u r r e n t ' m o d e l e l e m e n t s f i e l d . U s i n g t h e i n f o r m a t i o n i n t h e C u r r e n t m o d e l e l e m e n t s fi e l d , t h e d e v e l o p e r r e p l a c e s t h e f r e e - f o r m n a t u r a l l a n g u a g e t e x t i n t h e p l a c e h o l d e r s o f t h e S e n t e n c e i n s t a n t i a t i o n fi e l d w i t h b o o l e a n p r o p o s i t i o n s o n s p e c i fi c s y s t e m c o n d i t i o n s ( e x t r a c t e d f r o m t h e c l a s s a n d s t a t e d i a g r a m s ) . F o r E x p r e s s i o n ( 4 . 8 ) o f o u r r u n n i n g e x a m p l e , t h e f r e e - f o r m t e x t s C l a s s l e n t e r s t h e s t a t e W a i t a n d C l a s s l e n t e r s t h e s t a t e P r o c e s s n e e d t o b e i n s t a n t i - a t e d u s i n g b o o l e a n p r o p o s i t i o n . T h e P r o p e r t y I n s t a n t i a t o r c a n a s s i s t t h e d e v e l o p e r i n 8 6 t fi t s e m t a r e t f a s d l o h ) l l i o i t e a c i n t e n a t t n s e n S i ' 8 7 F i g u r e 4 . 7 : A n n o t a t e d s c r e e n c a p t u r e o f t h e P r o p e r t y I n s t a n t i a t o r A n a l s i s r e s u t s I m e J n l t j s i . C u r r e n t m o d e l e l e m e n t s c r e a t i n g t h e s e b o o l e a n p r o p o s i t i o n s b y a u t o m a t i c a l l y g e n e r a t i n g p r o p o s i t i o n s f o r t h e i n f o r m a t i o n e x t r a c t e d b y t h e U M L M o d e l I n t e r p r e t e r . T h e d i s p l a y o f i n f o r m a t i o n e x — t r a c t e d f r o m t h e U M L m o d e l i s s h o w n i n F i g u r e 4 . 8 . F o r i n s t a n c e , i n o r d e r t o s p e c i f y t h a t C l a s s l e n t e r s t h e s t a t e W a i t , t h e d e v e l o p e r s e l e c t s t h e a p p r o p r i a t e p l a c e h o l d e r i n t h e t e m p l a t e a n d s e l e c t s t h e s t a t e W a i t i n t h e t r e e s t r u c t u r e i n F i g u r e 4 . 8 . T h e n , u p o n c l i c k i n g t h e “ I n s e r t P r o p o s i t i o n ” b u t t o n , t h e P r o p e r t y I n s t a n t i a t o r a u t o m a t i c a l l y i n - s e r t s t h e p r o p o s i t i o n e n t e r ( C 1 a s s l : W a i t ) i n t o t h e p l a c e h o l d e r . I f r e q u i r e d , t h e d e v e l o p e r c a n m a n u a l l y m o d i f y t h e p r o p o s i t i o n s o r c r e a t e c o n j u n c t i o n s / d i s j u n c t i o n s w i t h a d d i t i o n a l p r o p o s i t i o n s . S i m i l a r l y , C l a s s l e n t e r s t h e s t a t e P r o c e s s i s r e p l a c e d w i t h t h e a u t o m a t i c a l l y g e n e r a t e d p r o p o s i t i o n e n t e r ( C 1 a s s l : P r o c e s s ) . T h e r e a l - t i m e c o n s t r a i n t _ c _ h a s b e e n p r e v i o u s l y i n s t a n t i a t e d w i t h E a n d r e m a i n s u n m o d i fi e d i n t h i s e x a m p l e . S u b s e q u e n t l y , t h e f o l l o w i n g n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t y i s o b t a i n e d : “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f e n t e r ( C l a s s l : W a i t ) h o l d s , t h e n e n t e r ( C 1 a s s l : P r o c e s s ) h o l d s w i t h i n § t i m e u n i t ( s ) . ” ( 4 . 9 ) 4 . 4 . 6 U M L M o d e l A n a l y z e r A f t e r t h e n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t y i s s p e c i fi e d , t h e U M L M o d e l A n a l y z e r i n - v o k e s H y d r a t o c o n v e r t t h e U M L m o d e l t o a P r o m e l a s p e c i fi c a t i o n . N e x t , t h e i n - s t a n t i a t e d n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t y n e e d s t o b e m a p p e d t o t h e f o r m a l s p e c i fi c a t i o n l a n g u a g e t h a t c a n b e p r o c e s s e d b y t h e t a r g e t e d f o r m a l a n a l y s i s t o o l ( i n t h i s c a s e M T L f o r m u l a e t o b e u s e d w i t h o u r r e a l - t i m e e x t e n d e d U M L f o r m a l i z a t i o n f r a m e - w o r k [ 1 1 7 , 1 4 6 ] ) . T h i s s t e p i s p e r f o r m e d b y t h e U M L M o d e l A n a l y z e r , w h i c h i s a l s o p a r t o f t h e F o r m a l A n a l y s i s T o o l C o n n e c t o r . A t fi r s t . t h e n a t u r a l l a n g u a g e t e m p l a t e i s m a p p e d t o t h e c o r r e s p o n d i n g s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n i n s t a n c e . F o r e x a m p l e , t h e n a t u r a l l a n g u a g e s e n t e n c e i n E x p r e s s i o n ( 4 . 7 ) c o r r e s p o n d s t o t h e f o l l o w i n g g l o b a l l y S C O p e d M T L t e m p l a t e f r o m t h e B o u n d e d R e s p o n s e r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n : 8 8 ; § - ~ - - - - o t i m e r l - - - - - - O r e s e t { 3 . 1 1 : } S t a t e M a c h i n e l - — - 0 P r o c e s s 5 . “ ( i f , 3 ( i f F i g u r e 4 . 8 : M o d e l i n f o r m a t i o n d i s p l a y e d i n t h e P r o p e r t y I n s t a n t i a t o r [ u p 4 0 5 . 5 ) . ( 4 . 1 0 ) A f t e r w a r d s , t h e p l a c e h o l d e r s i n t h e M T L f o r m u l a a r e r e p l a c e d w i t h t h e p r e v i - o u s l y c r e a t e d b o o l e a n p r o p o s i t i o n s . F o r i n s t a n c e , a p p l y i n g t h e b o o l e a n p r o p o s i t i o n o f E x p r e s s i o n ( 4 . 9 ) t o t h e M T L t e m p l a t e i n E x p r e s s i o n ( 4 . 1 0 ) , t h e f o l l o w i n g M T L f o r m u l a i s o b t a i n e d : 8 9 E l ( ( e n t e r ( C 1 a s s l : W a i t ) ) — * 0 3 5 ( e n t e r ( C l a s s l : P r o c e s s ) ) ) . ( 4 . 1 1 ) I n o r d e r t o r e d u c e t h e c o s t o f m o d e l c h e c k i n g , t h e U M L M o d e l A n a l y z e r m a y p e r f o r m a n a u t o m a t e d a b s t r a c t i o n o f t h e f o r m a l m o d e l b e f o r e e x e c u t i n g t h e a n a l y s i s . F o r m o d e l s n o t c o n t a i n i n g t i m i n g i n f o r m a t i o n , t h e U M L M o d e l A n a l y z e r c a n p e r - f o r m a p r o p e r t y - b a s e d s l i c i n g o f t h e f o r m a l s y s t e m m o d e l , w h e r e i t i n v o k e s t h e s l i c i n g a l g o r i t h m p r o v i d e d b y S p i n 3 a n d r e m o v e s c o n s t r u c t s i d e n t i fi e d a s r e d u n d a n t . A f t e r t h e s l i c i n g i s c o m p l e t e , t h e S P I D E R t o o l s u i t e i n v o k e s t h e S p i n m o d e l c h e c k e r a n d p e r f o r m s t h e a n a l y s i s . S i n c e t h e s l i c i n g a l g o r i t h m b y S p i n m a y r e m o v e t i m i n g - r e l a t e d c o n s t r u c t s a n d c h a n g e t h e t i m i n g - b a s e d b e h a v i o r o f t h e m o d e l , t h e U M L M o d e l A n - a l y z e r d o e s n o t p e r f o r m t h e s l i c i n g f o r r e a l — t i m e m o d e l s . A f t e r t h e m o d e l c h e c k i n g h a s c o m p l e t e d , t h e U M L M o d e l A n a l y z e r r e t u r n s a n a l - y s i s r e s u l t s t o t h e P r o p e r t y I n s t a n t i a t o r , w h i c h a r e t h e n v i s u a l l y p r e s e n t e d t o t h e d e v e l o p e r u s i n g a t r a f f i c l i g h t i c o n . R e d i n d i c a t e s t h a t t h e p r o p e r t y w a s v i o l a t e d a n d a c o u n t e r e x a m p l e i s r e t u r n e d ; G r e e n i n d i c a t e s t h a t t h e p r o p e r t y h o l d s f o r t h e s e l e c t e d m o d e l ; a n d Y e l l o w i n d i c a t e s t h a t p r o b l e m s o c c u r r e d d u r i n g t h e a n a l y s i s p r o c e s s t h a t p r o h i b i t e d t h e s u c c e s s f u l v e r i fi c a t i o n o f t h e p r o p e r t y . E x a m p l e p r o b l e m s i n c l u d e e x - c e e d i n g t h e a v a i l a b l e s y s t e m m e m o r y f o r s t o r i n g t h e s t a t e s o f t h e m o d e l d u r i n g a n e x h a u s t i v e s t a t e s p a c e e x p l o r a t i o n . I f a v i o l a t i o n o f a p r o p e r t y i s f o u n d , t h e n t h e d e v e l o p e r c a n v i s u a l i z e t h e e x e c u t i o n t h a t l e a d t o t h e v i o l a t i o n u s i n g T h e s e u s [ 8 5 ] , c o r r e c t t h e m o d e l , a n d r e p e a t t h e a n a l y s i s . F i n a l l y , w h e n t h e p r o p e r t y h o l d s o n t h e s e l e c t e d m o d e l , t h e d e v e l o p e r c a n a n a l y z e a d d i t i o n a l p r o p e r t i e s o r e x i t f r o m t h e t o o l a n d t h e a n a l y s i s p r o c e s s . 3 T h e s l i c i n g a l g o r i t h m o f S p i n i s s o u n d a n d c o m p l e t e w i t h r e s p e c t . t o a n y p r o p e r t y s p e c i fi a b l e i n t e r m s o f L T L [ 1 0 3 ] . 9 0 4 . 5 V a l i d a t i o n : E l e c t r o n i c a l l y C o n t r o l l e d S t e e r i n g S y s t e m W e i l l u s t r a t e t h i s a p p r o a c h w i t h a n e x a m p l e s p e c i fi c a t i o n d e r i v a t i o n a n d i n s t a n - t i a t i o n o f t h e E l e c t r o n i c a l l y C o n t r o l l e d S t e e r i n g ( E C S ) s y s t e m [ 2 0 6 ] o b t a i n e d f r o m S i e m e n s A u t o m o t i v e . T h e E C S s y s t e m i s i n t e n d e d t o s u p p l e m e n t t h e b e n e fi t s p r o - v i d e d b y t r a d i t i o n a l h y d r a u l i c p o w e r s t e e r i n g u s i n g a n e l e c t r i c - m o t o r p o w e r a s s i s t m e c h a n i s m t o p r o v i d e r e s p o n s i v e p o w e r s t e e r i n g . F o r a n e x t e n d e d d e s c r i p t i o n o f t h e E C S , i n c l u d i n g i t s r e a l - t i m e r e q u i r e m e n t s a n d c l a s s d i a g r a m , p l e a s e r e f e r t o S e c - t i o n 3 . 3 . W e d e m o n s t r a t e t h e u s e o f S P I D E R w i t h e x a m p l e i n s t a n t i a t i o n s o f b o t h q u a l i t a t i v e a n d r e a l - t i m e p r o p e r t i e s o f t h e E C S s y s t e m . F o r b r e v i t y , g l o b a l s c o p e i s u s e d f o r a l l p r o p e r t i e s a n d w e o n l y s h o w h o w t o o b t a i n t h e L T L a n d M T L f o r m u l a e o f t h e p r o p e r t i e s t o b e a n a l y z e d . D e t a i l s o n h o w t h e a n a l y s i s o f L T L a n d M T L p r o p e r - t i e s i s p e r f o r m e d f o r t h e E C S s y s t e m a n d h o w p r o p e r t y v i o l a t i o n s m a y b e a d d r e s s e d c a n b e f o u n d i n C h a p t e r 3 . P r o p e r t y 1 R e q u i r e m e n t : “ I f a f a i l u r e o c c u r s , t h e m a l f u n c t i o n i n d i c a t o r l i g h t s h o u l d b e i l l u m i n a t e d . ” T h i s r e q u i r e m e n t d o e s n o t c o n t a i n a n y t i m i n g i n f o r m a t i o n , t h e r e f o r e t h e t y p e i s q u a l i t a t i v e . C l e a r l y , t h e p r o p e r t y s h o u l d b e i n t h e o r d e r c a t e g o r y , s i n c e t h e r e - q u i r e m e n t s p e c i fi e s t h a t a f t e r a s t a t e i n w h i c h a f a i l u r e o c c u r s , t h e s y s t e m s h o u l d t r a n s i t i o n t o a s t a t e w h e r e t h e m a l f u n c t i o n i n d i c a t o r l i g h t i s i l l u m i n a t e d . F i n a l l y , t h e d e v e l o p e r s e l e c t s t h e R e s p o n s e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n f r o m D w y e r e t a l . ’ s p a t t e r n s [ 6 2 ] , s i n c e t h e r e q u i r e m e n t t o b e s p e c i fi e d i s a c a u s e - e f f e c t r e l a t i o n a n d i n v o l v e s t w o c o n - d i t i o n s . A s a r e s u l t , t h e d e v e 1 0 p e r o b t a i n s t h e f o l l o w i n g s t r u c t u r e d E n g l i s h s e n t e n c e u p o n c o m p l e t i o n o f t h e d e r i v a t i o n s t e p : 9 1 “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f E h o l d s , t h e n § e v e n t u - a l l y h o l d s . ” ( G r a m m a r 1 , 2 , 3 , 1 0 , 1 4 ) ( 4 . 1 2 ) N e x t , t h e P r o p e r t y I n s t a n t i a t o r i s u s e d t o r e p l a c e E a n d S w i t h b o o l e a n p r o p o s i - t i o n s d e s c r i b i n g t h e a p p r o p r i a t e s t a t e s . S P I D E R d i s p l a y s a l l t h e c l a s s e s , w i t h a c c o m - p a n y i n g a t t r i b u t e , o p e r a t i o n , a n d s t a t e n a m e s , f r o m t h e s y s t e m m o d e l . I n t h i s c a s e , w e a r e i n t e r e s t e d i n t h e a t t r i b u t e s o f t h e F a u l t H a n d l e r a n d M a l f u n c t i o n l n d i c a t o r L i g h t c l a s s e s . A s s u m i n g t h a t t h e b o o l e a n p r o p o s i t i o n F a u l t H a n d l e r . n o O f F a i l u r e s a é O i n - d i c a t e s t h e o c c u r r e n c e o f f a i l u r e s a n d M a l f u n c t i o n I n d i c a t o r L i g h t . s t a t u s = 1 d e - n o t e s t h a t t h e m a l f u n c t i o n i n d i c a t o r l i g h t i s a c t i v a t e d , t h e f o l l o w i n g s t r u c t u r e d E n — g l i s h s e n t e n c e i s o b t a i n e d a f t e r t h e i n s t a n t i a t i o n s t e p : “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f F a u l t H a n d l e r . n o O f F a i l u r e s y é o h o l d s , t h e n M a l f u n c t i o n I n d i c a t o r L i g h t . s t a t u s = 1 e v e n t u a l l y h o l d s . ” ( 4 . 1 3 ) T h i s i n s t a n t i a t e d s e n t e n c e c a n t h e n b e m a p p e d t o a t e m p o r a l l o g i c r e p r e s e n t a t i o n . T h e f o l l o w i n g t e m p o r a l l o g i c p r o p e r t y , a u t o m a t i c a l l y g e n e r a t e d b y S P I D E R , d e n o t e s t h e L T L r e p r e s e n t a t i o n o f t h e p r o p e r t y c a p t u r e d i n n a t u r a l l a n g u a g e i n E x p r e s - s i o n ( 4 . 1 3 ) , w h i c h c a n b e a n a l y z e d u s i n g M c U m b e r a n d C h e n g ’ s U M L f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k [ 1 4 6 ] : C i ( ( F a u l t H a n d l e r . n o O f F a i l u r e s # 0 ) — > O ( M a l f u n c t i o n I n d i c a t o r L i g h t . s t a t u s = 1 ) ) . ( 4 . 1 4 ) 9 2 P r o p e r t y 2 R e q u i r e m e n t : “ O n c e e v e r y s e c o n d , a f a u l t s t a t u s r e p o r t m u s t b e s e n t o v e r a c o n t r o l l e r a r e a n e t w o r k ( C A N ) c o m m u n i c a t i o n l i n k . ” P r o p e r t y 2 c l e a r l y c o n t a i n s t i m i n g i n f o r m a t i o n ( i . e . , “ O n c e e v e r y s e c o n d ” ) , t h e r e - f o r e t h e d e v e l o p e r s e l e c t s t h e r e a l - t i m e t y p e w h e n d e r i v i n g t h e c o r r e s p o n d i n g p r o p - e r t y . N e x t , t h e d e v e l o p e r i n d i c a t e s w h e t h e r t h e p r o p e r t y u n d e r c o n s i d e r a t i o n f a l l s i n t h e d u r a t i o n , p e r i o d i c , o r r e a l - t i m e c a t e g o r y . S i n c e t h i s p r o p e r t y d e n o t e s a r e c u r r i n g e v e n t , t h e p r o p e r t y f a l l s i n t h e p e r i o d i c c a t e g o r y , a n d t h e n t h e d e v e l o p e r s e l e c t s t h e P e r i o d i c O c c u r r e n c e r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n [ 1 2 1 ] . T h e r e f o r e , t h e d e r i v a t i o n s t e p y i e l d s t h e f o l l o w i n g s t r u c t u r e d E n g l i s h s e n t e n c e : “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t E h o l d s a t l e a s t e v e r y 2 t i m e u n i t ( s ) . ” ( G r a m m a r 1 , 2 , 3 , 1 8 , 2 2 , 2 3 ) ( 4 . 1 5 ) P r o p o s i t i o n e n t e r ( C A N L i n k : T r a n s m i t F a u l t S t a t u s ) d e n o t e s t h a t t h e C A N L i n k e n t e r s s t a t e T r a n s m i t F a u l t S t a t u s , i n w h i c h i t t r a n s m i t s t h e c u r r e n t f a u l t s t a t u s o f t h e s y s t e m o v e r t h e C A N l i n k . 4 I n a d d i t i o n , w e a s s u m e t h a t t h e t i m i n g g r a n u l a r i t y o f t h e m o d e l i s e q u a l t o 1 0 0 m i l l i s e c o n d s , w h i c h m e a n s t h a t t e n t i m e u n i t s c a p t u r e o n e s e c o n d . T h e r e f o r e , 5 i s r e p l a c e d w i t h 1 _ O , d e n o t i n g t e n t i m e u n i t s . T h i s i n s t a n t i a t i o n l e a d s t o t h e f o l l o w i n g i n s t a n t i a t e d s t r u c t u r e d E n g l i s h s e n t e n c e : “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t e n t e r ( C A N L i n k : T r a n s m i t F a u l t S t a t u s ) h o l d s a t l e a s t e v e r y Q t i m e u n i t ( s ) . ” ( 4 . 1 6 ) w h i c h S P I D E R m a p s t o t h e M T L f o r m u l a : D ( O S - 1 ( ) ( e n t e r ( C A N L i n k : T r a n s m i t F a u l t S t a t u s ) ) ) ) . ( 4 . 1 7 ) ‘ 4 T h e C o n t r o l l e r A r e a N e t w o r k ( C A N ) i s a . h i g h - i n t e g r i t y s e r i a l d a t a c o n n n u n i c a t i o n s b u s f o r r e a l - t i m e a p p l i c a t i o n s [ 1 8 2 ] . 9 3 T h i s M T L f o r m u l a c a n b e u s e d b y o u r t i m i n g - e x t e n d e d U M L f o r m a l i z a t i o n f r a m e — w o r k [ 1 1 7 ] t o c h e c k f o r a d h e r e n c e o f t h e f o r m a l i z e d U M L s y s t e m m o d e l t o t h e r e - q u i r e m e n t u n d e r c o n s i d e r a t i o n . 4 . 6 D i s c u s s i o n T h i s c h a p t e r d e s c r i b e d o u r c o n fi g u r a b l e p r o c e s s f o r d e r i v a t i o n a n d i n s t a n t i a t i o n o f a n a l y z a b l e n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t i e s t e r m e d S P I D E R . W ' e i l l u s t r a t e d h o w t h e m a i n c o m p o n e n t s o f t h i s p r o c e s s h a v e b e e n i m p l e m e n t e d i n t h e S P I D E R t o o l s u i t e , w h i c h i s c u s t o m i z a b l e t h r o u g h t h e u s e o f X M L a n d p l u g - i n s . F i n a l l y , w e d e s c r i b e d t h e a p p l i c a t i o n o f t h e a p p r o a c h t o t h e s p e c i fi c a t i o n o f r e q u i r e m e n t s o f a n e l e c t r o n i c a l l y c o n t r o l l e d s t e e r i n g s y s t e m . O u r w o r k w i t h S P I D E R h a s y i e l d e d s e v e r a l c o n t r i b u t i o n s . F i r s t , d e v e l o p e r s l e s s e x p e r i e n c e d i n t h e s p e c i fi c a t i o n o f f o r m a l p r o p e r t i e s a r e a b l e t o c r e a t e f o r m a l l y - a n a l y z a b l e n a t u r a l l a n g u a g e r e p r e s e n t a t i o n s o f p r o p e r t i e s f o r t h e i r m o d e l s . F e e d b a c k f r o m i n d u s t r i a l c o l l a b o r a t m ' s h a s i n d i c a t e d t h a t t h i s s p e c i fi c a t i o n s t y l e i s p r e f e r r e d o v e r f o r m a l s p e c i fi c a t i o n l a n g u a g e s . S e c o n d , t h e S P I D E R t o o l s u i t e i s e x t e n s i b l e t o t h e u s e o f s e v e r a l f o r m a l a n a l y s i s t o o l s b y o f f e r i n g t h e a b i l i t y t o p l u g i n a d d i t i o n a l F o r m a l A n a l y s i s T o o l C o n n e c t o r c o m p o n e n t s . T h e r e f o r e , a w i d e v a r i e t y o f f o r m a l a n a l y s i s t o o l s c a n b e u s e d t o a n a l y z e t h e p r o p e r t i e s . C u r r e n t l y , S P I D E R s u p p o r t s t h e a n a l y s i s o f P r o m e l a m o d e l s u s i n g t h e S p i n m o d e l c h e c k e r [ 1 0 3 ] , t h e a n a l y s i s o f U M L m o d e l s u s i n g M c U m b e r a n d C h e n g ’ s U M L f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k [ 1 4 6 ] , a n d t h e a n a l y s i s o f r e a l - t i m e U M L m o d e l s u s i n g t h e e x t e n d e d U M L f o r m a l i z a t i o n f r a m e - w o r k [ 1 1 7 ] . T h i r d , t h e S P I D E R t o o l s u i t e p r o v i d e s a s i n g l e e n v i r o n m e n t f o r s p e c i fi c a - t i o n c o n s t r u c t i o n a n d a n a l y s i s . T h e t o o l s u i t e e n a b l e s a d e v e l o p e r t o a u t o m a t i c a l l y a n a l y z e a s y s t e m m o d e l a n d v i s u a l i z e t h e a n a l y s i s r e s u l t s . 9 4 C h a p t e r 5 O b j e c t A n a l y s i s P a t t e r n s T h i s c h a p t e r o v e r v i e w s o u r c u r r e n t o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n r e p o s i t o r y , i n t r o d u c e s c l a s s i fi c a t i o n c r i t e r i a f o r o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s , d e s c r i b e s t h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n t e m p l a t e i n d e t a i l , a n d e x p l a i n s h o w t h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s a d d r e s s r e a l - t i m e a n d d i s t r i b u t i o n i s s u e s o f D R E s . F o r i l l u s t r a t i v e p u r p o s e s , w e p r e s e n t t h e t e m p l a t e i n t e r m s o f t h e fi e l d s o f t h e U s e r I n t e r f a c e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n . T h e r e m a i n i n g o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s c a n b e f o u n d i n A p p e n d i x C . T h e n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t y s p e c i fi c a t i o n a p p r o a c h p r e s e n t e d i n C h a p t e r 4 i s u s e d i n t h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s t o d e s c r i b e c o n s t r a i n t s t o w h i c h a s y s t e m i s e x p e c t e d t o a d h e r e a f t e r s u c c e s s f u l p a t t e r n i n s t a n t i a t i o n . T h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s a r e b a s e d i n p a r t o n r e q u i r e m e n t s p a t t e r n s p r e s e n t e d i n [ 1 1 4 , 1 1 6 , 1 1 8 , 1 1 9 ] , b u t m o d i fi c a t i o n s h a v e b e e n m a d e t o ( 1 ) r e f l e c t f e e d b a c k r e c e i v e d f r o m u s e r s a n d i n d u s t r i a l c o l l a b o r a t o r s , ( 2 ) a d a p t t h e p a t t e r n s t o t h e o b j e c t a n a l y s i s p h a s e , ( 3 ) a d d r e s s t h e d i s t r i b u t e d n a t u r e o f D R E s , a n d ( 4 ) s u p p o r t t h e m o d e l i n g o f t i m i n g - d e p e n d e n t b e h a v i o r . 5 . 1 P a t t e r n C a t a l o g u e O v e r v i e w T h e p h y s i c a l p o r t i o n o f e m b e d d e d s y s t e m s e n a b l e s u s t o r e c o g n i z e c o m m o n l y - O c c u r r i n g o b j e c t s w i t h w e l l - d e fi n e d b e h a v i o r ( e . g . , a c t u a t o r s a n d s e n s o r s ) . O b j e c t 9 5 a n a l y s i s p a t t e r n s d e s c r i b e w e l l — d e fi n e d r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n s u c h o b j e c t s ( e . g . , t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n a u s e r i n t e r f a c e a n d t h e c o n t r o l s a n d i n d i c a t o r s o f a n e m b e d d e d s y s t e m ) . W e l e v e r a g e t h e c o m m u n i t y ’ s i n t e r e s t i n U M L w h e n r e p r e s e n t i n g t h e s e p a t - t e r n s . F u r t h e r , w e h a v e i d e n t i fi e d c o m m o n l y o c c u r r i n g c o n s t r a i n t s w i t h i n t h e c o n t e x t o f t h e p a t t e r n s a n d s p e c i f y t h e s e c o n s t r a i n t s u s i n g o u r n a t u r a l l a n g u a g e s p e c i fi c a - t i o n a p p r o a c h . W e u s e p a t t e r n s a s a b r i d g e f r o m i n f o r m a l r e q u i r e m e n t s t o f o r m a l s p e c i fi c a t i o n s a n d l e v e r a g e t h e e x i s t i n g U M L f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k [ 1 4 6 ] t o e n a b l e a u t o m a t e d U M L m o d e l a n a l y s i s . T a b l e s 5 . 1 a n d 5 . 2 g i v e a b r i e f d e s c r i p t i o n o f t h e c u r r e n t o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s t h a t w e h a v e i d e n t i fi e d b y a n a l y z i n g s e v e r a l e m b e d - d e d s y s t e m s ( e . g . , a d i e s e l fi l t e r s y s t e m [ 2 0 5 ] , a n e l e c t r o n i c a l l y c o n t r o l l e d s t e e r i n g s y s t e m [ 2 0 5 ] , a n a n t i - l o c k b r a k e s y s t e m [ 2 0 7 ] , a n d a n a d a p t i v e c r u i s e c o n t r o l s y s - t e m [ 2 0 7 ] ) . F o r t h e r e m a i n d e r o f t h e d i s s e r t a t i o n , t h e n a m e o f a n o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n i s s u f fi x e d w i t h a p a r e n t h e s i z e d r e f e r e n c e t o t h e p a g e n u m b e r o n w h i c h i t s d e s c r i p t i o n c a n b e f o u n d . F o r e a s e o f u s e , i t i s i m p o r t a n t t o h a v e a m e a n s t o c l a s s i f y p a t t e r n s . A s d e s c r i b e d i n S e c t i o n 2 . 1 , o b j e c t a n a l y s i s c a n b e d i v i d e d i n t o t w o s u b p h a s e s , s t r u c t u r a l o b j e c t a n a l y s i s a n d b e h a v i o r a l o b j e c t a n a l y s i s [ 5 7 ] . T h e k e y t a s k s i n e a c h o f t h e s e s u b p h a s e s a r e a s f o l l o w s : 0 S t r u c t u r a l O b j e c t A n a l y s i s : C a p t u r e s t r u c t u r a l p r o p e r t i e s o f t h e m o d e l b y 1 . i d e n t i f y i n g o b j e c t s , 2 . a b s t r a c t i n g i d e n t i fi e d o b j e c t s i n t o c l a s s e s , a n d 3 . c a p t u r i n g r e l a t i o n s h i p s ( s u c h a s a s s o c i a t i o n s , c o m p o s i t i o n , a n d g e n e r a l i z a - t i o n ) b e t w e e n c l a s s e s ; e B e h a v i o r a l O b j e c t A n a l y s i s : S p e c i f y t h e b e h a v i o r o f p r e v i o u s l y d e fi n e d o b j e c t s / c l a s s e s b y 9 6 N a m e o f P a t t e r n D e s c r i p t i o n o f P a t t e r n A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) : ( S t r u c t u r a l P a t t e r n ) I n t e r a c t i o n w i t h t h e e n v i r o n m e n t v i a s e n s o r s a n d a c t u a t o r s i s o n e o f t h e m a i n r e s p o n s i b i l i t i e s o f a n e m b e d d e d s y s t e m . T h e r e f o r e , t h e A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) p a t t e r n s p e c i fi e s b a s i c t y p e s o f s e n - s o r s a n d a c t u a t o r s i n a n e m b e d d e d s y s t e m . T h e p a t t e r n a l s o d e s c r i b e s h o w r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n a c t u a t o r s a n d s e n s o r s a n d o t h e r c o m p o n e n t s i n t h e s y s t e m c a n b e c a p t u r e d . C o m m u n i c a t i o n L i n k ( 2 9 5 ) : ( B e h a v i o r a l P a t t e r n ) I t i s i m p o r t a n t f o r a n e m b e d d e d s y s t e m t o p r o - v i d e c o m m u n i c a t i o n a n d f a u l t d i a g n o s t i c c a p a - b i l i t i e s . T h i s p a t t e r n d e s c r i b e s h o w t h e c o m m u - n i c a t i o n n e e d s o f a s y s t e m c a n b e c a p t u r e d i n a c o n c e p t u a l m o d e l d u r i n g t h e o b j e c t a n a l y s i s p r o - c e s s . C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) : ( B e h a v i o r a l P a t t e r n ) C o n t r o l l e r s i n e m b e d d e d s y s t e m m u s t o f f e r v a r i - o u s o p e r a t i o n a l m o d e s a s t h e y o f t e n f u n c t i o n i n a n e n v i r o n m e n t w h e r e a s h u t d o w n o f t h e s y s t e m w o u l d l e a d t o s i g n i fi c a n t l o s s e s . I n t h e C o m - p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) p a t t e r n , v a r i o u s O p e r a - t i o n a l m o d e s o f c o n t r o l l e r s a r e s p e c i fi e d , s u c h a s f a i l s a f e m o d e s t h a t a s y s t e m e n t e r s i n r e s p o n s e t o o c c u r r i n g f a u l t s . C o n t r o l l e r D e c o m p o s e ( 3 1 3 ) : ( S t r u c t u r a l P a t t e r n ) T h e C o n t r o l l e r D e c o m p o s e ( 3 1 3 ) p a t t e r n d e - s c r i b e s h o w t o d e c o m p o s e a n e m b e d d e d s y s t e m i n t o d i f f e r e n t c o m p o n e n t s a c c o r d i n g t o t h e i r r e - s p o n s i b i l i t i e s . T h i s p a t t e r n i s t h e f o u n d a t i o n u p o n w h i c h a l l o t h e r p a t t e r n s a r e b a s e d . I t i n t r o - d u c e s a h i g h - l e v e l v i e w o f a n e m b e d d e d s y s t e m a n d r e f e r s t o o t h e r o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s f o r r e fi n e m e n t . D e l a y C h a n n e l ( 3 2 5 ) : ( B e h a v i o r a l P a t t e r n ) g I n e m b e d d e d s y s t e m s , m e s s a g e p a s s i n g i s a n i m - p o r t a n t m e a n s o f c o m m u n i c a t i o n . H o w e v e r , m e s - s a g e s m a y b e l o s t o r e n c o u n t e r t r a n s m i s s i o n d e - l a y s . T h e D e l a y C h a n n e l ( 3 2 5 ) p a t t e r n d e s c r i b e s h o w t o m o d e l t h e s e e v e n t s i n a c o n c e p t u a l U M L m o d e l . T h e r e f o r e , t h i s o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s e n a b l e s t h e a n a l y s i s o f t h e e f f e c t s o f m e s s a g e l o s s a n d d e l a y s o n t h e s y s t e m . T a b l e 5 . 1 : L i s t o f o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s f o r e m b e d d e d s y s t e m s ( 1 ) 9 7 N a m e o f P a t t e r n D e s c r i p t i o n o f P a t t e r n D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) : ( B e h a v i o r a l P a t t e r n ) E m b e d d e d s y s t e m s t y p i c a l l y h a v e t i g h t t i m i n g a n d o p e r a t i o n a l c o n s t r a i n t s . P r o v i d i n g a m e c h a - n i s m t o a s s u r e t h a t a c o m p o n e n t i s o p e r a t i o n a l o r t h a t s p e c i fi c c o n s t r a i n t s o n t h e s y s t e m a r e n o t v i - o l a t e d i s t h e o b j e c t i v e o f t h e D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) p a t t e r n . I n t h i s p a t t e r n , d e t e c t o r c o m p o - n e n t s a r e u s e d t o p r o v i d e f a u l t d e t e c t i o n c a p a - b i l i t i e s a n d c o r r e c t o r c o m p o n e n t s t o o f f e r f a u l t c o r r e c t i o n c a p a b i l i t i e s . F a u l t H a n d l e r ( 3 4 1 ) : ( B e h a v i o r a l P a t t e r n ) A l t h o u g h d e t e c t o r s a n d c o r r e c t o r s p r o v i d e s u f f i - c i e n t m e a n s t o a c h i e v e a l a r g e n u m b e r o f f a u l t - t o l e r a n c e p r o p e r t i e s , t h e i r a p p l i c a t i o n i n l a r g e s y s t e m s m a y b e c o m p l e x , d u e t o t h e l a r g e n u m - b e r o f d e t e c t o r s a n d c o r r e c t o r s n e e d e d . I n o r d e r t o p r o v i d e a h i g h e r l e v e l o f a b s t r a c t i o n , t h i s o b - j e c t a n a l y s i s p a t t e r n d e s c r i b e s h o w m o d e l l o c a l a n d g l o b a l f a u l t h a n d l e r s t h a t p r o v i d e m e a n s t o s i m p l i f y t h e f a u l t h a n d l i n g l o g i c o f t h e s y s t e m . T a s k ( 3 5 2 ) : ( B e h a v i o r a l P a t t e r n ) C e n t r a l i z e d , a s w e l l a s d i s t r i b u t e d , e m b e d d e d s y s t e m s c o m m o n l y n e e d t o p e r f o r m s e v e r a l t a s k s i n p a r a l l e l . T h e T a s k ( 3 5 2 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t - t e r n d e s c r i b e s h o w t o m o d e l s u c h c o n c u r r e n t t a s k s , w h e r e t h e a c t i v a t i o n o f t a s k s m a y d e p e n d o n t i m i n g c o n s t r a i n t s a n d o n t h e c o m p l e t i o n o f o t h e r t a s k s . U s e r I n t e r f a c e ( 1 0 8 ) : ( S t r u c t u r a l P a t t e r n ) U s e r i n t e r a c t i o n i s a n i m p o r t a n t a s p e c t o f a n e m b e d d e d s y s t e m . T h e s y s t e m i n t e r a c t s w i t h t h e u s e r v i a s o — c a l l e d c o n t r o l s a n d i n d i c a t o r s . D i f f e r i n g f r o m s e n s o r s a n d a c t u a t o r s , i n t e r a c - t i o n v i a c o n t r o l s a n d i n d i c a t o r s i s u s u a l l y n o t a s t i g h t l y c o n s t r a i n e d , e . g . , t i m i n g c o n s t r a i n t s a r e l e s s s t r i c t . T h e U s e r I n t e r f a c e ( 1 0 8 ) p a t t e r n d e - s c r i b e s h o w t o s p e c i f y a n o b j e c t m o d e l f o r a u s e r i n t e r f a c e . T a b l e 5 . 2 : L i s t o f o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s f o r e m b e d d e d s y s t e m s ( 2 ) 9 8 1 . d e f i n i n g t h e e s s e n t i a l b e h a v i o r o f r e a c t i v e o b j e c t s , a n d 2 . c o n s t r u c t i n g m e c h a n i s m s o f o b j e c t c o r r e l a t i o n . S t r u c t u r a l a n d b e h a v i o r a l o b j e c t a n a l y s e s a r e c o m m o n l y p e r f o r m e d c o n c u r r e n t l y . S e v e r a l i t e r a t i o n s m a y b e n e c e s s a r y b e f o r e t h e fi n a l c o n c e p t u a l m o d e l i s o b t a i n e d . G i v e n t h a t s t r u c t u r a l a n d b e h a v i o r a l o b j e c t a n a l y s e s a r e m u t u a l l y d e p e n d e n t , o u r p a t t e r n s a r e n e i t h e r p u r e l y s t r u c t u r a l o r b e h a v i o r a l i n n a t u r e . N e v e r t h e l e s s , t h e p a t t e r n s t e n d t o h a v e a n i n c l i n a t i o n t o f o c u s p r i m a r i l y o n e i t h e r t h e s t r u c t u r a l o r b e h a v i o r a l p h a s e o f o b j e c t a n a l y s i s a n d c a n t h e r e f o r e b e c l a s s i fi e d a c c o r d i n g l y a s s t r u c t u r a l o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s o r b e h a v i o r a l o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s . T h e r e s u l t o f t h e c l a s s i fi c a t i o n a c c o r d i n g t o s t r u c t u r a l a n d b e h a v i o r a l o b j e c t a n a l y s e s a n d t h e i r r e s p e c t i v e s u b p h a s e s c a n b e f o u n d i n T a b l e 5 . 3 . F o r e x a m p l e , t h e U s e r I n t e r f a c e ( 1 0 8 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n d o e s n o t a i d i n i d e n t i f y i n g t h e a c t u a l c o n t r o l s a n d i n d i c a t o r s r e q u i r e d f o r a s p e c i fi c s y s t e m ; h o w e v e r , i t d e s c r i b e s h o w t o a b s t r a c t s u c h o b j e c t s i n t o c l a s s e s b y d e n o t i n g s u p e r c l a s s e s t h a t c a n b e u s e d t o s p e c i f y c o n t r o l s a n d i n d i c a t o r s , a n d i t a l s o c a p t u r e s t h e r e l a t i o n s h i p t o t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t s i n t h e s y s t e m . A d d i t i o n a l l y , t h e U s e r I n t e r f a c e ( 1 0 8 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n b r i e fl y d e s c r i b e s h o w o t h e r c o m p o n e n t s i n t e r a c t w i t h t h e u s e r i n t e r f a c e t o c a r r y o u t t h e i r r e s p o n s i b i l i t i e s . A s t h i s p a t t e r n c l e a r l y f o c u s e s o n s t r u c t u r e , i t i s c l a s s i fi e d a s a s t r u c t u r a l o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n . O n t h e o t h e r h a n d , t h e D e t e c t o r — C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n f o c u s e s o n b e h a v i o r , a l t h o u g h i t a l s o d e n o t e s b a s i c s t r u c t u r a l i n f o r m a t i o n . I t d e s c r i b e s t h e e s s e n t i a l b e h a v i o r o f d e t e c t o r s a n d c o r r e c t o r s i n t e r m s o f U M L s t a t e d i a g r a m s , a s w e l l a s i n t e r m s o f U M L s e q u e n c e d i a g r a m s , i n t h e “ B e h a v i o r ” fi e l d . A c c o r d i n g l y , t h e D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n i s c l a s s i fi e d a s a b e h a v i o r a l o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n . 9 9 1 0 0 o b j e c t a n a l y s i s T a b l e 5 . 3 : P a t t e r n c l a s s i fi c a t i o n a c c o r d i n g t o s u b p h a s e s o f s t r u c t u r a l a n d b e h a v i o r a l A c t u a t o r - S e n s o r P a t t e r n C o m m u n i c a t i o n L i n k P a t t e r n C o m . u t i n - C o m . . n e n t P a t t e r n x x x x x x x x ” 9 3 0 . 1 7 0 9 3 9 5 . 2 P a t t e r n T e m p l a t e I n c o n t r a s t t o o t h e r i n f o r m a l p r e s e n t a t i o n s t y l e s f o r p a t t e r n s ( e . g . , [ 7 4 ] ) , w e u s e a t e m p l a t e ( s h o w n i n F i g u r e 5 . 1 ) s i m i l a r i n s t y l e t o t h a t u s e d b y G a m m a e t a l . [ 7 7 ] i n o r d e r t o f a c i l i t a t e e a c h o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n ’ s u n d e r s t a n d i n g a n d a p p l i c a t i o n . U M L d i a g r a m s a r e u s e d t o g i v e s t r u c t u r a l a n d b e h a v i o r a l i n f o r m a t i o n . A s s u g g e s t e d i n [ 1 8 4 ] , w e u s e n a t u r a l l a n g u a g e t o s u p p l e m e n t b o t h t h e d i a g r a m s a n d f o r m a l s p e c - i fi c a t i o n s i n o r d e r t o d e s c r i b e i m p o r t a n t a s p e c t s o f t h e p a t t e r n s a s a m e a n s f o r f a c i l - i t a t i n g t h e u n d e r s t a n d i n g o f t h e r e q u i r e m e n t s f r o m d i f f e r e n t v i e w p o i n t s . 1 . P a t t e r n N a m e a n d C l a s s i fi c a t i o n 2 . I n t e n t A p p l i c a b i l i t y S t r u c t u r e 1 " . “ B e h a v i o r P a r t i c i p a n t s C o l l a b o r a t i o n s C o n s e q u e n c e s C o n s t r a i n t s 1 0 . A p p l i c a b l e D e s i g n P a t t e r n s 1 1 . A l s o K n o w n A s 1 2 . K n o w n U s e s 1 3 . R e l a t e d O b j e c t A n a l y s i s P a t t e r n s F i g u r e 5 . 1 : O b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n t e m p l a t e T h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n t e m p l a t e i s b a s e d o n t h e t e m p l a t e u s e d f o r d e s i g n p a t t e r n s b y G a m m a e t a l . [ 7 7 ] . H o w e v e r , w e m o d i fi e d t h e d e s i g n p a t t e r n t e m p l a t e i n 1 0 1 s e v e r a l a s p e c t s t o a d d r e s s t h e n e e d s o f c r e a t i n g a n d a n a l y z i n g c o n c e p t u a l m o d e l s o f e m b e d d e d s y s t e m s . S p e c i fi c a l l y , t h e d e s i g n p a t t e r n t e m p l a t e h a s b e e n e x t e n d e d w i t h “ C o n s t r a i n t s " , “ B e h a v i o r ” , a n d “ A p p l i c a b l e D e s i g n P a t t e r n s ” fi e l d s . T h e fi e l d s “ I m - p l e m e n t a t i o n ” a n d “ S a m p l e C o d e ” h a v e b e e n r e m o v e d b e c a u s e t h e y w e r e t o o s p e c i fi c t o s o f t w a r e d e s i g n a n d i m p l e m e n t a t i o n , a n d t h e fi e l d “ R e l a t e d D e s i g n P a t t e r n s ” h a s b e e n r e n a m e d t o “ R e l a t e d O b j e c t A n a l y s i s P a t t e r n s ” . T h e “ C o n s t r a i n t s ” fi e l d c o n t a i n s q u a l i t a t i v e a n d r e a l - t i m e p r o p e r t i e s t h a t a r e s p e c i fi e d i n t e r m s o f a s t r u c t u r e d n a t u r a l l a n g u a g e g r a m m a r ( s h o w n i n F i g u r e 5 . 2 ) . F o r s o m e c o n s t r a i n t s a q u a l i t a t i v e p r o p e r t y i s l i s t e d fi r s t , f o l l o w e d b y a r e a l - t i m e v e r s i o n o f t h e s a m e p r o p e r t y . F o r e x a m p l e , f o r a r e s p o n s e p r o p e r t y t h e q u a l i t a t i v e p r o p e r t y i s l i s t e d fi r s t , f o l l o w e d b y a b o u n d e d r e s p o n s e p r o p e r t y w h e r e a t i m e b o u n d i s p u t o n t h e o c c u r r e n c e o f t h e r e s p o n s e . T h e g r a m m a r u s e d t o c a p t u r e t h e p r o p e r t i e s i s b a s e d o n t h e o n e p r e s e n t e d i n S e c t i o n 4 . 2 , a n d s e n t e n c e s c r e a t e d u s i n g t h i s g r a m - m a r a r e m a p p e d t o t h e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s b y D w y e r e t a l . [ 6 2 ] a n d o u r r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s ( d e s c r i b e d i n C h a p t e r 3 ) . H o w e v e r , t h e g r a m m a r h a s b e e n m o d — i fi e d t o b e t t e r s u i t a n i n s t a n t i a t i o n o f p l a c e h o l d e r s w i t h f r e e - f o r m n a t u r a l l a n g u a g e t e x t i n s t e a d o f b o o l e a n p r o p o s i t i o n s , s o t h a t t h e c r e a t e d s e n t e n c e s a r e g r a m m a t i c a l l y s o u n d . F o r i n s t a n c e , t h e n a t u r a l l a n g u a g e t e m p l a t e s c a p t u r i n g a g l o b a l l y - s c o p e r e s p o n s e p r o p e r t y i n t h e g r a m m a r i n S e c t i o n 4 . 2 i s G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f E h o l d s , t h e n S e v e n t u a l l y h o l d s . ( 5 . 1 ) T h i s t e m p l a t e w a s m o d i fi e d t o G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f B , t h e n e v e n t u a l l y S . ( 5 . 2 ) S p e c i fi c a l l y , i n E x p r e s s i o n ( 5 . 2 ) t h e w o r d “ h o l d s ” h a s b e e n r e m o v e d a n d “ e v e n t u a l l y ” h a s b e e n m o v e d i n f r o n t o f t h e p l a c e h o l d e r . T h i s m o d i fi c a t i o n a l l o w s u s t o r e p l a c e 1 0 2 L ' i i s 9 ’ S t a r t 1 : p r o p e r t y 2 s c o p e ' , ’ s p e c i f i c a t i o n S c o p e 2 : s c o p e : “ G l o b a l l y ” I “ B e f o r e ” R I “ A f t e r ” Q I “ B e - t w e e n ” Q “ a n d ” R I “ A f t e r ” Q “ u n t i l ” R I “ I n t h e p r e s e n c e o f ” F I “ I n t h e a b s e n c e o f ” F I “ F r o m w h e n ” F “ n e v e r h o l d s ” G e n e r a l 3 : s p e c i fi c a t i o n 2 q u a l i t a t i v e T y p e | r e a l t i m e T y p e 4 : q u a l i t a t i v e T y p e = o c c m ‘ r e n c e C a t e g o r y I o r d e r C a t e g o r y 5 : o c c u r r e n c e C a t e g o r y = a b s c n c e P a t t e r n I u n i v e r s a l i t y P a t t e r n I e m i s - t c n c e P a t t e r n I b o u n d e d E a i s t e n c e P a t t e r n 6 : a b s e n c e P a t t e r n = “ i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t ” P 7 : u n i v e r s a l i t y P a t t e r n = “ i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t ” P 8 : e x i s t e n c e P a t t e r n = “ e v e n t u a l l y ” P 9 : b o u n d e d E x i s t e n c e P a t t e r n ' = P “ a t m o s t t w i c e ” 1 0 : o r d e r C a t e g o r y = “ i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f ” P S p e c i fl - ( p r e c e d e n c e P a t t e m I p r e c e d e n c e C h a i n P a t - c a t i o n t e r m - 2 I p r e c e d e n c e C h a m P a t t e r n Q - 1 I r e - s p o n s e P a t t e r n I r e s p o n s e C h a z n P a t t e m 1 - 2 | r e s p o n s e C h a i n P a t t e r n 2 - 1 I c o n s t r a i n e d - C h a i n P a t t e r n I — Q ) 1 1 : p r e c e d e n c e P a t t e r n = “ , t h e n p r e v i o u s l y ” S 1 2 : p r e c e d e n c e C h a i n P a t t e r n 1 - 2 = “ a n d i s s u c c e e d e d b y ” S “ , t h e n p r e v i - o u s l y ” T 1 3 : p r e c e d e n c e C h a i n P a t t e r n 2 - 1 = “ , t h e n p r e v i o u s l y ” S “ a n d w a s p r e c e d e d b y ” T 1 4 : r e s p o n s e P a t t e r n = “ , t h e n e v e n t u a l l y ” S 1 5 : r e s p o n s e C h a i n P a t t e r n l - 2 = “ , t h e n e v e n t u a l l y ” S “ a n d i s s u c c e e d e d b y ” T 1 6 : r e s p o n s e C h a i n P a t t e r n 2 - 1 = “ a n d i s s u c c e e d e d b y ” S “ , t h e n e v e n t u - a l l y ” T “ a f t e r ” S 1 7 : c o n s t r a i n e d C h a i n P a t t e r n 1 - 2 = “ , t h e n e v e n t u a l l y ” S “ a n d i s s u c c e e d e d b y ” T “ , w h e r e n e v e r ” Z “ b e t w e e n ” S “ a n d ” T 1 8 : r e a l t i m e T y p e 2 “ i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t ” ( d u r a t i o n C a t e - g o r y I p e r i o d i c C a t e g o r y I r e a l t i m e O r d e r C a t - e g o r y ) 1 9 : d u r a t i c m C a t e g o r y 2 “ o n c e ” P “ , i t l a s t s f o r ” ( m i n D u r a t i o n P a t - t e r n I m a x D u r a t i o n P a t t e r n ) R e a l - 2 0 : m i n D u r a t i o n P a t t e r n = “ a t l e a s t ” c “ t i m e u n i t ( s ) ” t i m e 2 1 : m a x D u r a t i o n P a t t e r n = “ l e s s t h a n ” c “ t i m e u n i t ( s ) ” 2 2 : p e r i o d i c C a t e g o r y = P “ ” p e r i o d i c O c c u n ' e n c e P a t t e m 2 3 : p e r i o d i c O c c u r r e n c e P a t t e r n 2 “ a t l e a s t e v e r y ” c “ t i m e u n i t ( s ) ” 2 4 : r e a l t i m e O r d e r C a t e g o r y ' 2 “ i f ” P “ , t h e n ” S “ ” ( b o u n d e d - R e s p o n s e P a t t c r n . I b o u n d e d I n v a r i a n c e P a t - t e r n ) 2 5 : b o u n d e d R e s p o n s e P a t t e r n 2 “ a f t e r a t m o s t ” c “ t i m e u n i t ( s ) ” 2 6 : b o u n d e d I n v a r i a n c e P a t t e r n = “ f o r a t l e a s t " c “ t i m e u n i t ( s ) ” F i g u r e 5 . 2 : M o d i fi e d s t r u c t u r e d E n g l i s h g r a m m a r 1 0 3 t h e p l a c e h o l d e r s w i t h f r e e — f o r m n a t u r a l l a n g u a g e t e x t , w i t h o u t g e t t i n g a s e n t e n c e t h a t s o u n d s f o r m u l a - l i k e . F o r e x a m p l e , E x p r e s s i o n ( 5 . 1 ) c a n b e i n s t a n t i a t e d a s G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e u s e r p u s h e s t h e “ O n " b u t t o n h o l d s , t h e n t h e i n d i c a t o r l i g h t i s t u r n e d o n e v e n t u a l l y h o l d s . ( 5 . 3 ) w h i l e t h e s a m e i n s t a n t i a t i o n f o r E x p r e s s i o n ( 5 . 2 ) l e a d s t o t h e m o r e n a t u r a l s e n t e n c e G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e u s e r p u s h e s t h e “ O n " b u t t o n , t h e n e v e n t u a l l y t h e i n d i c a t o r i s t u r n e d o n . ( 5 . 4 ) U s i n g t h e g r a m m a r i n F i g u r e 5 . 2 , n a t u r a l l a n g u a g e s e n t e n c e s c a p t u r i n g t h e c o n - s t r a i n t s o f a n o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n c a n b e c o n s t r u c t e d . F o r e x a m p l e , t h e c o n s t r a i n t s p e c i f y i n g t h a t w h e n a f a u l t i s r e p o r t e d t o t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r , t h e n e v e n t u a l l y t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r s t a r t s t h e r e c o v e r y a c t i o n a p p r o p r i a t e f o r t h e r e p o r t e d f a u l t , c a p t u r e d u s i n g t h e t e m p l a t e i n E x p r e s s i o n ( 5 . 2 ) , s t a t e s : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a f a u l t i s r e p o r t e d t o t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r , t h e n e v e n t u a l l y t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r p e r f o r m s c o r r e s p o n d i n g r e c o v e r y a c t i o n s . ( 5 . 5 ) W h e n t h e p a t t e r n i s a p p l i e d t o a s y s t e m m o d e l , t h e f r e e - f o r m t e x t i n t h e p l a c e h o l d e r s o f t h e p r o p e r t y t e m p l a t e i s r e p l a c e d w i t h b o o l e a n p r o p o s i t i o n s a n d t h e s e n t e n c e c a n b e m a p p e d t o a t e m p o r a l l o g i c f o r m u l a t o b e u s e d b y t h e t a r g e t e d f o r m a l a n a l y s i s t o o l a n d f o r m a l l y a n a l y z e d . A s d e s c r i b e d i n C h a p t e r 3 , t h e s e p r o p e r t i e s m a y b e t r a n s l a t e d t o t h e q u a l i t a t i v e a n d r e a l - t i m e t e m p o r a l l o g i c s s u p p o r t e d b y o u r a p p r o a c h , n a m e l y L T L [ 1 4 1 ] , C T L [ 4 6 ] , a n d G I L [ 1 7 5 ] f o r q u a l i t a t i v e p r o p e r t i e s , a n d M T L [ 1 6 , 1 2 6 ] , T C T L [ 1 4 ] , a n d R T G I L [ 1 7 6 ] f o r r e a l - t i m e p r o p e r t i e s . T h e r e f o r e , t h e c o n s t r a i n t s p r o v i d e m e a n s t o v a l i d a t e w h e t h e r a p a t t e r n h a s b e e n a p p l i e d p r o p e r l y t o a s y s t e m 1 0 4 m o d e l . V i o l a t i o n s o f t h e s e i n s t a n t i a t e d p r o p e r t i e s i n d i c a t e e r r o r s i n t h e a p p l i c a t i o n o f t h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n . F i n a l l y , t h e “ B e h a v i o r ” fi e l d c o n t a i n s s e q u e n c e a n d s t a t e d i a g r a m s t h a t i l l u s t r a t e s a m p l e b e h a v i o r . a n d t h e “ A p p l i c a b l e D e s i g n P a t t e r n s ” fi e l d c o n t a i n s t h e n a m e s o f r e l a t e d d e s i g n p a t t e r n s t h a t c a n b e u s e d t o f u r t h e r r e f i n e t h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n i n s u b s e q u e n t d e v e l o p m e n t p h a s e s . 5 . 3 M o d e l i n g R e a l - t i m e a n d D i s t r i b u t i o n I n t h e p a s t s e v e r a l y e a r s , t h e r e h a s b e e n a s i g n i fi c a n t i n c r e a s e i n d e m a n d f o r d i s t r i b u t e d r e a l - t i m e e m b e d d e d s y s t e m s ( D R E s ) [ 1 , 2 , 5 6 , 8 0 , 1 6 8 , 1 6 9 , 1 7 0 , 1 7 1 ] } B e c a u s e o f t h e d i s t r i b u t i o n a n d r e a l - t i m e a s p e c t s , a n a l y s i s o f D R E s i s c o n s i d e r a b l y m o r e c o m p l e x t h a n f o r t r a d i t i o n a l e m b e d d e d s y s t e m s . T h e r e f o r e , i t i s i m p o r t a n t t o p r o v i d e g u i d a n c e i n t h e m o d e l i n g a n d s u b s e q u e n t a n a l y s i s o f D R E s . H o w e v e r , o u r p r e v i o u s l y d e v e l o p e d r e q u i r e m e n t s p a t t e r n s [ 1 1 9 ] a r e p r i m a r i l y f o c u s e d o n t h e m o d e l i n g a n d a n a l y s i s o f c e n t r a l i z e d e m b e d d e d s y s t e m s . T h e r e f o r e , t h e s e p a t t e r n s d o n o t s u p p o r t t h e m o d e l i n g o f d i s t r i b u t e d e m b e d d e d s y s t e m s , w h e r e s e v e r a l c o n t r o l l e r s c o n c u r r e n t l y p e r f o r m c o m p u t a t i o n s a n d i n t e r a c t w i t h t h e e n v i r o n m e n t . I n a d d i t i o n , t h e r e q u i r e m e n t s p a t t e r n s d o n o t a d d r e s s t h e s p e c i fi c a t i o n o f r e a l - t i m e b e h a v i o r i n t h e c o n c e p t u a l m o d e l s o f e m b e d d e d s y s t e m s . I n o r d e r t o a d d r e s s t h e c h a l l e n g e s p o s e d b y D R E s , o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s h a v e b e e n a u g m e n t e d t o i n c l u d e r e a l - t i m e i n f o r m a t i o n i n t h e U M L d i a g r a m t e m p l a t e s a n d e n a b l e t h e m o d e l i n g o f d i s t r i b u t e d e m b e d d e d c o m p o n e n t s . M o r e s p e c i fi c a l l y , t h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s a d d r e s s d i s t r i b u t i o n a n d r e a l - t i m e i s s u e s a s f o l l o w s : U M L m o d e l i n g o f c o n c u r r e n c y a n d d i s t r i b u t i o n : D R E s c o n s i s t o f s e v e r a l c o n - t r o l l e r s t h a t p e r f o r m c o m p u t a t i o n s a n d i n t e r a c t i o n s w i t h t h e e n v i r o n m e n t c o n - c u r r e n t l y . T h e p r e v i o u s l y d e v e l o p e d r e q u i r e m e n t s p a t t e r n s . h o w e v e r , f o c u s e d o n 1 0 5 c e n t r a l i z e d e m b e d d e d s y s t e m s . F o r e x a m p l e , o n l y o n e c o m p u t i n g c o m p o n e n t i s a l l o w e d b y t h e r e q u i r e m e n t s p a t t e r n s a n d f a u l t h a n d l i n g i s p e r f o r m e d i n a c e n - t r a l i z e d f a s h i o n . I n o r d e r t o a d d r e s s t h e s e i s s u e s , t h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s h a v e b e e n r e fi n e d t o b e a p p l i c a b l e t o D R E s . F o r e x a m p l e , s e v e r a l c o n c u r r e n t c o m p u t i n g c o m p o n e n t s a r e p e r m i t t e d , a n d c e n t r a l i z e d a s w e l l a s d i s t r i b u t e d f a u l t h a n d l i n g i s s u e s a r e a d d r e s s e d . S i m i l a r t o M a d l e t a l . [ 1 4 0 ] , w h o u s e t i m e d a u t o m a t a , w e u s e a s t a t e - b a s e d f o r m a l i s m t o s p e c i f y a n d a n a l y z e t h e r e a l - t i m e b e h a v i o r o f D R E S a s t i m i n g - e x t e n d e d U M L s t a t e m a c h i n e s . O u r f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k a l l o w s t h e c o n — c u r r e n t e x e c u t i o n o f o b j e c t s a n d a s y n c h r o n o u s c o m m u n i c a t i o n u s i n g q u e u i n g s e m a n t i c s , a n i m p o r t a n t p r o p e r t y f o r t h e m o d e l i n g a n d a n a l y s i s o f d i s t r i b u t e d s o f t w a r e s y s t e m [ 3 9 ] . A d d i t i o n a l l y , o u r f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k a l l o w s f o r c o n - c u r r e n t i n t e r a c t i o n ( i . e . , s e v e r a l t h r e a d s ) w i t h i n a n o b j e c t . A s s u c h , i t i s s u i t e d f o r t h e m o d e l i n g a n d a n a l y s i s o f c o m p o n e n t s t h a t h a n d l e s e v e r a l c o n c u r r e n t t a s k s . T h e s e c o m p o n e n t s a r e m o d e l e d a s c l a s s e s a n d t h e i r i n t e r a c t i o n s a s a s — s o c i a t i o n s . A t t h e o b j e c t a n a l y s i s l e v e l , a n a s s o c i a t i o n b e t w e e n c l a s s e s d e n o t e s t h a t t h e o b j e c t s e x c h a n g e m e s s a g e s [ 5 9 ] . S u c h a m o d e l d o e s n o t c o n s t r a i n t h e l a t e r d e s i g n a n d i m p l e m e n t a t i o n o f t h e s y s t e m , e . 9 . , w h e t h e r s o m e c o m p o n e n t s i n t h e s y s t e m w i l l b e c o n n e c t e d t h r o u g h a C A N m e s s a g e b u s [ 1 8 2 ] , d i r e c t I / O , o r a w i r e l e s s n e t w o r k . U M L m o d e l i n g o f r e a l - t i m e i n f o r m a t i o n : W e u s e o u r r e a l — t i m e U M L e x t e n s i o n s ( d e s c r i b e d i n S e c t i o n 2 . 3 ) i n t h e U M L d i a g r a m t e m p l a t e s . F o r e x a m p l e , F i g - u r e 5 . 3 c o n t a i n s a r e a l - t i m e e x t e n s i o n t o a s t a t e d i a g r a m o f t h e D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n d e s c r i b i n g a p e r i o d i c d e t e c t o r e l e m e n t . A t i m e r v a r i a b l e t i s a d d e d t o t h e s t a t e d i a g r a m a n d t i m i n g c o n s t r u c t s i n v o l v i n g t h i s t i m e r a r e u s e d t o m o d e l t h e b e h a v i o r t h a t t h e d e t e c t o r e l e m e n t w a i t s i n t h e 1 0 6 s t a t e C o u n t i n g f o r a s p e c i fi c t i m e o u t p e r i o d o f c t i m e u n i t ( s ) b e f o r e c h e c k i n g w h e t h e r a c o n s t r a i n t i s v i o l a t e d . ? [ ] / d e t S t a r t ( ) Q / t : = 0 I d l e d e t S t o p ( ) [ ] l [ N o v i o l a t i o n f o u n d l l t : = 0 V l o l a t i o n [ V i o l a t i o n f o u n d ] ! C h e c k e n t r y / R e p o r t v l o l a t l o n b o l c n e c k c o n d i t i o n s F i g u r e 5 . 3 : S a m p l e U M L s t a t e d i a g r a m o f t h e D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) p a t t e r n S p e c i fi c a t i o n o f r e a l - t i m e p r o p e r t i e s : I n c o n t r a s t t o r e q u i r e m e n t s p a t t e r n s , t h e “ C o n s t r a i n t s ” s e c t i o n o f a n o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n a l s o i n c l u d e s r e a l - t i m e p r o p — e r t i e s . F o r e x a m p l e , o n e r e a l — t i m e n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t y o f t h e D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) p a t t e r n s t a t e s : “ A f t e r t h e s t a r t o f a p e r i o d i c d e t e c t o r e l e m e n t u n t i l t h e p e r i o d i c d e t e c t o r e l e m e n t i s s t o p p e d , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t a c o n s t r a i n t v i o l a t i o n c h e c k o c c u r s a t l e a s t e v e r y 5 t i m e u n i t ( s ) . ” ( 5 . 6 ) T h i s p r o p e r t y i s a n i n s t a n c e o f t h e P e r i o d i c O c c u r r e n c e r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n a n d s t a t e s t h a t b e t w e e n a c t i v a t i o n a n d d e a c t i v a t i o n , a d e t e c t o r e l e m e n t h a s t o p e r i o d i c a l l y ( e v e r y c t i m e u n i t ( s ) ) p e r f o r m t h e c o n s t r a i n t v i o l a t i o n c h e c k . I n s t a n t i a t e d f o r t h e s t a t e d i a g r a m i n F i g u r e 5 . 3 , t h e p r o p e r t y s t a t e s : 1 0 7 “ A f t e r c a l l ( D e t e c t o r . d e t S t a r t 0 ) u n t i l c a l l ( D e t e c t o r . d e t S t o p ( ) ) . i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t e n t e r ( D e t e c t o r : C h e c k ) a t l e a s t e v e r y 3 t i m e u n i t ( s ) . ” ( 5 . 7 ) I n c o n c l u s i o n , t h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s a d d r e s s d i s t r i b u t i o n a n d c o n c u r r e n c y o f D R E s , a i d i n m o d e l i n g t i m i n g - d e p e n d e n t b e h a v i o r , a n d f a c i l i t a t e t h e s p e c i fi c a t i o n o f r e a l - t i m e p r o p e r t i e s f o r t h e c o n c e p t u a l m o d e l s . 5 . 4 P a t t e r n E x a m p l e T h i s s e c t i o n d e s c r i b e s t h e c o n t e n t s o f e a c h fi e l d o f o u r o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n t e m p l a t e ( e n c a p s u l a t e d i n b o l d b o x e s ) a n d t h e n p r o v i d e s t h e c o n t e n t s o f t h e c o r - r e s p o n d i n g f i e l d o f t h e U s e r I n t e r f a c e ( 1 0 8 ) p a t t e r n , p r e fi x e d b y “ E x a m p l e : ” , f o r i l l u s t r a t i o n p u r p o s e s . P a t t e r n N a m e a n d C l a s s i fi c a t i o n : T h e p a t t e r n n a m e c o n s i s t s o f a d e s c r i p t i o n o f t h e p a t t e r n ; t h e c l a s s i fi c a t i o n d e n o t e s i f t h e p a t t e r n i s o f s t r u c t u r a l o r b e h a v i o r a l n a t u r e . E x a m p l e : U s e r I n t e r f a c e ( 1 0 8 ) : S t r u c t u r a l P a t t e r n I n t e n t : A b r i e f d e s c r i p t i o n o f t h e p r o b l e m ( s ) t h a t t h e p a t t e r n a d d r e s s e s . E x a m p l e : S p e c i f y a u s e r i n t e r f a c e t h a t i s r e s p o n s i b l e f o r i n t e r a c t i o n w i t h t h e u s e r o f t h e s y s t e m v i a c o n t r o l s a n d i n d i c a t o r s . M o t i v a t i o n : A d e s c r i p t i o n o f s a m p l e g o a l s a n d o b j e c t i v e s o f a s y s t e m t h a t m o t i v a t e t h e u s e o f t h e p a t t e r n . U s e c a s e s a n d u s e c a s e d i a g r a m s d e s c r i b e g o a l s o f t h e p a t t e r n ’ s a p p l i c a t i o n . 1 0 8 E x a m p l e : A u s e r i n t e r f a c e i s a n i m p o r t a n t p a r t o f a n e m b e d d e d s y s t e m , s i n c e i t i s r e s p o n s i b l e f o r m o s t i n t e r a c t i o n s w i t h t h e u s e r o f t h e s y s t e m . A l t h o u g h m o r e t h a n o n e u s e r i n - t e r f a c e i s p o s s i b l e f o r a d i s t r i b u t e d s y s t e m , c o m m o n l y o n l y o n e u s e r i n t e r f a c e i s u s e d i n e m b e d d e d s y s t e m s . T h e r e f o r e , o u r p a t t e r n r e s t r i c t s t h e n u m b e r o f u s e r i n t e r f a c e s t o o n e . T h e u s e r i n t e r f a c e r e c e i v e s i n p u t s a n d d i s p l a y s i n f o r m a t i o n a b o u t t h e s t a t u s o f a s y s t e m . T y p i c a l l y , u s e r i n p u t t o a n e m b e d d e d s y s t e m d o e s n o t h a v e t i g h t t i m - i n g c o n s t r a i n t s , a n d t h e s e n s o r s c a p t u r i n g t h i s i n p u t a r e t e r m e d c o n t r o l s , s u c h a s a h o m e o w n e r s e t t i n g t h e t h e r m o s t a t f o r a c e n t r a l a i r c o n d i t i o n i n g s y s t e m . S i m i l a r l y , a c t u a t o r s o f t h e u s e r i n t e r f a c e t h a t a r e u s e d t o c o n v e y t h e c u r r e n t s t a t e o f t h e s y s t e m a r e n a m e d i n d i c a t o r s . T h e fi r s t i m p o r t a n t t a s k o f t h e u s e r i n t e r f a c e i s d i s p l a y i n g t h e c u r r e n t o p e r a t i o n a l s t a t e o f t h e s y s t e m t o t h e u s e r . S p e c i fi c a l l y , t h e u s e r n e e d s t o b e i n f o r m e d w h e t h e r t h e s y s t e m o p e r a t e s i n s a f e m o d e , d u e t o f a u l t s t h a t h a v e o c c u r r e d . T h e s e c o n d i m p o r t a n t t a s k i s r e c e i v i n g u s e r i n p u t s . U s u a l l y , u s e r i n p u t s t h r o u g h t h e u s e r i n t e r f a c e a r e r a r e o r n o t p o s s i b l e . F o r e x a m p l e , a d r i v e r c a n n o t s e t t h e o p e r a t i o n a l s t a t u s o f a n a n t i - l o c k b r a k e s y s t e m a n d a u s e r d o e s n o t c h a n g e t h e t e m p e r a t u r e s e t t i n g o f a n a i r c o n d i t i o n i n g u n i t e v e r y 1 0 0 m i l l i s e c o n d s . T h e r e f o r e , h a v i n g t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t c o n t i n u o u s l y q u e r y t h e c o n t r o l s w o u l d b e i n e f f i c i e n t . I n o r d e r t o r e d u c e t h e b u r d e n o n t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t , a m e c h a n i s m s i m i l a r t o t h e O b s e r v e r d e s i g n p a t t e r n [ 7 7 ] c a n b e u s e d . T h e u s e r i n t e r f a c e i s r e s p o n s i b l e f o r q u e r y i n g t h e c o n t r o l s ; o n l y i f a c h a n g e i s d e t e c t e d , d o e s t h e u s e r i n t e r f a c e s e n d a n u p d a t e m e s s a g e t o t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t , t h u s p r o m p t i n g t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t t o u p d a t e i t s v a l u e s f o r t h e c o n t r o l s . U s i n g t h i s p a t t e r n f o r t h e u s e r i n t e r f a c e h a s t h e a d v a n t a g e t h a t a u s e r i n t e r f a c e o f a n e m b e d d e d s y s t e m c a n b e e a s i l y r e u s e d a n d e x t e n d e d . T h e s a m e u s e r i n t e r f a c e c a n b e u s e d f o r a n o t h e r s y s t e m , a s l o n g a s t h e o p e r a t i o n a l m o d e s o f t h e s y s t e m m a y 1 0 9 b e c l a s s i fi e d i n a s i m i l a r m a n n e r . F i g u r e 5 . 4 s h o w s t h e u s e c a s e d i a g r a m f o r t h e U s e r I n t e r f a c e ( 1 0 8 ) p a t t e r n . T h e d i a g r a m d e s c r i b e s t h e u s e r i n t e r a c t i o n s w i t h a u s e r i n t e r f a c e o f a s y s t e m . S y s t e m R e a d i n p u t f r o m c o n t r o l s < < i n c l u d e > > I n t e r a c t w i t h u s e r < < i n c l u d e > > A c t i v a t e i n d i c a t o r s U s e r F i g u r e 5 . 4 : U M L u s e c a s e d i a g r a m o f t h e U s e r I n t e r f a c e ( 1 0 8 ) p a t t e r n U s e C a s e : I n t e r a c t w i t h u s e r A c t o r s : U s e r D e s c r i p t i o n : T h e s y s t e m r e c e i v e s c o n t r o l v a l u e s a n d i n d i c a t e s c u r r e n t s y s t e m c o n d i t i o n s t o t h e u s e r . I n c l u d e s : R e a d i n p u t f r o m c o n t r o l s , A c t i v a t e i n d i c a t o r s E x t e n d s : - U s e C a s e : R e a d i n p u t f r o m c o n t r o l s A c t o r s : U s e r D e s c r i p t i o n : T h e s y s t e m r e a d s i n p u t f r o m t h e c o n t r o l s . I n c l u d e s : - E x t e n d s : - 1 1 0 U s e C a s e : A c t i v a t e i n d i c a t o r s A c t o r s : U s e r D e s c r i p t i o n : T h e s y s t e m a c t i v a t e s i n d i c a t o r s . I n c l u d e s : - E x t e n d s : - A p p l i c a b i l i t y : D e s c r i b e s t h e c o n d i t i o n s i n w h i c h t h e p a t t e r n m a y b e a p p l i e d . E x a m p l e : A p p l i c a b i l i t y : T h e U s e r I n t e r f a c e ( 1 0 8 ) p a t t e r n i s a p p l i c a b l e 0 i n a n y c e n t r a l i z e d a n d d i s t r i b u t e d e m b e d d e d s y s t e m t h a t n e e d s t o i n t e r a c t w i t h a u s e r . D o n o t u s e t h e U s e r I n t e r f a c e ( 1 0 8 ) p a t t e r n w h e n 0 c o n t r o l s a n d i n d i c a t o r s h a v e t i g h t t i m i n g c o n s t r a i n t s ; i n t h i s c a s e , u s e t h e A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) p a t t e r n t o c o n n e c t c o n t r o l s a n d i n d i c a t o r s , a s a c t u a t o r s a n d s e n s o r s r e s p e c t i v e l y , d i r e c t l y t o t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t . S t r u c t u r e : A r e p r e s e n t a t i o n o f t h e c l a s s e s a n d t h e i r r e l a t i o n s h i p s d e p i c t e d i n t e r m s o f U M L c l a s s d i a g r a m s . E x a m p l e : T h e c l a s s d i a g r a m o f t h e U s e r I n t e r f a c e ( 1 0 8 ) p a t t e r n c a n b e s e e n i n F i g u r e 5 . 5 . F o u r d i f f e r e n t t y p e s o f c o n t r o l s a n d i n d i c a t o r s a r e d e p i c t e d i n t h i s p a t t e r n . T h e b o o l e a n , i n t e g e r , a n d r e a l c l a s s e s r e p r e s e n t t h e m o s t c o m m o n t y p e s o f c o n t r o l s a n d i n d i c a t o r s . I n a d d i t i o n , t h e U s e r l n t e r f a c e c o l l a b o r a t e s w i t h C o m p u t i n g C o m p o n e n t s t o d i s p l a y t h e c u r r e n t o p e r a t i o n a l s t a t e o f t h e s y s t e m a s w e l l a s o b t a i n u s e r i n p u t . 1 1 1 r n o o t t a a t c e c c i t i a d e d l n r n r t i e c l s x b e A l p m o C n x o e C l p m o C r fl o o t e t t c t a c a e i l d r r t c n e s n o C a c i d n l l a e R n o t a 1 : . 0 I b / A a e R r o t a t c e c t ‘ . . 1 c i l a d d e I r n n r t a t c l s r n r o e C g e t n l b e A g e t n I r o t a t c c i a d r n t l s n b a A e l o o B I H o o r r t t c n e t t n a e o o r r C C t x c e x s o n b l A p m o C e o l C p m o C l H o o t e r r c t t a e n r r o t n o t e c s b A C / a e R n C o l C a e R i i l 1 1 2 F i g u r e 5 . 5 : U M L c l a s s d i a g r a m o f t h e U s e r I n t e r f a c e ( 1 0 8 ) p a t t e r n 0 . . - l A b s t r a c t C o n t r o l C o m p u t i n g C o m p o n e n t a r c r o q c u o o U s e r l n t e r f a c e l | A b s t r a c t I n d i c a t o r 4 x A b s t r a c t A b s t r a c t B o o l e a n C o n t r o l I n t o g e r C o n t r o l e e [ ' 3 C o n c r e t e C o n c r e t e B o o l e a n C o n t r o H I n t e g e r C o n t r o H C o n c r e t e B o o l e a n l n d i c a t o d . - - - _ - ( \ _ _ _ _ - £ ) - p ‘ - — - — — — — — - — - — - - — — - — — — — — - — _ B e h a v i o r : P r o v i d e s a n i l l u s t r a t i v e r e p r e s e n t a t i o n o f s c e n a r i o s f o r c l a s s a n d o b j e c t i n t e r a c t i o n . A l s o g i v e s a d e s c r i p t i o n o f t h e b e h a v i o r o f t h e p a t t e r n b y u s i n g s a m p l e o r h i g h - l e v e l , a b s t r a c t U M L s t a t e a n d s e q u e n c e d i a g r a m s . E x a m p l e : F i g u r e 5 . 6 s h o w s a n e x a m p l e s e q u e n c e d i a g r a m f o r t h e b e h a v i o r o f t h e U s e r l n t e r f a c e i n c a s e o f a m i n o r a n d a s e v e r e f a u l t . A b o v e t h e b o l d h o r i z o n t a l l i n e , a C o m p u t i n g - C o m p o n e n t a c t i v a t e s t h e w a r n i n g l e v e l f o r a m i n o r f a u l t . T h e U s e r l n t e r f a c e a c t i v a t e s l n d i c a t o r l ( a n i n d i c a t o r l i g h t ) f o r a s h o r t t i m e . B e l o w t h e b o l d h o r i z o n t a l l i n e , a C o m p u t i n g C o m p o n e n t a c t i v a t e s t h e w a r n i n g l e v e l f o r a s e v e r e f a u l t . I n t h i s c a s e , t h e U s e r l n t e r f a c e a c t i v a t e s b o t h i n d i c a t o r l i g h t s c o n t i n u o u s l y . W E E D ! m m m m I n d i c a t o r ! i g n l l a c t i v a t e W a m i n g L e v e l ( 1 ) : M i n o r f a u l t h a s o c c u r r e d : a c o m p u t i n g c o m p o n e n t a c t i v a t e s w a r n i n g l e v e l I ( b r i e fl y a c t i v a t e s I n d i c a t o r I ) s e t V a l u e ( 1 ) s e t V a l u e ( O ) S e v e r e f a u l t h a s o c c u r r e d : s e t W a r n i n g L e v e l ( 2 ) a c o m p u t i n g c o m p o n e n t a c t i v a t e s w a r n i n g l e v e l 2 ( c o n t i n u o u s l y a c t i v a t e s b o t h i n d i c a t o r s ) s e t V a l u e ( 1 ) _ _ - . . - _ - - - § / _ - _ _ . _ _ . . - - _ - _ _ _ \ { - - - V . - - - - - - - - _ _ - - - _ - _ - - - - _ - - . I I l I l I \ I s e t V a l u e ( 1 ) I I I F i g u r e 5 . 6 : U M L s e q u e n c e d i a g r a m e x a m p l e o f t h e U s e r I n t e r f a c e ( 1 0 8 ) p a t t e r n P a r t i c i p a n t s : I t e m i z e s t h e c l a s s e s / o b j e c t s t h a t a r e i n c l u d e d i n t h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n a n d t h e i r r e s p o n s i b i l i t i e s . E x a m p l e : 0 C o m p u t i n g C o m p o n e n t s : C o m p u t i n g c o m p o n e n t s i n t h e s y s t e m . I n a c e n t r a l i z e d e m b e d d e d s y s t e m , o n l y o n e s u c h c o m p o n e n t i s u s e d . 1 1 3 0 U s e r l n t e r f a c e : C l a s s r e p r e s e n t i n g t h e u s e r i n t e r f a c e o f a s y s t e m . 0 A b s t r a c t l n d i c a t o r { a b s t r a c t } : P r o v i d e s a n i n t e r f a c e f o r a l l i n d i c a t o r s . 0 A b s t r a c t C o n t r o l { a b s t r a c t } : P r o v i d e s a n i n t e r f a c e f o r a l l c o n t r o l s . 0 A b s t r a c t B o o l e a n C o n t r o l { a b s t r a c t } : D e f i n e s b o o l e a n c o n t r o l s . 0 A b s t r a c t l n t e g e r C o n t r o l { a b s t r a c t } : D e f i n e s i n t e g e r c o n t r o l s . 0 A b s t r a c t R e a l C o n t r o l { a b s t r a c t } : D e fi n e s r e a l c o n t r o l s . a A b s t r a c t C o m p l e x C o n t r o l { a b s t r a c t } : C o m p l e x c o n t r o l s h a v e t h e s a m e b a s i c f u n c — t i o n a l i t y a s t h e C o n t r o l c l a s s , b u t a d d i t i o n a l , m o r e e l a b o r a t e , o p e r a t i o n s a n d a t t r i b u t e s n e e d t o b e s p e c i fi e d . a A b s t r a c t B o o l e a n l n d i c a t o r { a b s t r a c t } : D e fi n e s b o o l e a n i n d i c a t o r s . 0 A b s t r a c t l n t e g e r l n d i c a t o r { a b s t r a c t } : D e f i n e s i n t e g e r i n d i c a t o r s . 0 A b s t r a c t R e a l l n d i c a t o r { a b s t r a c t } : D e fi n e s r e a l i n d i c a t o r s . 0 A b s t r a c t C o m p l e x l n d i c a t o r { a b s t r a c t } : C o m p l e x i n d i c a t o r s h a v e t h e s a m e b a s i c f u n c t i o n a l i t y a s t h e I n d i c a t o r c l a s s , b u t a d d i t i o n a l , m o r e e l a b o r a t e , o p e r a t i o n s a n d a t t r i b u t e s n e e d t o b e s p e c i fi e d . 0 C o n c r e t e B o o l e a n C o n t r o l l , C o n c r e t e l n t e g e r C o n t r o l l , C o n c r e t e R e a l C o n t r o l l , C o n - c r e t e C o m p l e x C o n t r o l l , C o n c r e t e B o o l e a n I n d i c a t o r l , C o n c r e t e l n t e g e r l n d i c a t o r l , C o n c r e t e R e a l l n d i c a t o r l , C o n c r e t e C o m p l e x l n d i c a t o r l : E x a m p l e s o f c o n c r e t e c o n t r o l s a n d i n d i c a t o r s t h a t c a n b e i n s t a n t i a t e d . C o l l a b o r a t i o n s : D e s c r i b e s h o w o b j e c t s a n d c l a s s e s i n t e r a c t t o c a r r y o u t t h e r e s p o n s i b i l i t i e s g i v e n i n t h e “ P a r t i c i p a n t s ” fi e l d . 1 1 4 E x a m p l e : 0 A C o m p u t i n g C o m p o n e n t s e n d s a m e s s a g e t o t h e U s e r l n t e r f a c e t o a c t i v a t e a s p e - c i fi c w a r n i n g l e v e l . T h e U s e r l n t e r f a c e t h e n a c t i v a t e s a l l i n d i c a t o r s a p p r o p r i a t e f o r t h e d e s i r e d w a r n i n g l e v e l . 0 T h e U s e r l n t e r f a c e q u e r i e s t h e c o n t r o l s . I f a c h a n g e i s d e t e c t e d , t h e n t h e C o m p u t - i n g C o m p o n e n t i s n o t i fi e d t o u p d a t e i t s v a l u e s c o r r e s p o n d i n g t o t h e U s e r l n t e r f a c e . A d d i t i o n a l l y , t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t n o t i fi e s t h e U s e r l n t e r f a c e a b o u t i t s c u r - r e n t o p e r a t i o n a l m o d e a n d c h a n g e s t h e r e o f . T h e U s e r l n t e r f a c e t h e n d i s p l a y s t h i s i n f o r m a t i o n t o t h e u s e r . 0 T h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t a l s o r e p o r t s c h a n g e s i n i t s o p e r a t i o n a l s t a t u s t o t h e U s e r l n t e r f a c e . T h e r e f o r e , t h e u s e r o f t h e s y s t e m i s i n f o r m e d a b o u t t h e c u r r e n t o p e r a t i o n a l s t a t u s o f t h e s y s t e m . C o n s e q u e n c e s : D e s c r i b e s h o w o b j e c t i v e s a r e s u p p o r t e d b y a g i v e n p a t t e r n a n d g i v e s t h e t r a d e - o f f s a n d o u t c o m e s o f t h e p a t t e r n ’ s a p p l i c a t i o n . E x a m p l e : 1 . A m e a n s t o n o t i f y a c o m p u t i n g c o m p o n e n t o f c o n t r o l v a l u e c h a n g e s m u s t e x i s t . 2 . A l l p o s s i b l e f a u l t s s h o u l d b e c l a s s i fi e d a c c o r d i n g t o d i f f e r e n t l e v e l s o f s e v e r i t y , w h e r e t h e s e l e v e l s m a y o r m a y n o t b e d i r e c t l y m i r r o r e d i n t h e u s e r i n t e r f a c e . 3 . T h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t s s h o u l d r e p o r t t h e c u r r e n t o p e r a t i o n a l m o d e s t o t h e u s e r i n t e r f a c e . T h e u s e r i n t e r f a c e t h e n d i s p l a y s t h i s i n f o r m a t i o n t o t h e u s e r . C o n s t r a i n t s : C o n s t r a i n t s d e s c r i b e p r o p e r t i e s t h a t t h e m o d e l m u s t s a t i s f y a f t e r t h e p a t t e r n h a s b e e n i n s t a n t i a t e d . T h e “ C o n s t r a i n t s ” fi e l d c o n t a i n s s t r u c t u r e d n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t i e s , w h e r e t h e p l a c e h o l d e r s h a v e b e e n r e p l a c e d w i t h f r e e - f o r m t e x t . T h e n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t i e s a r e c r e a t e d u s i n g o u r n a t u r a l l a n g u a g e s p e c i fi c a t i o n a p p r o a c h d e s c r i b e d i n C h a p t e r 4 . W h e n t h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n i s a p p l i e d t o a s y s t e m m o d e l , t h e s e p r o p e r t i e s c a n t h e n b e i n s t a n t i a t e d t o b e a p p l i c a b l e t o t h e m o d e l e d s y s t e m b y r e p l a c i n g t h e f r e e - f o r m n a t u r a l l a n g u a g e t e x t w i t h b o o l e a n p r o p o s i t i o n s d e s c r i b i n g c o n s t r a i n t s o n s y s t e m c o n d i t i o n s . E x a m p l e : T h e f o l l o w i n g c o n s t r a i n t s m u s t b e s a t i s fi e d a f t e r t h e U s e r I n t e r f a c e ( 1 0 8 ) p a t t e r n h a s b e e n a p p l i e d : 0 G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a w a r n i n g l e v e l i s s e n t t o t h e u s e r i n t e r f a c e , t h e n e v e n t u a l l y t h e i n d i c a t o r s a p p r o p r i a t e f o r t h e w a r n i n g l e v e l a r e a c t i v a t e d . ( R e a l - t i m e v e r s i o n : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a w a r n i n g l e v e l i s s e n t t o t h e u s e r i n t e r f a c e , t h e n t h e i n d i c a t o r s a p p r o p r i a t e f o r t h e w a r n i n g l e v e l a r e a c t i v a t e d a f t e r a t m o s t 5 t i m e u n i t ( s ) . ) o G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a c o n t r o l v a l u e c h a n g e s , t h e n e v e n t u a l l y t h e u s e r i n t e r f a c e n o t i f i e s t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t s o f t h a t c h a n g e . ( R e a l - t i m e v e r s i o n : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a c o n t r o l v a l u e c h a n g e s , t h e n t h e u s e r i n t e r f a c e n o t i f i e s t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t s o f t h a t c h a n g e a f t e r a t m o s t E t i m e u n i t ( s ) . ) 0 B e t w e e n a d e t e c t e d c o n t r o l v a l u e c h a n g e a n d t h e c o n t r o l v a l u e s b e i n g r e a d b y a c o m p u t i n g c o m p o n e n t , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t t h e u s e r i n t e r f a c e i n d i c a t e s t h a t a c o n t r o l v a l u e h a s c h a n g e d . o G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h e w a r n i n g l e v e l o f t h e u s e r i n t e r f a c e i s s e t t o a n u n d e f i n e d v a l u e . o G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e c o n t r o l v a l u e s a r e u p d a t e d b y a c o m p u t i n g c o m p o n e n t , t h e n e v e n t u a l l y t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t h a s o b t a i n e d t h e c o r r e c t 1 1 6 v a l u e s . ( R e a l - t i m e v e r s i o n : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e c o n t r o l v a l u e s a r e u p d a t e d b y a c o m p u t i n g c o m p o n e n t , t h e n t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t h a s o b t a i n e d t h e c o r r e c t v a l u e s a f t e r a t m o s t 5 t i m e u n i t ( s ) . ) A p p l i c a b l e D e s i g n P a t t e r n s : A p p l i c a b l e d e s i g n p a t t e r n s t h a t c a n b e u s e d t o r e fi n e t h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n i n s u b s e q u e n t d e v e l o p m e n t s t a g e s . E x a m p l e : 0 O b s e r v e r d e s i g n p a t t e r n [ 7 7 ] : T h i s p a t t e r n d e s c r i b e s a t e c h n i q u e w h e r e o b s e r v e r s c a n r e g i s t e r w i t h a s u b j e c t t o b e n o t i fi e d a b o u t c h a n g e s i n t h e s t a t e o f t h e s u b j e c t . T h i s m e c h a n i s m c a n b e u s e d t o n o t i f y c o m p u t i n g c o m p o n e n t s w h e n t h e s t a t e o f t h e u s e r i n t e r f a c e c h a n g e s . 0 S i n g l e t o n d e s i g n p a t t e r n [ 7 7 ] : T h i s d e s i g n p a t t e r n c a n b e u s e d t o a s s u r e t h a t o n l y o n e i n s t a n c e o f t h e u s e r i n t e r f a c e e x i s t s i n t h e s y s t e m . A l s o K n o w n A s : L i s t s a l t e r n a t i v e n a m e s f o r t h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n . E x a m p l e : T o b e d e t e r m i n e d . K n o w n U s e s : E x a m p l e s o f t h e p a t t e r n f o u n d i n t h e c o n c e p t u a l m o d e l s o f e m b e d d e d s y s t e m s . E x a m p l e : 0 A d a p t i v e C r u i s e C o n t r o l S y s t e m [ 1 1 9 ] 0 A d a p t i v e L i g h t C o n t r o l l e r [ 1 0 9 ] 1 1 7 2 4 0 D i e s e l F i l t e r S y s t e m ( C h a p t e r 5 ) o E l e c t r o n i c a l l y C o n t r o l l e d S t e e r i n g S y s t e m [ 1 1 9 ] R e l a t e d O b j e c t A n a l y s i s P a t t e r n s : L i s t s r e l a t e d o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s a n d a d v a n t a g e s / s h o r t c o m i n g s t h a t w o u l d r e - s u l t f r o m p a t t e r n c o m b i n a t i o n . E x a m p l e : 0 C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n : A c o m p u t i n g c o m p o n e n t u s e s t h e u s e r i n t e r f a c e t o s i g n a l o p e r a t i o n a l m o d e s t o t h e u s e r . 5 . 5 I l l u s t r a t i v e C a s e S t u d y : D i e s e l F i l t e r S y s t e m T h i s s e c t i o n i l l u s t r a t e s h o w w e a p p l i e d o u r o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s t o t h e m o d - e l i n g a n d a n a l y s i s o f a n a u t o m o t i v e a p p l i c a t i o n o b t a i n e d f r o m o n e o f o u r i n d u s t r i a l p a r t n e r s , D e t r o i t D i e s e l . S p e c i fi c a l l y , w e i l l u s t r a t e h o w s e v e r a l o b j e c t a n a l y s i s p a t — t e r n s i n t e r p l a y t o g u i d e t h e c r e a t i o n o f a U M L - b a s e d c o n c e p t u a l m o d e l o f a D i e s e l F i l t e r S y s t e m ( D F S ) , a c e n t r a l i z e d e m b e d d e d s y s t e m c o n t r o l l i n g a S e l f - c l e a n i n g p a r - t i c u l a t e fi l t e r t h a t r e d u c e s t h e a m o u n t o f p o l l u t a n t s e m i t t e d f r o m t h e e x h a u s t o f d i e s e l t r u c k s [ 2 0 5 ] . F o r s i m p l i c i t y , t h e D F S s y s t e m m o d e l d o e s n o t m a k e u s e o f o u r r e a l - t i m e e x t e n s i o n s . W e a l s o i l l u s t r a t e h o w c o n s t r a i n t s f r o m t h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s g u i d e t h e i n s t a n t i a t i o n o f t e m p o r a l - l o g i c - b a s e d f o r m a l p r o p e r t i e s t o c h e c k a g a i n s t t h e m o d e l , a n d h o w H y d r a [ 4 3 , 1 4 6 ] e n a b l e s s i m u l a t i o n a n d m o d e l c h e c k i n g w i t h S p i n [ 1 0 3 ] o f t h e u s e r - c o n s t r u c t e d U M L m o d e l s . 1 1 8 5 . 5 . 1 D i e s e l F i l t e r S y s t e m A p p l i c a t i o n O v e r v i e w A n e f f e c t i v e w a y t o r e d u c e p a r t i c u l a t e c o m b u s t i o n a e r o s o l s , o r s o o t , f r o m d i e s e l t r u c k e x h a u s t i s t o u s e p a r t i c u l a t e fi l t e r s p l a c e d i n a c a n i s t e r a n d i n s e r t e d i n t o t h e e x h a u s t g a s p a t h . F i g u r e 5 . 7 s h o w s t h e p h y s i c a l a r c h i t e c t u r e o f a n e x h a u s t fi l t e r s y s t e m . A fi l t e r c o m p r i s e s s e v e r a l t u b e s , 1 w i t h e a c h t u b e c o n s i s t i n g o f c e r a m i c fi b e r s w o u n d a r o u n d a m e t a l l i c c y l i n d r i c a l g r i d . E x h a u s t g a s fl o w s t h r o u g h t h e fi l t e r s , o u t o f t h e c a n i s t e r , a n d i n t o t h e e x h a u s t p i p e . T o e n a b l e t h e e x h a u s t g a s t o fl o w f r e e l y t h r o u g h t h e fi l t e r s , t h e y m u s t b e c l e a n e d p e r i o d i c a l l y . T h e r e f o r e , t h e g r i d w i r e s c a n b e e l e c t r i fi e d , c a u s i n g t h e m t o h e a t u p a n d b u r n o f f t r a p p e d p a r t i c u l a t e s . T h e D F S i s a c e n t r a l i z e d e m b e d d e d s y s t e m t h a t i n i t i a t e s a c l e a n i n g c y c l e w h e n t h e d i f f e r e n t i a l p r e s s u r e a c r o s s t h e fi l t e r c a n i s t e r , a s m e a s u r e d i n P a s c a l s ( P a ) , i s w i t h i n a n a c c e p t a b l e r a n g e . T h e c u r r e n t p r e s s u r e i n t h e fi l t e r c a n i s t e r i s r e a d f r o m a p r e s s u r e s e n s o r t h a t i s c o n t a i n e d w i t h i n t h e fi l t e r c a n i s t e r . T h e g r i d h e a t i n g s e q u e n c e w i l l n o t b e g i n i f t o o f e w e n g i n e r e v o l u t i o n s h a v e o c c u r r e d s i n c e t h e l a s t t i m e t h e c l e a n i n g c y c l e w a s c o m p l e t e d , o r i f t h e c u r r e n t e n g i n e r e v o l u t i o n s p e r m i n u t e ( R P M s ) a r e t o o l o w . T h e R P M i n f o r m a t i o n i s a c q u i r e d f r o m t h e e n g i n e c o n t r o l m o d u l e . 5 . 5 . 2 O b j e c t A n a l y s i s P a t t e r n s f o r t h e D i e s e l F i l t e r S y s t e m w e p r e s e n t s i x o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s t h a t w e i d e n t i fi e d t o b e a p p r o p r i a t e f o r m o d e l i n g t h i s s y s t e m b a s e d o n t h e D F S r e q u i r e m e n t s [ 2 0 5 ] : t h e A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) , C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) , C o n t r o l l e r D e c o m p o s e ( 3 1 3 ) , F a u l t H a n d l e r ( 3 4 1 ) , U s e r I n t e r f a c e ( 1 0 8 ) , a n d D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) p a t t e r n s . ( T h e f u l l d e - s c r i p t i o n o f t h e U s e r I n t e r f a c e ( 1 0 8 ) p a t t e r n c a n b e f o u n d i n S e c t i o n 5 . 4 , w h i l e t h e r e m a i n i n g o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s c a n b e f o u n d i n A p p e n d i x C . ) F i g u r e 5 . 8 i l l u s t r a t e s h o w t h e U M L c l a s s d i a g r a m t e m p l a t e a n d o t h e r i n f o r m a t i o n i n t h e “ S t r u c t u r e ” fi e l d o f e a c h o f t h e s e p a t t e r n s i s u s e d t o g u i d e t h e c r e a t i o n o f a p r e l i m i n a r y U M L c l a s s 1 F o r b r e v i t y , o n l y o n e fi l t e r t u b e i s s h o w n i n F i g u r e 5 . 7 . 1 1 9 e x h a u s t - s o o t e x h a u s t + 5 0 0 1 ' . P r e s s u r e S e n s o r F i l t e r C o n t r o l M o d u l e C o n t r o l M o d u l e F i g u r e 5 . 7 : P h y s i c a l s t r u c t u r e o f a d i e s e l fi l t e r s y s t e m d i a g r a m f o r t h e D F S . W e b r i e fl y o v e r v i e w t h e p a t t e r n s a n d h o w e a c h i s d e p i c t e d i n F i g u r e 5 . 8 i n t h e f o l l o w i n g p a r a g r a p h s ; d i f f e r e n t s h a d i n g a n d o u t l i n i n g p a t t e r n s a r e u s e d t o d e l i m i t t h e d i f f e r e n t o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s , w h e r e s o m e c l a s s e s a n d a s s o c i a t i o n s m a y p a r t i c i p a t e i n m o r e t h a n o n e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n . S t r u c t u r a l p a t t e r n s . W e a p p l i e d t h e f o l l o w i n g s t r u c t u r a l o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s t o t h e D F S : C o n t r o l l e r D e c o m p o s e ( 3 1 3 ) p a t t e r n : T h e C o n t r o l l e r D e c o m p o s e ( 3 1 3 ) p a t - t e r n , o u r m o s t g e n e r a l s t r u c t u r a l o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n , l e v e r a g e s B r o y ’ s r e f - e r e n c e a r c h i t e c t u r e [ 3 8 ] a n d s h o u l d b e a p p l i e d fi r s t . W e a p p l i e d t h i s p a t t e r n t o t h e D F S i n o r d e r t o d e c o m p o s e t h e s y s t e m i n t o v a r i o u s c o m p o n e n t s a c c o r d i n g t o t h e i r r e s p o n s i b i l i t i e s . I n t h e D F S , s e n s o r s a n d a c t u a t o r s a r e c o n t r o l l e d b y a c e n t r a l C o m p u t i n g C o m p o n e n t , w h i l e a U s e r l n t e r f a c e i s r e s p o n s i b l e f o r c o n t r o l l i n g a n i n d i c a t o r t h a t i n d i c a t e s s y s t e m s t a t u s t o t h e u s e r . T h e D F S d o e s n o t p o s - s e s s a c o m m u n i c a t i o n l i n k . C o m p o n e n t s c a p t u r e d b y t h e C o n t r o l l e r D e c o m p o s e 1 2 0 . . . . . . . . I . . . . . . . E n g i n e C o n t r o l n i t 1 c o l l a b o r a t e — c o l l a b o r a t e 0 . : l 1 A b s t r a c t 4 r e a d s C o m p u t i n g 3 ° ” _ A b s t r a c t ( i P a s s i v e S e n s o r ‘ 0 " . 1 C o m p o n e n t 1 o u r A c t u a t o r 4 1 4 , l c o n f r o l s ' ' — - - c o n t r o l s — : ~ . . . . . . . . . . . _ . _ . l 1 . . . L . : A b s t r a c t I P a s s i v e l n t e g e r I G l o b a l ‘ e b f t r a c t S e n s o r l F a u l t H a n d l e r l n e g e r . - A c t u a t o r A l _ . _ . , _ . _ . l I 1 . " " " " " " " " " ‘ c o l l a b o r a t e _ . _ . | 1 _ . _ . E I l . , C u r r e n t - L o c a l P r e s s u r e ' H e a t e r A b s t r a c t I - “ M i r r o r l F a u l t H a n d l e r l R e g u l a t o r I n d i c a t o r l _ . _ . . . _ . l ‘ . A — i r e p o ' r t s t o 1 7 P r e s s u r e m t fl i t o r s P r e s s u r e S e n s o r , 1 D e t e c t o r D r i v e r D i s p l a y F i g u r e 5 . 8 : O b j e c t - a n a l y s i s - p a t t e r n — g u i d e d U M L c l a s s d i a g r a m o f t h e D F S 1 2 1 ( 3 1 3 ) p a t t e r n a r e r e fi n e d t h r o u g h t h e a p p l i c a t i o n o f a d d i t i o n a l o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s . A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) p a t t e r n : T o f u r t h e r r e fi n e t h e s e n s o r s a n d a c t u a t o r s o f t h e D F S a s c a p t u r e d b y t h e C o n t r o l l e r D e c o m p o s e ( 3 1 3 ) p a t t e r n , w e a p p l i e d t h e A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) p a t t e r n . T h i s p a t t e r n , d e n o t e d b y d a s h e d b o x e s a n d l i n e s i n F i g u r e 5 . 8 , s h o w s h o w a b s t r a c t s e n s o r a n d a c t u a t o r c l a s s e s a r e u s e d t o g i v e a c o m m o n i n t e r f a c e t o t h e c o n c r e t e s e n s o r s ( e . 9 . , C u r r e n t M i r r o r s t h a t s e n s e t h e a m o u n t o f c u r r e n t f l o w i n g t h r o u g h t h e i r r e s p e c t i v e H e a t e r R e g u - l a t o r s , a P r e s s u r e S e n s o r t h a t m o n i t o r s t h e s y s t e m p r e s s u r e ) a n d a c t u a t o r s ( e . 9 . , a D r i v e r D i s p l a y t h a t i n d i c a t e s s y s t e m s t a t u s t o t h e u s e r , H e a t e r R e g u l a t o r s t h a t b u r n o f f p a r t i c u l a t e s ) i n t h e D P S . U s e r I n t e r f a c e ( 1 0 8 ) p a t t e r n : W e a p p l i e d t h e U s e r I n t e r f a c e ( 1 0 8 ) p a t t e r n t o f u r t h e r r e fi n e t h e u s e r i n t e r f a c e o f t h e D F S a s c a p t u r e d b y t h e C o n t r o l l e r D e - c o m p o s e ( 3 1 3 ) p a t t e r n . I t i s r e p r e s e n t e d b y t h e s h a d e d b o x e s a n d l i n e s i n F i g - u r e 5 . 8 . T h e D F S U s e r l n t e r f a c e c o n t r o l s o n l y o n e i n d i c a t o r , t h e D r i v e r D i s p l a y , w h i c h r e p r e s e n t s a s i m p l e w a r n i n g d e v i c e . s u c h a s a n i n d i c a t o r l i g h t . B e h a v i o r a l p a t t e r n s . W e a p p l i e d t h e f o l l o w i n g b e h a v i o r a l o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s t o t h e D F S . B e h a v i o r a l o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n t e m p l a t e s c o n t a i n U M L s t a t e d i a g r a m t e m p l a t e s a s w e l l a s U M L c l a s s d i a g r a m t e m p l a t e s ; t h e c l a s s d i a g r a m t e m p l a t e s g u i d e c r e a t i o n a n d r e fi n e - m e n t o f t h e D F S c l a s s d i a g r a m a s i l l u s t r a t e d i n F i g u r e 5 . 8 , w h i l e t h e s t a t e d i a g r a m t e m p l a t e s g u i d e c r e a t i o n o f s t a t e d i a g r a m s f o r c o m p o n e n t s o f t h e D F S a s d e s c r i b e d i n S e c t i o n 5 . 5 . 4 . C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) p a t t e r n : T h e s y s t e m r e q u i r e m e n t s i n d i c a t e t h a t t h e D F S r e q u i r e s s e v e r a l o p e r a t i o n a l m o d e s . T h e r e f o r e , w e a p p l i e d t h e C o m p u t - i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) p a t t e r n t o t h e c e n t r a l i z e d C o m p u t i n g C o m p o n e n t , w h i c h i s 1 2 2 s h o w n i n b o l d i n F i g u r e 5 . 8 . T h e i d e n t i fi e d o p e r a t i o n a l m o d e s a c c o r d i n g t o t h e p a t t e r n a r e : P o w e r O f f , N o r m a l b e h a v i o r , a n d I n i t i a l i z e , w h i c h a p p e a r i n t h e s t a t e d i a g r a m i n F i g u r e 5 . 1 1 . F a u l t H a n d l e r ( 3 4 1 ) p a t t e r n : T o a d d f a u l t h a n d l i n g c a p a b i l i t i e s t o t h e D F S , w e a p p l i e d t h e F a u l t H a n d l e r ( 3 4 1 ) p a t t e r n . T h e G I o b a l F a u l t H a n d l e r a n d t h e L 0 — c a l P r e s s u r e F a u l t H a n d l e r a r e i l l u s t r a t e d w i t h d a s h - d o t t e d b o x e s a n d l i n e s i n F i g - u r e 5 . 8 . T h e G I o b a l F a u l t H a n d l e r c o n t r o l s t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t t o i n i t i a t e s a f e t y a c t i o n s w h e n f a u l t s o c c u r . I t a l s o c o n t r o l s t h e U s e r l n t e r f a c e , w a r n i n g t h e u s e r t h a t f a u l t s h a v e o c c u r r e d . D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) p a t t e r n : T h e D F S m u s t m o n i t o r t h e p r e s s u r e i n t h e s y s t e m , a n d i n i t i a t e c o r r e c t i v e a c t i o n s i f t h e p r e s s u r e i s f o u n d t o e x c e e d a s p e c i - fi e d t h r e s h o l d v a l u e . T h e r e f o r e , w e a p p l i e d t h e D e t e c t o r — C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) p a t t e r n t o t h e s y s t e m . T h e P r e s s u r e D e t e c t o r , d e n o t e d b y a s t r i p e d b o x a n d l o n g - s h o r t - s h o r t d a s h e d l i n e s i n F i g u r e 5 . 8 , m o n i t o r s t h e P r e s s u r e S e n s o r . I f i t d e t e c t s a v i o l a t i o n o f t h e m a x i m u m p r e s s u r e v a l u e , t h e n i t n o t i fi e s t h e L o c a I P r e s s u r e - F a u l t H a n d l e r o f t h e f a u l t a s d e s c r i b e d i n t h e s t a t e d i a g r a m i n F i g u r e 5 . 1 2 . T h e s y s t e m d o e s n o t c o n t a i n a n y c o r r e c t o r s , a s t h e r e s p o n s e t o e x c e s s i v e p r e s s u r e i n t h e fi l t e r t u b e w i l l b e t o t u r n o f f t h e D F S ( t h i s s a f e t y a c t i o n w i l l b e p e r f o r m e d b y t h e G I o b a l F a u l t H a n d l e r ) , a n d a m e c h a n i c a l b a c k u p v a l v e w i l l l e t t h e e x h a u s t g a s b y p a s s t h e fi l t e r . 5 . 5 . 3 A b s t r a c t i o n a n d E q u i v a l e n c e C l a s s e s A b s t r a c t i o n c a n s i g n i fi c a n t l y s i m p l i f y t h e m o d e l i n g a n d a n a l y s i s o f a s y s t e m . F i r s t , w e c r e a t e s p e c i a l i z e d m o d e l s f o r d i f f e r e n t a s p e c t s o f t h e e m b e d d e d s y s t e m . I n t h i s s t u d y , w e a r e i n t e r e s t e d i n s p e c i f y i n g a n d a n a l y z i n g t h e D F S c l e a n i n g c y c l e . T h u s . w e m o d e l o n l y t h o s e p o r t i o n s o f t h e s y s t e m t h a t a r e r e l e v a n t t o o u r f o c u s e d 1 2 3 a n a l y s i s . A d d i t i o n a l l y , w e a l s o a b s t r a c t t h e n u m b e r o f h e a t e r r e g u l a t o r s a n d t h e i r c o r r e s p o n d i n g c u r r e n t m i r r o r s f r o m e i g h t i n t h e a c t u a l s y s t e m d o w n t o t w o i n o u r a n a l y s i s m o d e l . S e c o n d , w e c o n s t r u c t e q u i v a l e n c e c l a s s e s f o r t h e p o s s i b l e v a l u e s o f s y s t e m c o n - d i t i o n s . T h e s e e q u i v a l e n c e c l a s s e s a r e d e t e r m i n e d a c c o r d i n g t o t h e i r i m p a c t o n t h e b e h a v i o r o f t h e s y s t e m . G e n e r a l l y , t h e o p e r a t i o n a l s t a t u s o f a c o m p o n e n t i s r e p - r e s e n t e d a s n o n - w o r k i n g ( f a l s e ) o r w o r k i n g ( t r u e ) , a s s h o w n i n E x p r e s s i o n ( 5 . 8 ) i n F i g u r e 5 . 9 . W e m o d e l t h e o p e r a t i o n a l s t a t u s o f t h e P r e s s u r e S e n s o r , H e a t e r R e g u l a - t o r l , a n d H e a t e r R e g u l a t o r 2 . R a n g e s f o r o t h e r m o n i t o r e d v a l u e s ( e . g . , c u r r e n t s y s t e m p r e s s u r e , n u m b e r o f r e v o l u t i o n s o f t h e e n g i n e s i n c e t h e l a s t c l e a n i n g c y c l e , c u r r e n t e n g i n e s p e e d ) c a n b e d e t e r m i n e d f r o m t h e r e q u i r e m e n t s d o c u m e n t , a s s h o w n i n E x - p r e s s i o n s ( 5 . 9 ) , ( 5 . 1 0 ) , a n d ( 5 . 1 1 ) , r e s p e c t i v e l y , i n F i g u r e 5 . 9 ( 0 0 r e p r e s e n t s t h e t a r g e t l a n g u a g e - d e p e n d e n t u p p e r b o u n d ) . W e a l s o i n t r o d u c e p h y s i c a l a b s t r a c t i o n v a l u e s f o r m o d e l i n g p u r p o s e s ( F i g u r e 5 . 9 , E x p r e s s i o n s ( 5 . 1 2 ) a n d ( 5 . 1 3 ) ) . T h e s e v a l u e s r e p r e - s e n t t h e i n t e r a c t i o n b e t w e e n c o m p o n e n t s d u e t o e x i s t i n g p h y s i c a l r e l a t i o n s h i p s ( e . g . , h o w m u c h t h e c u r r e n t p r e s s u r e d e c r e a s e s a f t e r e v e r y s u c c e s s f u l c l e a n i n g c y c l e i n t h e D F S ) . A p p r o p r i a t e v a l u e s m u s t b e d e t e r m i n e d b y a d o m a i n e x p e r t . T h e e q u i v a l e n c e c l a s s e s a r e u s e d t o m o d e l c h e c k t h e s y s t e m u n d e r d i f f e r e n t s c e n a r i o s . A s c e n a r i o i s c o l l e c t i o n o f p o s s i b l e i n i t i a l s y s t e m c o n d i t i o n s r a n d o m l y d e t e r m i n e d f r o m t h e e q u i v a - l e n c e c l a s s e s . T h e e q u i v a l e n c e c l a s s e s i n w h i c h t h e s e s y s t e m v a l u e s a r e f o u n d d e n o t e t h e e x p e c t e d b e h a v i o r o f t h e s y s t e m . F o r e x a m p l e , i n a s c e n a r i o i n w h i c h t h e s y s t e m p r e s s u r e i s a b o v e 1 0 , 0 0 0 P a , t h e D F S i s e x p e c t e d t o p e r f o r m a s y s t e m s h u t d o w n , w h i l e a s y s t e m i n a s c e n a r i o w i t h a p r e s s u r e v a l u e o f 1 0 , 0 0 0 P a o r b e l o w i s e x p e c t e d t o i n i t i a t e a c l e a n i n g c y c l e ( a s s u m i n g a l l o t h e r s y s t e m v a l u e s i n t h e s c e n a r i o a r e i n e q u i v a l e n c e c l a s s e s t h a t p e r m i t t h e i n i t i a t i o n o f a c l e a n i n g c y c l e ) . 1 2 4 0 ( n o n - w o r k i n g ) ( C o m p o n e n t ) O p e r a t i o n S t a t e = { ( 5 . 8 ) 1 ( w o r k i n g ) E a c h c o m p o n e n t i n t h e s y s t e m c a n r e p o r t i t s o p e r a t i o n a l s t a t u s a s w o r k i n g o r n o n - w o r k i n g . W e a r e p a r t i c u l a r l y i n t e r e s t e d i n t h e s t a t u s o f t h e s e n s o r P r e s s u r e S e n s o r a n d t h e a c t u a t o r s H e a t e r R e g u l a t o r l a n d H e a t e r R e g u l a t o r 2 . [ 0 ; 8 , 0 0 0 ] C u r r e n t S y s t e m P r e s s u r e = ( 8 , 0 0 0 ; 1 0 , 0 0 0 ] ( 5 . 9 ) ( 1 0 , 0 0 0 ; 0 0 ) B e l o w 8 , 0 0 0 P a t h e s y s t e m r e m a i n s i n a n i d l e p h a s e ; b e t w e e n 8 , 0 0 0 a n d 1 0 , 0 0 0 P a t h e c l e a n i n g c y c l e s t a r t s ; a b o v e 1 0 , 0 0 0 P a t h e s y s t e m s h u t s d o w n f o r s a f e t y r e a s o n s . [ 0 ; 1 0 , 0 0 0 ) [ 1 0 , 0 0 0 , 0 0 ) ( 5 ' 1 0 ) T o t a l R P M V a l u e = { T h e t o t a l n u m b e r o f e n g i n e r e v o l u t i o n s s i n c e t h e c o m p l e t i o n o f t h e l a s t c l e a n i n g s e q u e n c e m u s t b e a t l e a s t 1 0 , 0 0 0 ; o t h e r w i s e , t h e c l e a n i n g s e q u e n c e w i l l n o t s t a r t . [ 0 ; 7 0 0 ) [ 7 0 0 ; 0 0 ) ( 5 . 1 1 ) C u r r e n t R P M V a l u e = { T h e c u r r e n t e n g i n e s p e e d , m e a s u r e d i n R P M S , m u s t b e a t l e a s t 7 0 0 ; o t h e r w i s e , t h e c l e a n i n g s e q u e n c e w i l l n o t s t a r t . — 2 5 0 P r e s s u r e S e n s o r C l e a n u p V a l u e = 3 0 0 ( 5 . 1 2 ) 3 , 0 0 0 T h i s v a l u e d e t e r m i n e s h o w m u c h t h e p r e s s u r e d e c r e a s e s e a c h t i m e a h e a t i n g e l e m e n t i s a c t i v a t e d . A n e g a t i v e v a l u e r e s e m b l e s a d e f e c t i v e h e a t i n g e l e m e n t , l e t t i n g t h e p r e s s u r e r i s e i n e v e r y c l e a n i n g s e q u e n c e . 2 H e a t e r C u r r e n t C o n v e r s i o n R a t i o = 3 ( 5 . 1 3 ) 4 T h i s v a l u e d e t e r m i n e s t h e a m o u n t o f i n c r e a s e o f t h e c u r r e n t m i r r o r v a l u e p e r i n c r e a s e o f t h e r e s p e c t i v e h e a t i n g e l e m e n t v a l u e . T h e l o w e r t h e h e a t e r c u r r e n t c o n v e r s i o n r a t i o , t h e f a s t e r t h e c u r r e n t v a l u e w i l l i n c r e a s e o n a h e a t e r v a l u e i n c r e a s e . F i g u r e 5 . 9 : E q u i v a l e n c e c l a s s e s f o r s y s t e m c o n d i t i o n s 1 2 5 5 . 5 . 4 U M L - b a s e d C o n c e p t u a l M o d e l i n g o f t h e D i e s e l F i l t e r S y s t e m B a s e d o n t h e U M L c l a s s d i a g r a m i n F i g u r e 5 . 8 , s t a t e d i a g r a m t e m p l a t e s f r o m b e h a v i o r a l o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s . a n d t h e a b s t r a c t i o n s d e s c r i b e d i n t h e p r e v i o u s s e c t i o n , w e c r e a t e d U M L o b j e c t a n d s t a t e d i a g r a m s t o o b t a i n t h e c o n c e p t u a l m o d e l o f t h e D F S . T h e d i a g r a m t e m p l a t e s w e r e o b t a i n e d f r o m t h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s r e l e v a n t t o t h e D F S a s d e s c r i b e d i n S e c t i o n 5 . 5 . 2 . F i g u r e 5 . 1 0 o v e r v i e w s t h e U M L o b j e c t d i a g r a m f o r t h e D F S ( a t t r i b u t e s a n d o p e r a t i o n s h a v e b e e n e l i d e d f o r b r e v i t y ; c o m p o n e n t s a t t r i b u t e d t o t h e d i f f e r e n t p a t t e r n s r e t a i n t h e i r s h a d i n g / l i n e c h a r a c t e r i s — t i c s f r o m F i g u r e 5 . 8 ) . T h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t , t h e c o r e o f t h e s y s t e m , r e a d s v a l u e s f r o m t h e s e n s o r s P r e s s u r e S e n s o r , C u r r e n t M i r r o r l , C u r r e n t M i r r o r Z , a n d t h e E n g i n e C o n — t r o l U n i t . I t a l s o s e t s t h e v a l u e s o f t h e a c t u a t o r s H e a t e r R e g u l a t o r l a n d H e a t e r R e g u l a t o r 2 . T h e P r e s s u r e S e n s o r s e n s e s t h e c u r r e n t p r e s s u r e . T h e E n g i n e C o n t r o l U n i t m o d e l s a n i n - t e r f a c e t o t h e e n g i n e c o n t r o l l e r t o c h e c k t h e c u r r e n t e n g i n e s p e e d ( R P M S ) a n d t h e t o t a l n u m b e r o f r e v o l u t i o n s s i n c e t h e l a s t c l e a n i n g c y c l e . E a c h C u r r e n t M i r r o r s e n s e s t h e a m o u n t o f e l e c t r i c a l c u r r e n t f l o w i n g t h r o u g h i t s r e s p e c t i v e H e a t e r R e g u l a t o r . T h e G I o b a l F a u l t H a n d l e r p r o c e s s e s e r r o r m e s s a g e s r e c e i v e d a n d t a k e s a p p r o p r i a t e a c t i o n s ( d e fi n e d i n t h e G I o b a l F a u l t H a n d l e r s t a t e d i a g r a m ) . T h e P r e s s u r e D e t e c t o r m o n i t o r s t h e P r e s s u r e S e n s o r , n o t i f y i n g t h e L o c a l P r e s s u r e F a u l t H a n d l e r i f t h e p r e s s u r e e x c e e d s 1 0 , 0 0 0 P a . T h e L o c a l P r e s s u r e F a u l t H a n d l e r n o t i f i e s t h e G I o b a l F a u l t H a n d l e r o f o c c u r r i n g f a u l t s . w h i c h , i n t u r n , s h u t s d o w n t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t a n d a c t i v a t e s t h e U s e r l n t e r f a c e t o s i g n a l t o t h e u s e r t h a t f a u l t s h a v e o c c u r r e d a n d t h a t t h e s y s t e m h a s s h u t d o w n . T h e U s e r l n t e r f a c e c o n t r o l s t h e D r i v e r D i s p l a y , w h i c h r e p r e s e n t s a s i m p l e w a r n i n g l i g h t . A d d i t i o n a l l y , i n o r d e r t o e n a b l e t h e a n a l y s i s o f a m o d e l , o u r a p p r o a c h i n t r o d u c e s t w o s p e c i a l c l a s s e s . F i r s t , a n i n s t a n c e o f a n E n v i r o n m e n t c l a s s s p e c i fi e s v a l u e s f o r a t t r i b u t e s c h o s e n a c c o r d i n g t o t h e e q u i v a l e n c e c l a s s e s f o r s y s t e m a n d e n v i r o n m e n t c o n d i t i o n s a s d e p i c t e d i n F i g u r e 5 . 9 . S e c o n d , a n i n s t a n c e o f a _ S Y S T E M C L A S S - c l a s s 1 2 6 i n s t a n t i a t e s c o m p o n e n t s o f t h e s y s t e m a n d n o n - d e t e r m i n i s t i c a l l y s e l e c t s v a l u e s f o r s y s t e m a n d e n v i r o n m e n t c o n d i t i o n s a s d e fi n e d i n t h e i n s t a n c e o f t h e E n v i r o n m e n t c l a s s . I n o u r a p p r o a c h , e a c h c o m p o n e n t h a s i t s o w n s t a t e d i a g r a m . T o d e m o n s t r a t e h o w t h e U M L s t a t e d i a g r a m t e m p l a t e s c o n t a i n e d i n t h e “ B e h a v i o r ” fi e l d o f t h e b e h a v i o r a l o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s c a n g u i d e t h e c o n s t r u c t i o n o f c o n c r e t e s t a t e d i a g r a m s f o r a s p e c i fi c s y s t e m , w e s h o w s e v e r a l s t a t e d i a g r a m s i n t h i s d i s s e r t a t i o n . S p e c i fi c a l l y , w e s h o w t h e ( e l i d e d ) s t a t e d i a g r a m o f t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t , t h e c e n t r a l c o m p o n e n t o f t h e D F S , i n F i g u r e 5 . 1 1 , a n d t h e s t a t e d i a g r a m o f t h e P r e s s u r e D e t e c t o r f o r t h e D F S i n F i g u r e 5 . 1 2 . T h e s t r u c t u r e o f b o t h s t a t e d i a g r a m s f o l l o w s t h a t o f t h e s t a t e d i a g r a m t e m p l a t e s g i v e n i n t h e “ B e h a v i o r ” fi e l d o f t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) p a t t e r n a n d t h e D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) p a t t e r n , r e s p e c t i v e l y . S p e c i fi c a l l y , t h e s t a t e d i a g r a m o f t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t h a s t h e s t a t e P o w e r o f f a n d t h e c o m p o s i t e s t a t e s I n i t i a l i z e a n d N o r m a l b e h a v i o r ( e l i d e d i n F i g u r e 5 . 1 1 ) . T h e s t a t e d i a g r a m o f t h e c l a s s P r e s s u r e D e t e c t o r ( F i g u r e 5 . 1 2 ) c o n t a i n s a l l t h e s t a t e s o f t h e d i a g r a m t e m p l a t e d e n o t e d ' i n t h e D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) p a t t e r n , w h i l e t h e t r a n s i t i o n l a b e l s a n d “ d o ” a c t i o n s o f t h e s t a t e s h a v e b e e n i n s t a n t i a t e d w i t h r e s p e c t t o t h e D F S t o d e t e c t a p r e s s u r e v i o l a t i o n ( w i t h t h e e x c e p t i o n o f t h e d e t S t a r l O a n d d e t S t o p ( ) o p e r a t i o n s ) . A s i l l u s t r a t e d i n F i g u r e 5 . 1 1 , t h e D F S p e r f o r m s t h r e e m a i n s t e p s . F i r s t , u p o n s y s t e m a c t i v a t i o n , t h e D F S e n t e r s a c o m p o s i t e s t a t e I n i t i a l i z e . I f t h e i n i t i a l i z a t i o n i s p e r f o r m e d s u c c e s s f u l l y , t h e n t h e s y s t e m e n t e r s a n i d l e p h a s e . T h e t h r e e s t a t e s G e t P r e s s u r e l , G e t P r e s s u r e 2 , a n d I d l e r e p r e s e n t t h e i d l e p h a s e o f t h e D F S , w h e r e t h e s y s t e m c o n t i n u o u s l y q u e r i e s t h e P r e s s u r e S e n s o r a n d i n i t i a t e s a c l e a n i n g c y c l e i f t h e p r e s s u r e i s f o u n d t o e x c e e d 8 , 0 0 0 P a . I f a f a i l u r e o c c u r s d u r i n g t h e i n i t i a l i z a t i o n , t h e n t h e s y s t e m s h u t s d o w n . S e c o n d , i f t h e d i f f e r e n t i a l p r e s s u r e i n t h e f i l t e r c o n t a i n e r e x c e e d s 8 , 0 0 0 P a , t h e n t h e c l e a n i n g c y c l e i s s t a r t e d . A t t h e b e g i n n i n g o f t h e c l e a n i n g c y c l e , t h e s y s t e m w a i t s 1 2 7 . l I c o n t r o l s _ . _ . l _ . . _ . _ . _ . l _ . _ _ . . . l i m m i m l m i I m m _ £ L A § § _ l m u r m u r s : , L . _ , _ _ 1 . . - ” . - . I I . / ' . - c o n t r o l s “ M E " ” P M " ‘ 0 c o n t r o l s 1 ' ’ ' \ . l / . c o l l a b o r a t e ‘ % s e t s I . . U m . . I s a l t s m y ” r e a d s . . . . . . 4 . . . . . . . . . ‘ . . . . . . . . _ . . . . . . . . . m _ c o u a b o r a t e _ l - 2 - L - ; - 2 - l - 1 ' 1 : 1 i 2 i 1 2 1 ' 1 - S u m Q u m r a n ! E n n i n e Q e n m l M i a m i M i a m i U n i t F i g u r e 5 . 1 0 : U M L o b j e c t d i a g r a m o f t h e a b s t r a c t e d D F S 1 2 8 — — l ] / [ ] [ ) ( K 0 c c ) ( l i a h c e u — l a y V 0 e 0 r — 0 u s 8 s > e r P @ Q / / fl U O O y y c c n n e e e z g i g r r l e e m m E E a ) O i e Z r o s n k e c S e e r o h r i C u s s e r P v ) a d h e e d b i n n t r l . t l i t e o a a m ( r o N w w o o d d n n s S e n S o e i r t u a s r s e e p r O P e ( r d u n s e s s e I r ] P [ t e g ‘ l ] [ ) ( ] y c n e g [ / ) ( l i r a e h m E c _ t I t u u h h s s / l \ ) ) ( y d a e r F i g u r e 5 . 1 1 1 2 9 U M L s t a t e d i a g r a m o f t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( e l i d e d ) [ ] 1 s e n d L S Y S T E M C L A S S _ . e n t r y / p o w e r S t a t u s : = 0 [ I l s e n - ( P r e s s u r e S e n s o r . g e t C u r r e n t P r e s s u r e V a l u e O ) P o w e r o f f C h e c k P r e s s u r e S e n s o r 1 c c 0 K ( ) / p o w e r S t a t u s : = 1 G a t P r o s s u r e Z [ c u r r e n t P r e s s u r e V a l u e < = 8 0 0 0 ] / s e n d ( P r e s s u r e S e n s o r . g e t C u r r e n t s e t C u r r e n t P r e s s u r e V a l u e P r e s s u r e V a l u e o ) ( c u r r e n t P r e s s u r e V a l u e ) [ / s h u t d o w n s h u t d o w n E m e r g e n c / o fl / s h u t d o w n E m e r g e n c y ( ) [ ] / [ ] l " _ S Y S T E M C L A S S _ . r e a d y ( ) d e t S t a r t O fl l I d l e l / d e t S t o p ( ) [ ] l \ — s e t D e t P r e s s u r e V a l u o [ d e t P r e s s u r e V a l u e ( d e t P r e s s u r e V a l u e m / « 1 0 0 0 0 1 , V l o I a t l o n [ d o t P n a s s u r e V a l u e > 1 0 0 0 0 ] ] o n t r y M o I a t l o n : = 1 e n t r y / s e n t “ L o c a l P r e s s u r e F a u l t H a n d I o r . m p o r t I . o c a l F a u l t ( 2 0 0 ) ) F i g u r e 5 . 1 2 : U M L s t a t e d i a g r a m o f t h e P r e s s u r e D e t e c t o r f o r t h e t o t a l n u m b e r o f r e v o l u t i o n s s i n c e t h e l a s t c l e a n i n g c y c l e a n d t h e c u r r e n t R P M S t o p a s s t h e i r t h r e s h o l d s o f 1 0 , 0 0 0 a n d 7 0 0 , r e s p e c t i v e l y . I n a c l e a n i n g s e q u e n c e , e a c h o p e r a t i o n a l h e a t e r e l e m e n t i s r a m p e d u p t o b u r n o f f t r a p p e d p a r t i c u l a t e s a n d r a m p e d d o w n a f t e r w a r d s . D u r i n g t h e r a m p - u p p r o c e s s o f e a c h h e a t e r e l e m e n t , t h e s y s t e m m o n i t o r s t h e c u r r e n t o n t h e c o r r e s p o n d i n g c u r r e n t m i r r o r t o d e t e c t e x c e s s c o n d i t i o n s a n d a c c o r d i n g l y r a m p s d o w n t h e h e a t i n g e l e m e n t . T h i r d , a f t e r t h e c o m p l e t i o n o f t h e c l e a n i n g c y c l e t h e D F S r e t u r n s t o t h e I d l e s t a t e , w a i t i n g f o r e i t h e r t h e p r e s s u r e t o e x c e e d 8 , 0 0 0 P a a g a i n o r a s y s t e m s h u t d o w n m e s s a g e t o a r r i v e . 5 . 5 . 5 A n a l y z i n g C o n s t r a i n t s A f t e r w e c o n s t r u c t e d U M L d i a g r a m s f o r t h e s y s t e m , w e u s e d H y d r a t o g e n e r a t e a n e x e c u t a b l e s p e c i fi c a t i o n o f t h e s y s t e m i n t e r m s o f P r o m e l a . I n t h i s s e c t i o n , w e e x a m i n e o n e r e q u i r e m e n t f o r t h e D F S , s h o w n i n a t e x t b o x . W e g i v e t h e p r o s e r e q u i r e m e n t , t h e r e l e v a n t o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s i n b o l d i t a l i c s , t h e r e l e v a n t c o n s t r a i n t s f r o m t h e “ C o n s t r a i n t s ” fi e l d o f e a c h o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n , t h e i n s t a n t i a t e d c o n s t r a i n t s 1 3 0 c h e c k e d a g a i n s t t h e g e n e r a t e d P r o m e l a s p e c i fi c a t i o n , t h e a n a l y s i s r e s u l t s ( i n c l u d i n g v i s u a l i z a t i o n s ) , a n d t h e c o r r e c t i v e a c t i o n s t a k e n . R e q u i r e m e n t t o b e a n a l y z e d . I f t h e p r e s s u r e i n t h e c a n i s t e r e x c e e d s 1 0 , 0 0 0 P a , t h e n a w a r n i n g l i g h t w i l l b e t u r n e d o n . A s s h o w n i n F i g u r e 5 . 1 2 , e x c e s s i v e p r e s s u r e i s d e t e c t e d b y t h e P r e s s u r e D e t e c t o r a n d r e p o r t e d t o t h e L o c a l P r e s s u r e F a u I t H a n d I e r . W e u s e t h e n u m e r i c f a u l t i d e n t i fi e r c o d e “ 2 0 0 ” i n t h e m o d e l t o r e p r e s e n t t h i s f a u l t . S i n c e t h i s m o d e l d o e s n o t m a k e u s e o f o u r r e a l - t i m e e x t e n s i o n s t o t h e f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k , t h e P r e s s u r e S e n s o r n o t i - fi e s t h e P r e s s u r e D e t e c t o r i n c a s e o f a p r e s s u r e c h a n g e i n s t e a d o f t h e P r e s s u r e D e t e c t o r p e r i o d i c a l l y q u e r y i n g t h e p r e s s u r e s e n s o r a f t e r a t i m e o u t p e r i o d . T h e L o c a l P r e s s u r e - F a u l t H a n d l e r f o r w a r d s t h e f a u l t t o t h e G I o b a l F a u l t H a n d l e r , w h i c h , u p o n r e c e i v i n g t h e f a u l t m e s s a g e , i n t e r a c t s w i t h t h e U s e r l n t e r f a c e . F i n a l l y , u p o n n o t i fi c a t i o n f r o m t h e G I o b a l F a u l t H a n d l e r , t h e U s e r l n t e r f a c e t a k e s a p p r o p r i a t e a c t i o n , i n t h i s c a s e t u r n i n g o n a w a r n i n g l i g h t . F i v e c o n s t r a i n t s f r o m t h e “ C o n s t r a i n t s ” fi e l d o f t h e D e t e c t o r — C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) , F a u l t H a n d l e r ( 3 4 1 ) , a n d U s e r I n t e r f a c e ( 1 0 8 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s c o m b i n e t o s p e c i f y t h i s r e q u i r e m e n t . T h e fi v e c o n s t r a i n t s a r e d e s c r i b e d b e l o w : 1 . D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) P a t t e r n C o n s t r a i n t : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a l o c a l c o n s t r a i n t i s v i o l a t e d , t h e n e v e n t u a l l y t h e c o r r e s p o n d i n g d e t e c t o r e l e m e n t d e t e c t s t h e v i o l a t i o n . ( 5 . 1 4 ) I n s t a n t i a t e d C o n s t r a i n t : I n t h e D F S c o n c e p t u a l m o d e l , p r e s s u r e e x c e e d - i n g 1 0 , 0 0 0 P a i s a v i o l a t i o n o f a s p e c i fi e d s a f e t y c o n s t r a i n t a n d t h e p r e s s u r e v a l u e s e n s e d b y t h e P r e s s u r e S e n s o r i s c o n t i n u o u s l y m o n i t o r e d b y t h e P r e s s u r e - D e t e c t o r . T h e c u r r e n t p r e s s u r e v a l u e s e n s e d b y t h e P r e s s u r e S e n s o r i s r e p r e s e n t e d 1 3 1 b y t h e a t t r i b u t e p r e s s u r e V a l u e . T h e r e f o r e , t h e f r e e — f o r m t e x t a l o c a l c o n s t r a i n t i s v i o l a t e d i s r e p l a c e d b y P r e s s u r e S e n s o r fl r e s s u r e V a l u e > 1 0 0 0 0 t o d e n o t e t h a t t h e p r e s s u r e e x c e e d s t h e c r i t i c a l v a l u e . P o s s i b l e v a l u e s o f t h e P r e s s u r e — D e t e c t o r a t t r i b u t e v i o l a t i o n a r e z e r o ( n o p r e s s u r e v i o l a t i o n h a s b e e n d e t e c t e d ) a n d o n e ( a p r e s s u r e v i o l a t i o n h a s b e e n d e t e c t e d ) . T h e r e f o r e , t h e f r e e — f o r m t e x t t h e c o r r e s p o n d i n g d e t e c t o r e l e m e n t d e t e c t s t h e v i o l a t i o n i s r e p l a c e d w i t h P r e s s u r e D e t e c t o r . v i o l a t i o n = 1 t o i n d i c a t e t h a t t h e P r e s s u r e D e t e c t o r d e t e c t e d t h e v i o l a t i o n o f t h e p r e s s u r e c o n s t r a i n t . T h e o b t a i n e d i n s t a n t i a t e d n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t y s t a t e s : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f P r e s s u r e S e n s o r . p r e s s u r e V a l u e > 1 0 0 0 O , t h e n e v e n t u a l l y P r e s s u r e D e t e c t o r . v i o l a t i o n = 1 . ( 5 . 1 5 ) w h i c h i s m a p p e d t o t h e f o l l o w i n g L T L p r o p e r t y : [ : 1 ( ( P r e s s u r e S e n s o r . p r e s s u r e V a l u e > 1 0 0 0 0 ) — > O ( P r e s s u r e D e t e c t o r . v i o l a t i o n = 1 ) ) ( 5 . 1 6 ) A n a l y s i s R e s u l t s : S p i n v e r i fi e d C o n s t r a i n t 5 . 1 6 a f t e r 3 7 2 , 2 4 6 t r a n s i t i o n s , s t o r i n g 2 1 2 , 5 8 2 s t a t e s a n d c o n s u m i n g 2 7 . 7 3 7 M e g a b y t e s o f m e m o r y . 2 . F a u l t H a n d l e r ( 3 4 1 ) P a t t e r n C o n s t r a i n t : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e d e t e c t o r d e t e c t s a v i o l a t i o n , t h e n e v e n t u a l l y t h e l o c a l f a u l t h a n d l e r i s n o t i f i e d o f t h e v i o l a - t i o n . ( 5 . 1 7 ) 1 3 2 I n s t a n t i a t e d C o n s t r a i n t : A s d e s c r i b e d a b o v e , a d e t e c t e d p r e s s u r e v i o l a t i o n i s d e n o t e d b y t h e P r e s s u r e D e t e c t o r a t t r i b u t e v i o l a t i o n b e i n g t r u e . T h e r e f o r e , g i g d e t e c t o r d e t e c t s a v i o l a t i o n i s i n s t a n t i a t e d a s P r e s s u r e D e t e c t o r . v i o l a t i o n = 1 . A s a r e s u l t o f t h e v i o l a t i o n , t h e P r e s s u r e D e t e c t o r s e n d s a f a u l t i d e n t i fi e r c o d e “ 2 0 0 ” t o t h e L o c a I P r e s s u r e F a u l t H a n d l e r ( w h i c h i s d e n o t e d b y c a l l i n g t h e o p e r - a t i o n r e p o r t L o c a l F a a l t O o f t h e L o c a l P r e s s u r e F a u l t H a n d l e r w i t h p a r a m e t e r v a l u e 2 0 0 ) , a s s h o w n i n F i g u r e 5 . 1 2 , s t a t e V i o l a t i o n . I n o r d e r t o c a p t u r e t h i s m e s s a g e c a l l , t h e f r e e - f o r m t e x t t h e l o c a l f a u l t h a n d l e r i s n o t i f i e d o f t h e v i o l a t i o n i s r e p l a c e d w i t h c a l l ( L o c a l P r e s s u r e F a u l t H a n d l e r . r e p o r t L o c a l F a u l t ( 2 0 0 ) ) , d e n o t i n g t h a t t h e o p e r a t i o n r e p o r t L o c a l F a u l t ( 2 0 0 ) o f t h e o b j e c t L o c a l P r e s s u r e F a u l t H a n d l e r i s c a l l e d . F i n a l l y , t h e f o l l o w i n g i n s t a n t i a t e d n a t u r a l l a n g u a g e c o n s t r a i n t i s o b - t a i n e d : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f P r e s s u r e D e t e c t o r . v i o l a t i o n = 1 , t h e n e v e n t u a l l y c a l l ( L o c a l P r e s s u r e F a u l t H a n d l e r . r e p o r t L o c a l F a u l t ( 2 0 0 ) ) . ( 5 . 1 8 ) w h i c h i s t r a n s l a t e d t o t h e f o l l o w i n g L T L p r o p e r t y i n o r d e r t o b e a n a l y z e d f o r a d h e r e n c e u s i n g S p i n : C I ( ( P r e s s u r e D e t e c t o r . v i o l a t i o n = 1 ) — > 0 ( c a l l ( L o c a l P r e s s u r e F a u l t H a n d l e r . r e p o r t L o c a l F a u l t ( 2 0 0 ) ) ) ) ( 5 . 1 9 ) A n a l y s i s R e s u l t s : S p i n v e r i fi e d C o n s t r a i n t 5 . 1 9 a f t e r 3 7 3 , 7 6 9 t r a n s i t i o n s , s t o r i n g 2 1 2 , 0 6 8 s t a t e s a n d c o n s u m i n g 2 7 . 7 3 7 M e g a b y t e s o f m e m o r y . 1 3 3 3 . D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) P a t t e r n C o n s t r a i n t : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a f a u l t i s r e p o r t e d t o t h e l o c a l f a u l t h a n d l e r , t h e n e v e n t u a l l y t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r i s n o t i f i e d o f t h e f a u l t . ( 5 . 2 0 ) I n s t a n t i a t e d C o n s t r a i n t : I n t h e D F S c o n c e p t u a l m o d e l , i f t h e f a u l t i d e n t i - fi e r c o d e “ 2 0 0 ” w a s r e p o r t e d t o t h e L o c a l P r e s s u r e F a u l t H a n d l e r ( i n d i c a t i n g a p r e s - s u r e v i o l a t i o n ) , t h e n t h e s a m e f a u l t i d e n t i fi e r c o d e h a s t o b e r e p o r t e d e v e n t u a l l y t o t h e G I o b a l F a u l t H a n d l e r ( w h i c h i s d e n o t e d b y c a l l i n g t h e o p e r a t i o n r e p o r t C l o b - a l F a u l t o f t h e G I o b a l F a u l t H a n d l e r w i t h p a r a m e t e r v a l u e 2 0 0 ) . T h e r e f o r e , _ a _ _ f _ a u _ l t i s r e p o r t e d t o t h e l o c a l f a u l t h a n d l e r i n t h e p r o p e r t y t e m p l a t e i s r e p l a c e d w i t h c a l l ( L o c a l P r e s s u r e F a u l t H a n d l e r . r e p o r t L o c a l F a u l t ( 2 0 0 ) ) a n d t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r i s n o t i f i e d o f t h e f a u l t i s r e p l a c e d w i t h c a 1 1 ( G l o b a l F a u 1 t H a n d 1 e r . r e p o r t G l o b a l F a u l t ( 2 0 0 ) ) . T h e i n s t a n t i a t e d n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t y s t a t e s : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a l l ( L o c a l P r e s s u r e F a u l t H a n d l e r . r e p o r t L o c a l F a u l t ( 2 0 0 ) ) , t h e n e v e n t u a l l y c a l l ( G I o b a l F a u l t H a n d l e r . r e p o r t G l o b a l F a u l t ( 2 0 0 ) ) . ( 5 . 2 1 ) T h e n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t y i s m a p p e d t o t h e f o l l o w i n g L T L f o r m u l a : D ( ( c a l l ( L o c a l P r e s s u r e F a u l t H a n d l e r . r e p o r t L o c a l F a u l t ( 2 0 0 ) ) ) - > 0 ( c a l l ( G I o b a l F a u l t H a n d l e r . r e p o r t G l o b a l F a u l t ( 2 0 0 ) ) ) ) ( 5 . 2 2 ) 1 3 4 A n a l y s i s R e s u l t s : S p i n v e r i fi e d C o n s t r a i n t 5 . 2 2 a f t e r 3 6 9 , 1 0 8 t r a n s i t i o n s , s t o r i n g 2 1 2 , 0 4 1 s t a t e s a n d c o n s u m i n g 2 7 . 3 0 0 M e g a b y t e s o f m e m o r y . 4 . F a u l t H a n d l e r ( 3 4 1 ) P a t t e r n C o n s t r a i n t : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a f a u l t i s r e p o r t e d t o t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r , t h e n e v e n t u a l l y t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r a c t i v a t e s t h e a p p r o p r i a t e u s e r i n t e r f a c e w a r n i n g l e v e l . ( 5 . 2 3 ) I n s t a n t i a t e d C o n s t r a i n t : A s d e s c r i b e d a b o v e , a f a u l t d e t e c t e d b y t h e P r e s - s u r e D e t e c t o r i s m o d e l e d i n o u r s y s t e m w i t h t h e f a u l t i d e n t i fi e r c o d e “ 2 0 0 ” . T h i s f a u l t r e q u i r e s t h e a c t i v a t i o n o f t h e a p p r o p r i a t e u s e r i n t e r f a c e w a r n i n g l e v e l . I n t h e D F S c o n c e p t u a l m o d e l , t h e p o s s i b l e v a l u e s o f t h e U s e r l n t e r f a c e a t t r i b u t e w a r n i n g L e v e I a r e z e r o ( n o w a r n i n g ) a n d o n e ( w a r n i n g ) . A w a r n i n g i s i n i t i a t e d b y c a l l i n g a c t i v a t e W a r n i n g L e v e l o f t h e U s e r l n t e r f a c e w i t h p a r a m - e t e r v a l u e 1 . T h e r e f o r e , a f a u l t i s r e p o r t e d t o t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r i s r e - p l a c e d w i t h c a 1 1 ( G l o b a l F a u 1 t H a n d l e r . r e p o r t G l o b a l F a u 1 t ( 2 0 0 ) ) a n d t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r a c t i v a t e s t h e a p p r o p r i a t e u s e r i n t e r f a c e w a r n i n g l e v e l i s r e - p l a c e d w i t h c a l l ( U s e r l n t e r f a c e . a c t i v a t e W a r n i n g L e v e 1 ( 1 ) ) . T h e i n s t a n t i - a t e d n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t y s t a t e s : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a l l ( G I o b a l F a u l t H a n d l e r . r e p o r t G l o b a l F a u l t ( 2 0 0 ) ) , t h e n e v e n t u a l l y c a l l ( U s e r I n t e r f a c e . a c t i v a t e W a r n i n g L e v e l ( 1 ) ) . ( 5 . 2 4 ) a n d i s c a p t u r e d i n L T L a s : C K ( c a l l ( G l o b a l F a u l t H a n d l e r . r e p o r t G l o b a l F a u l t ( 2 0 0 ) ) ) — > 0 ( c a l l ( U s e r l n t e r f a c e . a c t i v a t e W a r n i n g L e v e l ( 1 ) ) ) ) ( 5 . 2 5 ) A n a l y s i s R e s u l t s : S p i n v e r i fi e d C o n s t r a i n t 5 . 2 5 a f t e r 4 7 9 , 5 4 1 t r a n s i t i o n s , s t o r i n g 2 3 3 , 5 0 2 s t a t e s a n d c o n s u m i n g 2 8 . 3 2 4 M e g a b y t e s o f m e m o r y . 5 . U s e r I n t e r f a c e ( 1 0 8 ) P a t t e r n C o n s t r a i n t : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a w a r n i n g l e v e l i s s e n t t o t h e u s e r i n t e r f a c e , t h e n e v e n t u a l l y t h e i n d i c a t o r s a p p r o p r i a t e f o r t h e w a r n i n g l e v e l a r e a c t i v a t e d . ( 5 . 2 6 ) I n s t a n t i a t e d C o n s t r a i n t : A f t e r t h e u s e r i n t e r f a c e i s a c t i v a t e d , t h e c o r r e - s p o n d i n g i n d i c a t o r h a s t o b e a c t i v a t e d a l s o . I n t h e D F S c o n c e p t u a l m o d e l , a l i g h t i n t h e a c t u a t o r D r i v e r D i s p l a y i s r e p r e s e n t e d b y t h e D r i v e r D i s p l a y a t - t r i b u t e d r i v e r D i s p l a y V a l u e . T h e p o s s i b l e v a l u e s f o r t h i s a t t r i b u t e a r e z e r o ( t h e l i g h t i s o f f ) a n d o n e ( t h e l i g h t i s o n ) . T h e r e f o r e , t h i s l a s t c l a i m c h e c k s i f , a f t e r a u s e r i n t e r f a c e a c t i v a t i o n , t h e a t t r i b u t e d r i v e r D i s p l a y V a I u e o f t h e D r i v e r D i s p l a y w i l l e v e n t u a l l y h a v e t h e v a l u e o n e . T o i n s t a n t i a t e t h e p r o p e r t y t e m p l a t e , t h e f r e e - f o r m t e x t a w a r n i n g l e v e l i s s e n t t o t h e u s e r i n t e r f a c e i s r e p l a c e d w i t h c a 1 1 ( U s e r I n t e r f a c e . a c t i v a t e W a r n i n g L e v e 1 ( 1 ) ) a n d t h e i n d i c a t o r s a p p r o p r i a t e f o r t h e w a r n i n g l e v e l a r e a c t i v a t e d i s r e p l a c e d w i t h ( D r i v e r D i s p l a y . d r i v e r D i s p l a y V a l u e = 1 ) . A f t e r t h e i n s t a n t i a t i o n , t h e f o l l o w - i n g n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t y i s o b t a i n e d : 1 3 6 G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a l l ( U s e r I n t e r f a c e . a c t i v a t e W a r n i n g L e v e l ( 1 ) ) , t h e n e v e n t u a l l y D r i v e r D i s p l a y . d r i v e r D i s p l a y V a l u e = 1 . ( 5 . 2 7 ) w h i c h i s m a p p e d t o t h e f o l l o w i n g L T L f o r m u l a : [ I ( ( c a l l ( U s e r I n t e r f a c e . a c t i v a t e W a r n i n g L e v e l ( 1 ) ) ) — > O ( D r i v e r D i s p l a y . d r i v e r D i s p l a y V a l u e = 1 ) ) ( 5 . 2 8 ) A n a l y s i s R e s u l t s : W h e n a n a l y z i n g C o n s t r a i n t 5 . 2 8 , S p i n d e t e c t e d a c o u n - t e r e x a m p l e a f t e r a n a l y z i n g 5 2 , 2 4 5 s t a t e s . F r o m t h e c o u n t e r e x a m p l e , T h e - s e u s [ 8 5 ] g e n e r a t e d a s e q u e n c e d i a g r a m i n t e r m s o f t h e U M L o b j e c t s i n t h e o r i g i n a l U M L m o d e l w h i c h c a n b e s e e n i n F i g u r e 5 . 1 3 ( m e s s a g e s n o t e s s e n t i a l f o r u n d e r s t a n d i n g t h e c o u n t e r e x a m p l e h a v e b e e n e l i d e d ) . I n t h e s e q u e n c e d i a g r a m , t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t fi r s t c h e c k s t h e o p e r a t i o n a l s t a t u s o f t h e P r e s s u r e S e n - s o r . T h e P r e s s u r e S e n s o r s e n d s a c c 0 K ( ) m e s s a g e t o t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t , i n d i c a t i n g t h a t t h e P r e s s u r e S e n s o r i s w o r k i n g . H o w e v e r , t h e P r e s s u r e D e t e c t o r t h e n r e p o r t s a f a u l t t o t h e L o c a l P r e s s u r e F a u l t H a n d l e r b e c a u s e t h e p r e s s u r e v a l u e r e p o r t e d b y t h e P r e s s u r e S e n s o r e x c e e d s w i t h 1 1 , 0 0 0 t h e s y s t e m m a x i m u m o f 1 0 , 0 0 0 P a . T h e L o c a l P r e s s u r e F a u l t H a n d l e r f o r w a r d s t h e f a u l t i d e n t i fi e r c o d e “ 2 0 0 ” t o t h e G I o b a l F a u l t H a n d l e r , w h i c h , i n t u r n , s e n d s a s h u t d o w n E m e r g e n c y ( ) m e s s a g e t o t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t a n d a w a r n i n g m e s s a g e t o t h e U s e r l n t e r - f a c e . T h e U s e r l n t e r f a c e t h e n e r r o n e o u s l y s e t s t h e d r i v e r D i s p l a y L i g h t t o z e r o ( i . e . , t u r n s o f f t h e l i g h t ) b y s e n d i n g t h e m e s s a g e s e t D r i v e r D z ' s p l a y V a l u e ( 0 ) t o t h e D r i v e r D i s p l a y , a s d e p i c t e d b y t h e b o t t o m - m o s t d i r e c t e d a r r o w i n F i g u r e 5 . 1 3 . W h i l e t h e s e q u e n c e d i a g r a m d e p i c t s t h e s e q u e n c e o f m e s s a g e s t h a t l e a d t o a v i o l a t i o n o f t h e p r o p e r t y c h e c k e d ( i . e . , t h a t t h e d i s p l a y l i g h t w a s t u r n e d o f f 1 3 7 i n s t e a d o f o n a s e x p e c t e d ) , i t d o e s n o t r e v e a l w h y t h e e r r o r o c c u r r e d . S t a t e d i a g r a m a n i m a t i o n o f t h e e n t i r e s y s t e m r e v e a l e d t h a t t h e p r o b l e m w a s a n e r - r o n e o u s g u a r d o n a t r a n s i t i o n i n t h e U s e r l n t e r f a c e s t a t e d i a g r a m . F i g u r e 5 . 1 4 s h o w s t h e U s e r l n t e r f a c e s t a t e d i a g r a m a n d t h e s u b s e t o f t h e s y s t e m a n i m a t i o n t r a c e p e r t a i n i n g t o t h e U s e r l n t e r f a c e . F i g u r e 5 . 1 4 ( a ) s h o w s a s n a p s h o t o f o n e a n i m a t i o n s t e p o f t h e t r a c e , t h a t c o r r e s p o n d s t o S t e p 3 i n F i g u r e 5 . 1 4 ( b ) . T h e g u a r d o n t h e b o l d t r a n s i t i o n i n F i g u r e 5 . 1 4 ( a ) , i t a l i c i z e d f o r e m p h a s i s , u n i n - t e n t i o n a l l y c r e a t e s n o n - d e t e r m i n i s m i n t r a n s i t i o n i n g f r o m t h e C h e c k t o t h e I d l e s t a t e ( i . e . , b o t h t r a n s i t i o n s h a v e t h e s a m e g u a r d c o n d i t i o n , s o e i t h e r t r a n s i t i o n c o u l d b e t a k e n i f t h e g u a r d c o n d i t i o n i s t r u e ) . T h i s n o n - d e t e r m i n i s m e r r o - n e o u s l y a l l o w s t h e w a r n i n g l i g h t t o b e t u r n e d o f f ( d e p i c t e d b y t h e m e s s a g e s e t - D r i v e r D z ' s p l a y V a l u e ( 0 ) o n t h e b o l d t r a n s i t i o n ) w h e n i t s h o u l d i n s t e a d i n d i c a t e a w a r n i n g t o t h e u s e r . F i g u r e 5 . 1 4 ( b ) s h o w s , i n h u m a n - r e a d a b l e f o r m g e n e r a t e d b y T h e s e u s [ 8 5 ] , o n l y t h o s e a n i m a t i o n s t e p s p e r t a i n i n g t o t h e U s e r l n t e r f a c e s t a t e d i a g r a m . T h e a n i m a t i o n i t s e l f h i g h l i g h t s i n c o l o r t h e t r a n s i t i o n s h o w n i n b o l d i n F i g u r e 5 . 1 4 ( a ) , d i s t i n g u i s h i n g w h i c h o n e o f t h e t r a n s i t i o n s w a s t a k e n . C o r r e c t i v e A c t i o n s : W e c o r r e c t e d t h e i t a l i c i z e d g u a r d i n F i g u r e 5 . 1 4 ( a ) t o c o m p a r e t h e w a r n i n g l e v e l t o z e r o a n d r e g e n e r a t e d t h e s p e c i fi c a t i o n . S p i n v e r i - fi e d t h e n e w c l a i m a f t e r 5 3 8 , 9 6 1 t r a n s i t i o n s , s t o r i n g 2 4 2 , 6 3 0 s t a t e s a n d c o n s u m - i n g 2 6 . 4 8 1 M e g a b y t e s o f m e m o r y . 5 . 6 D i s c u s s i o n T h i s c h a p t e r d e s c r i b e d t h e i d e n t i fi c a t i o n a n d a p p l i c a t i o n o f o b j e c t a n a l y s i s p a t - t e r n s f o r e m b e d d e d s y s t e m s . W e d e s c r i b e d t h e p a t t e r n s w e h a v e u n c o v e r e d t h u s f a r a n d t h e t e m p l a t e t h a t i s u s e d t o c a p t u r e a n o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n . W e u s e 1 3 8 ) 0 ( e u l a V y a l p s i D r e v i r D t e O o t a s t S n o i t a ) r e p ( t l O O c o c r u s s e r P t e ) 1 ( l g o v o L g n l ' n r ) 0 O a 0 y W 0 c o , t n 1 a 1 v o ( g i o t r u c o l a a V m E e n r r u s l s s e w o d t d h P r u a a u t o - D t o s s ) m O m l O Z M u fi a F l a b o l G t r o p e r ) O O Z fl l u a F l a c o L t r o p e r 1 3 9 F i g u r e 5 . 1 3 : U M L s e q u e n c e d i a g r a m o f C o n s t r a i n t 5 . 2 8 r e s u l t s ( e l i d e d ) P r r D r i v g r g i fi p l g y j g e t P r e s s u r e V a l u o O 1 . O b j e c t “ U s e r l n t e r f a c e ” t r a n s i - t i o n s f r o m s t a t e “ I n i t i a l ” t o s t a t e “ I d l e ” o n e v e n t “ m o d e l - s t a r t ” U I s e n d L S Y S T E M C L A S S _ . r e a d y ( ) ) 2 . O b j e c t “ U s e r I n t e r f a e e ” t r a n s i - t i o n s f r o m s t a t e “ I d l e ” t o s t a t e “ C h e c k ” o n e v e n t “ a c t i v a t e - V V a r n i n g L e v e l ( w a r n i n g L e v e l ) ” a c t i v a t e W a m i n g L e v e l 3 . O b j e c t “ U s e r l n t e r f a c e ” t r a n s i - t i o n s f r o m s t a t e “ C h e c k ” t o s t a t e “ I d l e ” o n c o n d i t i o n “ w a r n - i n g L e v e l = 1 ” [ w a m i n g L e v e I = 1 j l s e n d ( D r i v e r D i s p l a y . s e t D r i v e r D i s p l a y V a l u e ( 0 ) ) [ w a m i n g L e v e l = 1 ) l s e n d ( D r i v e r D i s p l a y . s e t D n ‘ v o r D i s p l a y V a l u e U ) ) ( a ) S n a p s h o t o f u s e r i n t e r f a c e s t a t e d i a g r a m a n i m a t i o n ( b ) S u b s e t o f s y s t e m a n i m a t i o n t r a c e F i g u r e 5 . 1 4 : A n i m a t i o n s n a p s h o t a n d t r a c e p e r t a i n i n g t o s t a t e d i a g r a m o f t h e U s e r - I n t e r f a c e a t e m p l a t e s i m i l a r i n s p i r i t t o G a m m a e t a l . [ 7 7 ] t o d e s c r i b e d e s i g n p a t t e r n s , w i t h a p p r o p r i a t e m o d i fi c a t i o n s t o r e fl e c t a n e m p h a s i s o n a n a l y s i s - o r i e n t e d i n f o r m a t i o n , r a t h e r t h a n d e s i g n . T h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s a r e a p p l i c a b l e t o c e n t r a l i z e d a n d d i s t r i b u t e d e m b e d d e d s y s t e m , a n d a l l o w t h e s 1 _ ) e c i fi c a t i o n a n d a n a l y s i s o f r e a l - t i m e i n f o r m a t i o n . N e x t , w e d e s c r i b e d a n e x a m p l e p a t t e r n , t h e U s e r I n t e r f a c e ( 1 0 8 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s , a n d s h o w e d t h e a p p l i c a t i o n o f o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s i n t h e c o n - s t r u c t i o n a n d a n a l y s i s o f a c o n c e p t u a l m o d e l o f a d i e s e l fi l t e r s y s t e m . F e e d b a c k f r o m i n d u s t r i a l c o l l a b o r a t o r s w e h a v e r e c e i v e d i n d i c a t e s t h a t t h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s c o n s i d e r a b l y i m p r o v e t h e o v e r a l l a n a l y s i s d e v e l o p m e n t p r o c e s s o f e m b e d d e d s y s t e m s . O u r w o r k w i t h o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s h a s y i e l d e d s e v e r a l c o n t r i b u t i o n s . F i r s t , d u e t o t h e l i m i t e d n u m b e r o f c l a s s e s t y p i c a l l y u s e d i n e m b e d d e d s y s t e m s , e v e n h a v - i n g a s m a l l n u m b e r o f f r e q u e n t l y u s e d o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s c a n g r e a t l y a s s i s t e m b e d d e d s y s t e m d e v e l o p e r s i n i d e n t i f y i n g t h e k e y o b j e c t s o f a n e m b e d d e d s y s t e m a n d c a p t u r i n g t h e i r t i m i n g - d e p e n d e n t a n d t i m i n g - i n d e p e n d e n t b e h a v i o r i n c o n c e p t u a l 1 4 0 U M L m o d e l s . S u b s e q u e n t l y , t h e s e m o d e l s c a n b e r i g o r o u s l y a n a l y z e d f o r a d h e r e n c e t o c r i t i c a l p r o p e r t i e s u s i n g t h e t i m i n g - e x t e n d e d U M L f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k , w h i c h a l l o w s t h e a n a l y s i s o f d i s t r i b u t e d r e a l - t i m e e m b e d d e d s y s t e m s . T h i s a n a l y s i s g r e a t l y r e d u c e s t h e l i k e l i h o o d o f m a j o r c o n c e p t u a l e r r o r s b e i n g p r o p a g a t e d i n t o d e s i g n o r c o d e . I n d u s t r i a l f e e d b a c k i n d i c a t e s t h a t U M L i s c o n s i d e r e d a m u c h e a s i e r t o u s e n o t a t i o n t h a n t e x t - b a s e d f o r m a l s p e c i fi c a t i o n l a n g u a g e s t o s p e c i f y t h e c o n c e p t u a l m o d e l s . S e c o n d , t h e i n f o r m a t i o n p r o v i d e d i n t h e p a t t e r n t e m p l a t e e n a b l e s d e v e l o p e r s t o u n d e r s t a n d t h e c o n s e q u e n c e s o f a p a t t e r n a p p l i c a t i o n , a s w e l l a s h e l p s t h e m a v o i d c o m m o n e r r o r s e v e n i f a p a t t e r n i s n o t f u l l y a p p l i e d . N e x t , t h e a p p l i c a t i o n o f p a t t e r n s a m o n g s e v e r a l s y s t e m s l e a d s t o u n i f o r m i t y a m o n g t h e a n a l y s i s m o d e l s , t h e r e b y g r e a t l y e n h a n c i n g t h e u n d e r s t a n d a b i l i t y o f t h e s y s t e m s a n d i m p r o v i n g c o m m u n i c a t i o n b e t w e e n t h e d i f f e r e n t m e m b e r s o f d e v e l o p m e n t t e a m s . I n a d d i t i o n , r e u s e i s p o t e n t i a l l y f a c i l i t a t e d n o t o n l y a t t h e a n a l y s i s , b u t a l s o a t t h e d e s i g n a n d c o d e l e v e l s . F o r e x a m p l e , i f a d e v e l o p e r m u s t m o d e l g l o b a l f a u l t h a n d l i n g c a p a b i l i t i e s w i t h i n a s y s t e m , t h e F a u l t H a n d l e r ( 3 4 1 ) p a t t e r n i s u s e f u l f o r c r e a t i n g s t r u c t u r a l a n d b e h a v i o r a l a n a l y s i s m o d e l s f o r a g l o b a l f a u l t h a n d l e r . E a c h m o d e l e d g l o b a l f a u l t h a n d l e r w i l l h a v e d i f f e r e n t c o n s t r a i n t s o n i t s a c t u a l d e s i g n a n d i m p l e m e n t a t i o n t h a t w i l l v a r y i n f u n c t i o n a l i t y a n d c o s t . T h e s e i m p l e m e n t a t i o n s , i n d e x e d b y t h e i r f u n c t i o n a l i t y a n d c o s t s , c a n b e a s s o c i a t e d w i t h t h e F a u l t H a n d l e r ( 3 4 1 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n f o r f u t u r e u s e . F i n a l l y , t h e c o n s t r a i n t s p r o v i d e d b y t h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s u s e d i n c o n j u n c t i o n w i t h t h e U M L f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k f a c i l i t a t e t h e s p e c i fi c a t i o n o f q u a l i t a t i v e a n d r e a l - t i m e p r o p e r t i e s t o w h i c h t h e s y s t e m m o d e l s h o u l d a d h e r e a f t e r t h e s u c c e s s f u l a p p l i c a t i o n o f a n o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n . U s i n g t h e U M L f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k , t h e s e m o d e l s c a n b e c h e c k e d f o r a d h e r e n c e f o r t h e s e p r o p e r t i e s . T h e r e f o r e , t h e c o n s t r a i n t s p r o v i d e a m e a n s f o r v a l i d a t i n g w h e t h e r a p a t t e r n w a s a p p l i e d p r o p e r l y t o a m o d e l . 1 4 1 C h a p t e r 6 I t e r a t i v e D e v e l o p m e n t P r o c e s s I n t h i s c h a p t e r , w e d e s c r i b e i 2 M A P ( i t e r a t i v e a n d i n c r e m e n t a l M o d e l i n g a n d A n a l y s i s P r o c e s s ) , a p r o c e s s f o r t h e i n c r e m e n t a l c o n s t r u c t i o n o f c o n c e p t u a l U M L m o d e l s f o r e m b e d d e d s y s t e m s . T h i s i n c r e m e n t a l m o d e l i n g a n d a n a l y s i s p r o c e s s i n - c o r p o r a t e s o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s a n d o u r n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t y s p e c i fi c a t i o n a p p r o a c h t o c o n s t r u c t a n d a n a l y z e c o n c e p t u a l U M L m o d e l s . S i n c e t h e s e p r o p e r t i e s a r e s p e c i fi e d i n a f o r m a l l y a n a l y z a b l e m a n n e r a n d d r i v e t h e r e fi n e m e n t p r o c e s s o f t h e m o d e l s , m o d e l s c r e a t e d u s i n g i 2 M A P a d h e r e t o t h e i r c r i t i c a l p r o p e r t i e s . W e a l s o d e s c r i b e a p r o t o t y p e i m p l e m e n t a t i o n o f s u p p o r t i n g t o o l s f o r t h i s i t e r a t i v e d e v e l o p - m e n t a p p r o a c h . I n o r d e r t o v a l i d a t e o u r a p p r o a c h , w e s h o w i t s a p p l i c a t i o n t o t h e d e v e l o p m e n t o f a c o n c e p t u a l U M L m o d e l o f a n a d a p t i v e l i g h t c o n t r o l s y s t e m . 6 . 1 M o d e l i n g a n d A n a l y s i s I t e r a t i v e a n d i n c r e m e n t a l d e v e l o p m e n t p r a c t i c e s a r e a d v o c a t e d b y n u m e r o u s e s - t a b l i s h e d s o f t w a r e d e v e l o p m e n t p r o c e s s e s , s u c h a s t h e S p i r a l M o d e l [ 2 9 ] , t h e R a t i o n a l U n i fi e d P r o c e s s ( R U P ) [ 1 0 6 ] , a n d E x t r e m e P r o g r a m m i n g ( X P ) [ 2 4 ] . T h e g e n e r a l i d e a b e h i n d i t e r a t i v e d e v e l o p m e n t i s t o c o n s t r u c t i n c r e a s i n g l y m o r e c o m p l e x v e r s i o n s o f s o f t w a r e d e v e l o p m e n t a r t i f a c t s [ 1 6 7 ] , s u c h a s c o d e o r U M L m o d e l s . U s i n g t h i s 1 4 2 s t r a t e g y , t h e s e p r o c e s s e s e n a b l e d e v e l o p e r s t o u n c o v e r e r r o r s a n d c o n c e p t u a l m i s - u n d e r s t a n d i n g s o f r e q u i r e m e n t s s o o n e r , a n d i n c o r p o r a t e l e s s o n s l e a r n e d i n p r e v i o u s i t e r a t i o n s . i 2 M A P c r e a t e s a n a l y s i s - l e v e l U M L m o d e l s i t e r a t i v e l y i n i n c r e m e n t s , w h e r e t h e s y s t e m m o d e l i s c h e c k e d f o r a d h e r e n c e t o c r i t i c a l s y s t e m p r o p e r t i e s a s s o c i a t e d w i t h a n i n c r e m e n t a t t h e e n d o f e a c h i t e r a t i o n . A n i n c r e m e n t t o a U M L m o d e l c o m - p r i s e s t h e a d d i t i o n o f s t r u c t u r a l a n d b e h a v i o r a l e l e m e n t s t o t h e m o d e l i n o r d e r t o r e a l i z e f u n c t i o n a l i t y s p e c i fi e d a s p a r t o f t h e r e q u i r e m e n t s . A s p a r t o f t h e p r o c e s s , t h e ( l e v e l o p e r s p e c i fi e s p r o p e r t i e s t o w h i c h t h e m o d e l m u s t a d h e r e a f t e r s u c c e s s f u l c o m p l e t i o n o f a n i n c r e m e n t . A t t h e e n d o f e a c h i t e r a t i o n , t h e U M L m o d e l i s c h e c k e d f o r a d h e r e n c e t o t h e p r o p e r t i e s o f t h e m o s t r e c e n t , a s w e l l a s a l l p r e v i o u s i n c r e m e n t s . A s s u c h , t h e p r o p e r t i e s p r o v i d e a m e a n s t o v a l i d a t e w h e t h e r t h e c u r r e n t i n c r e m e n t w a s c o m p l e t e d s u c c e s s f u l l y , a s w e l l a s w h e t h e r i t c o n fl i c t s w i t h p r e v i o u s l y r e a l i z e d i n c r e m e n t s . T h i s a p p r o a c h h a s t h r e e k e y c a p a b i l i t i e s : F i r s t , i n e a c h i t e r a t i o n t h r e e d i s t i n c t p h a s e s a r e p e r f o r m e d t o c r e a t e a U M L m o d e l a d h e r i n g t o t h e s p e c i fi e d p r o p - e r t i e s . S e c o n d , o u r p r o c e s s s u p p o r t s t h e a u t o m a t i c r e fi n e m e n t o f n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t i e s a s s o c i a t e d w i t h a n i n c r e m e n t i n t o f o r m a l l y a n a l y z a b l e p r o p e r t i e s . F i n a l l y , r a p i d f e e d b a c k i s p r o v i d e d t o t h e d e v e l o p e r a t t h e e n d o f e a c h i t e r a t i o n s t e p u s i n g a r e g r e s s i o n - b a s e d s t r a t e g y t o m o d e l c h e c k t h e U M L m o d e l f o r a d h e r e n c e t o i t s c r i t i c a l p r o p e r t i e s . W e h a v e d e v e l o p e d a c u s t o m i z a b l e t o o l s u i t e t h a t s u p p o r t s o u r i 2 M A P m o d e l i n g a n d a n a l y s i s a p p r o a c h . N e x t , w e o v e r v i e w t h e i t e r a t i v e m o d e l i n g a n d a n a l y s i s p r o c e s s a n d t h e t h r e e p h a s e s o f a n i t e r a t i o n . T h e n t h e t h r e e p h a s e s a r e d e s c r i b e d i n d e t a i l . 6 . 1 . 1 I t e r a t i v e M o d e l i n g a n d A n a l y s i s P r o c e s s F i g u r e 6 . 1 g i v e s a n a b s t r a c t v i e w o n o u r m o d e l i n g a n d a n a l y s i s p r o c e s s . A U M L m o d e l i s c r e a t e d i n i n c r e m e n t s . e a c h o f w h i c h c o n s i s t s o f o n e o r m o r e i t e r a t i o n s . E a c h 1 4 3 i t e r a t i o n c o m p r i s e s t h r e e d i s t i n c t p h a s e s : p l a n n i n g , m o d e l i n g , a n d a n a l y s i s . I I n c r e m e n t 1 j [ I n c r e m e n t 2 I - - - L l n c r e m e n t s I I I t e r a t i o n 1 I I l t e r a t i o n 2 I - - - - I P l a n n i n g I r M o d e l i n g I I A n a l y s i s ] F i g u r e 6 . 1 : A b s t r a c t v i e w o n o u r i t e r a t i v e a n d i n c r e m e n t a l m o d e l i n g a n d a n a l y s i s p r o c e s s P l a n n i n g : I n t h i s p h a s e , t h e d e v e l o p e r d e s c r i b e s w h a t f u n c t i o n a l i t y w i l l b e r e a l i z e d i n t h e c u r r e n t i n c r e m e n t . T h e d e s c r i p t i o n i n c l u d e s s t r u c t u r e d n a t u r a l l a n g u a g e c o n s t r a i n t s w i t h f r e e — f o r m d e s c r i p t i o n s i n t h e p l a c e h o l d e r s o f a s e n t e n c e . T h e s e c o n s t r a i n t s d e s c r i b e p r o p e r t i e s t h a t s h o u l d h o l d a f t e r t h e c u r r e n t i n c r e m e n t h a s b e e n r e a l i z e d . M o d e l i n g : D e v e l o p o r r e fi n e t h e U M L m o d e l a c c o r d i n g t o t h e d e s c r i p t i o n s c r e a t e d i n t h e p l a n n i n g p h a s e . S p e c i fi c a l l y , U M L m o d e l e l e m e n t s a r e c r e a t e d o r m o d i fi e d t o i n c l u d e s t r u c t u r e a n d b e h a v i o r r e q u i r e d f o r t h e i n c r e m e n t . A n a l y s i s : D e t e r m i n e t h r o u g h f o r m a l a n a l y s i s w h e t h e r t h e m o d e l i n g p h a s e h a s c r e - a t e d a m o d e l t h a t a d h e r e s t o i t s c r i t i c a l p r o p e r t i e s . I n i t i a l l y , t h e n a t u r a l l a n - g u a g e p r o p e r t i e s f r o m t h e p l a n n i n g p h a s e a r e i n s t a n t i a t e d t o b e a p p l i c a b l e i n t h e U M L m o d e l . S u b s e q u e n t l y , t h e s e p r o p e r t i e s , a s w e l l a s p r o p e r t i e s f r o m p r e v i o u s i n c r e m e n t s , a r e f o r m a l l y a n a l y z e d f o r t h e m o d e l . W e u s e t h e t e r m r e g r e s s i o n a n a l y s i s 1 t o r e f e r t o t h e a n a l y s i s o f t h e p r o p e r t i e s a s s o c i a t e d w i t h t h e p r e v i o u s l y c o m p l e t e d i n c r e m e n t s . 1 N o t e t h a t o u r u s e o f t h e t e r m r e g r e s s i o n a n a l y s i s i s n o t r e l a t e d t o t h e w e l l - k n o w n s t a t i s t i c a l m e t h o d t o p r e d i c t t h e m e a n v a l u e o f v a r i a b l e s . 1 4 4 A n i n c r e m e n t c a n o n l y b e c o m p l e t e d w h e n t h e a n a l y s i s p h a s e d e t e r m i n e s t h a t t h e s y s t e m m o d e l c r e a t e d i n t h e m o d e l i n g p h a s e a d h e r e s t o a l l p r o p e r t i e s s p e c i fi e d i n t h e p l a n n i n g p h a s e . A n y e r r o r s t h a t a r e u n c o v e r e d d u r i n g t h e a n a l y s i s p h a s e n e e d t o b e c o r r e c t e d i n a n o t h e r i t e r a t i o n b e f o r e t h e i n c r e m e n t c a n b e c o m p l e t e d . T o d e t e r m i n e t h e s o u r c e o f a n e r r o r , t h e v i o l a t i o n t r a c e p r o v i d e d b y t h e m o d e l c h e c k e r m a y b e i n s p e c t e d . I f t h e v i o l a t i o n t r a c e r e p r e s e n t s a . v a l i d b e h a v i o r o f t h e s y s t e m , t h e p r o p e r t y s p e c i fi c a t i o n i s e r r o n e o u s a n d t h e s p e c i fi c a t i o n n e e d s t o b e r e fi n e d o r r e m o v e d i n t h e s u b s e q u e n t p l a n n i n g p h a s e . I n c a s e s w h e r e a n e r r o n e o u s b e h a v i o r o f t h e s y s t e m w a s d e t e c t e d , t h e s y s t e m m o d e l n e e d s t o b e c o r r e c t e d i n t h e s u b s e q u e n t m o d e l i n g p h a s e . F i n a l l y , i f n o e r r o r s a r e f o u n d i n t h e a n a l y s i s p h a s e , a n d t h e d e v e l o p e r h a s s p e c i fi e d t h e n e c e s s a r y p r o p e r t i e s t o d e t e r m i n e a c o r r e c t i n c r e m e n t r e a l i z a t i o n , t h e n t h e p r o c e s s p r o c e e d s t o p e r f o r m i n g t h e n e x t i n c r e m e n t , o r e n d s w h e n a l l i n c r e m e n t s h a v e b e e n c o m p l e t e d . A s s u c h , i 2 M A P i n c o r p o r a t e s t w o k e y p r i n c i p l e s o f X P [ 2 4 ] , n a m e l y i n c r e m e n t a l c h a n g e s a n d r a p i d f e e d b a c k . A U M L m o d e l i s c o n s t r u c t e d i n c r e m e n t a l l y t h r o u g h a n i t e r a t i v e p r o c e s s , t h u s a p p l y i n g t h e i n c r e m e n t a l c h a n g e s p r i n c i p l e o f X P . R a p i d f e e d b a c k , o n t h e o t h e r h a n d , i s p r o v i d e d b y c h e c k i n g a f o r m a l s p e c i fi c a t i o n o f t h e U M L m o d e l f o r a d h e r e n c e t o t h e p r o p e r t i e s o f t h e m o s t r e c e n t , a s w e l l a s a l l p r e v i o u s i n c r e m e n t s . T h i s a n a l y s i s e n a b l e s d e v e l o p e r s t o fi n d a n d c o r r e c t e r r o r s q u i c k l y , s i n c e n e w l y u n c o v e r e d e r r o r s w e r e i n t r o d u c e d i n t h e m o s t r e c e n t i t e r a t i o n . S t e p - b y - s t e p P r o c e s s D e s c r i p t i o n W e n o w g i v e a . s t e p - b y - s t e p d e s c r i p t i o n o f t h e i t e r a t i v e m o d e l i n g a n d a n a l y s i s p r o c e s s . L e t s b e a p o s i t i v e i n t e g e r d e n o t i n g t h e n u m b e r o f i n c r e m e n t s t h a t b u i l d t h e s y s t e m m o d e l , l e t i b e a p o s i t i v e i n t e g e r w i t h i S s d e n o t i n g t h e i n d e x o f a n i n c r e m e n t i n t h e r e a l i z a t i o n o r d e r , a n d l e t F b e t h e s e t o f c r i t i c a l p r o p e r t i e s { 7 1 , . . . , y n } t o w h i c h t h e c o n c e p t u a l s y s t e m m o d e l i s e x p e c t e d t o a d h e r e a f t e r a l l i n c r e m e n t s h a v e b e e n c o m p l e t e d . fi r s t _ p r o p s ( i ) = 5 { ’ 7 I " / € F / \ E l j € N * I I S j S i z ' y E p r o p s ( j ) } i i f f i i = > 0 , 0 . I n o r d e r t o s u c c i n c t l y d e s c r i b e o u r p r o c e s s , w e fi r s t d e fi n e t w o a u x i l i a r y f u n c t i o n s : 0 p r o p s i s a p a r t i a l f u n c t i o n t h a t m a p s a n i n c r e m e n t ( w i t h i n d e x i S s ) t o t h e s e t o f p r o p e r t i e s t o w h i c h t h e s y s t e m n e e d s t o a d h e r e . F o r m a l l y , p r o p s : N ” + > ’ P ( F ) , s u c h t h a t 1 ) ( U y : 3 i E N * I i 3 s : p r o p s ( i ) = y ) = F ( t o e n s u r e t h a t p r o p s c o v e r s a l l p r o p e r t i e s i n F w i t h a l l i S s ) 2 ) V i h i z e N " I i 1 , i 2 s 3 : i 1 7 5 1 3 2 : > p r o p s ( i 1 ) fl p r o p s ( i g ) 2 : Q ( t o e n s u r e t h a t e a c h i n c r e m e n t i s m a p p e d t o a s e t o f u n i q u e p r o p e r t i e s ) C o m b i n e d , b o t h c o n s t r a i n t s d e n o t e t h a t e a c h p r o p e r t y 7 E F i s i n e x a c t l y o n e s e t f o r e a c h i n c r e m e n t i . S p e c i fi c a l l y , t h e c o n s t r a i n t s a s s e r t t h a t s e t s o f p r o p e r t i e s a s s o c i a t e d w i t h t h e i n c r e m e n t s a r e c o m p l e t e a n d d o n o t o v e r l a p . o fi r s t _ p r o p s i s a p a r t i a l f u n c t i o n t h a t r e t u r n s t h e s e t o f p r o p e r t i e s a s s o c i a t e d w i t h t h e fi r s t i i n c r e m e n t s . N o t e t h a t i m a y b e 0 , i n w h i c h c a s e w e o b t a i n 6 . F o r m a l l y , fi r s t - p r o p s : N 0 - + - + ’ P ( I ‘ ) , s u c h t h a t V i E N o I i S s : F i g u r e 6 . 2 c o n t a i n s a s t e p — b y - s t e p d e s c r i p t i o n o f o u r i t e r a t i v e m o d e l i n g a n d a n a l — y s i s p r o c e s s u s i n g t h e a u x i l i a r y f u n c t i o n s . U p o n c o m p l e t i o n o f t h e p r o c e s s , a U M L m o d e l m i s o b t a i n e d t h a t s a t i s fi e s a l l p r o p e r t i e s i n F . N e x t , w e e x p l a i n e a c h o f t h e t h r e e p h a s e s o f a n i t e r a t i o n ( p l a n n i n g , m o d e l i n g , a n d a n a l y s i s ) i n m o r e d e t a i l . 6 . 1 . 2 P l a n n i n g I n t h e p l a n n i n g p h a s e , t h e d e v e l o p e r c r e a t e s a n d r e v i e w s d e s c r i p t i o n s o f t h e i n — c r e m e n t s i n w h i c h t h e m o d e l i s b u i l t . A s p a r t o f t h i s p h a s e , t h e d e v e l o p e r s p e c i fi e s p r o p e r t i e s t o w h i c h t h e s y s t e m i s e x p e c t e d t o a d h e r e u p o n c o m p l e t i o n o f a n i n c r e - 1 4 6 ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) c r e a t e U M L M o d e l ( . 9 : n u m b e r o f i n c r e m e n t s , F : s e t o f c r i t i c a l p r o p e r t i e s ) { l e t m = Q b e a n e m p t y U M L m o d e l f o r i = 1 t o s / / P l a n n i n g p h a s e s p e c i f y / m o d i f y p r o p e r t i e s i n F / / M o d e l i n g p h a s e d e v e l o p / r e fi n e U M L m o d e l m t o r e a l i z e i n c r e m e n t i / / A n a l y s i s p h a s e f o r a l l m m , 6 p r 0 p s ( i ) c h e c k w h e t h e r m a d h e r e s t o y a w i f a v i o l a t i o n o f ’ s z w i s f o u n d g o t o S t e p 4 t o c o r r e c t m o d e l m / / T h e s e s t e p s p e r f o r m t h e r e g r e s s i o n a n a l y s i s f o r a l l 7 0 1 . 1 E fi r s t _ p r o p s ( i — - 1 ) c h e c k w h e t h e r m a d h e r e s t o 7 0 ) , ; i f a v i o l a t i o n o f 7 0 1 d i s f o u n d C h e c k w h e t h e r m c o n t a i n s e r r o r ( s ) o r y o u n e e d s t o b e r e fi n e d i f m o d e l m c o n t a i n s e r r o r ( s ) g o t o S t e p 4 t o c o r r e c t m o d e l m e l s e g o t o S t e p 3 t o r e fi n e 7 0 1 d r e t u r n I I I } F i g u r e 6 . 2 : I t e r a t i v e m o d e l i n g a n d a n a l y s i s p r o c e s s 1 4 7 m e n t . T h i s s p e c i fi c a t i o n o f p r o p e r t i e s p r i o r t o m o d e l i n g i s r e l a t e d t o t h e t e s t - d r i v e n d e v e l o p m e n t p r a c t i c e i n X P [ 2 4 ] . I n s t e a d o f c r e a t i n g t e s t s b e f o r e w r i t i n g c o d e a s i n X P , o u r a p p r o a c h h a s t h e d e v e l o p e r s p e c i f y i n g n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t i e s a s s o c i a t e d w i t h a n i n c r e m e n t b e f o r e e n t e r i n g t h e m o d e l i n g p h a s e . T h e t e m p l a t e u s e d t o s p e c i f y a n i n c r e m e n t i s s h o w n i n F i g u r e 6 . 3 . I n a d d i t i o n t o g e n e r a l i n f o r m a t i o n , s u c h a s t h e n a m e a n d h i g h - l e v e l d e s c r i p t i o n o f t h e i n c r e m e n t , t h e t e m p l a t e c o n t a i n s p r o p e r t i e s t h a t s e r v e a s a m e a n s t o v a l i d a t e w h e t h e r a n i n c r e m e n t h a s b e e n c o m p l e t e d p r o p e r l y . T o c a p t u r e t h e s e p r o p e r t i e s , t h e “ C o n s t r a i n t s ” fi e l d i n t h e t e m p l a t e i s u s e d , w h i c h c o n t a i n s a p p l i c a t i o n - s p e c i fi c s t r u c t u r e d n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t i e s c r e a t e d u s i n g o u r n a t u r a l l a n g u a g e s p e c i fi c a t i o n a p p r o a c h i n t r o d u c e d i n C h a p t e r 4 . I n c r e m e n t n u m b e r : P o s i t i o n i n t h e s e q u e n c e o f i n c r e m e n t s . I n c r e m e n t n a m e : P r o v i d e s a c o n c i s e d e s c r i p t i o n o f t h e f u n c t i o n - a l i t y t h a t i s r e a l i z e d i n t h e i n c r e m e n t . S i m i l a r t o a d e s i g n p a t t e r n n a m e [ 6 2 ] , t h e n a m e o f a n i n c r e m e n t s e r v e s a s a h a n d l e t h a t e n a b l e s d e - v e l o p e r s t o c o m m u n i c a t e a t a h i g h e r l e v e l o f a b s t r a c t i o n . C r o s s r e f e r e n c e s : R e f e r e n c e s t o r e l a t e d r e q u i r e m e n t s . O A p a t t e r n s : O b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s t h a t w e r e d e t e r m i n e d t o b e a p p l i c a b l e t o t h i s i n c r e m e n t t o f a c i l i t a t e t h e s p e c i fi c a t i o n o f c o n s t r a i n t s a n d g u i d e t h e m o d e l i n g p h a s e . D e s c r i p t i o n : D e t a i l e d d e s c r i p t i o n o f t h e f u n c t i o n a l i t y r e a l - i z e d . C o n s t r a i n t s : P r o p e r t i e s t o w h i c h a s y s t e m m u s t a d h e r e t o s u c c e s s f u l l y c o m p l e t e t h e i n c r e m e n t . F i g u r e 6 . 3 : I n c r e m e n t d e s c r i p t i o n t e m p l a t e I n o r d e r t o e l i c i t . t h e s e c o n s t r a i n t s , t h e d e v e l o p e r h a s t w o c h o i c e s : 1 . D o m a i n k n o w l e d g e a n d r e q u i r e m e n t s d o c u m e n t s B a s e d o n d o m a i n k n o w l e d g e a n d s y s t e m r e q u i r e m e n t s d o c u m e n t s , t h e d e v e l o p e r d e t e r m i n e s p r o p e r t i e s t o w h i c h t h e s y s t e m s h o u l d a d h e r e a f t e r t h e s u c c e s s f u l 1 4 8 c o n s t r u c t i o n o f t h e s y s t e m m o d e l . U s i n g o u r s y n t a x — g u i d e d s p e c i fi c a t i o n a p - p r o a c h , a d e v e l o p e r t h e n c r e a t e s c o n s t r a i n t s i n t w o s t e p s . F i r s t , t h e d e v e l o p e r d e r i v e s a n a t u r a l l a n g u a g e t e m p l a t e f r o m a s t r u c t u r e d n a t u r a l l a n g u a g e g r a m - m a r t h a t c a p t u r e s t h e i n t e n t o f t h e p r o p e r t y t o b e s p e c i fi e d . S e c o n d , t h e d e v e l - o p e r r e p l a c e s t h e p l a c e h o l d e r s i n t h e n a t u r a l l a n g u a g e t e m p l a t e s w i t h f r e e - f o r m n a t u r a l l a n g u a g e t e x t t o d e s c r i b e t h e s p e c i fi c s y s t e m c o n d i t i o n s . . T e m p l a t e s p r o v i d e d i n t h e C o n s t r a i n t s fi e l d o f a n o b j e c t a n a l y s i s p a t - t e r n A l t e r n a t i v e l y , u s i n g t h e c o n s t r a i n t s p r o v i d e d b y a n o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n t o s p e c i f y t h e c o n s t r a i n t s o f a n i n c r e m e n t , a d e v e l o p e r t a k e s t h e n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t y i n t h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n a n d r e p l a c e s t h e f r e e — f o r m d e s c r i p t i o n s i n t h e p l a c e h o l d e r s o f a t e m p l a t e w i t h m o r e c o n c r e t e d e s c r i p t i o n s . F o r e x a m - p l e , t h e d e v e l o p e r o b t a i n s a g e n e r a l c o n s t r a i n t f r o m t h e A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n t h a t s t a t e s G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t a s e n s o r v a l u e e x c e e d s i t s m a x i - m u m . ( 6 . 1 ) N e x t , t h e f r e e - f o r m d e s c r i p t i o n a s e n s o r v a l u e e x c e e d s i t s m a x i m u m i n t h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n c o n s t r a i n t i s r e p l a c e d w i t h a m o r e c o n c r e t e d e s c r i p t i o n a p p l i - c a b l e t o t h e s y s t e m m o d e l t h a t n e e d s t o b e a n a l y z e d . A s s u m i n g t h e s e n s o r f o r w h i c h t h e c o n s t r a i n t i s s p e c i fi e d i s t h e t e m p e r a t u r e s e n s o r a n d t h e m a x i m u m v a l u e i s 2 0 0 d e g r e e s C e l s i u s , t h e u n d e r l i n e d f r e e - f o r m d e s c r i p t i o n i n E x p r e s - s i o n ( 6 . 1 ) i s r e p l a c e d w i t h t h e v a l u e m e a s u r e d b y t h e t e m p e r a t u r e s e n s o r e x c e e d s 2 0 0 d e g r e e s C e l s i u s t o o b t a i n t h e f o l l o w i n g n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t y : G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h e v a l u e m e a s u r e d b y t h e t e m p e r a t u r e s e n s o r e x c e e d s 2 0 0 d e g r e e s C e l s i u s . ( 6 . 2 ) 1 4 9 6 . 1 . 3 M o d e l i n g I n t h e m o d e l i n g p h a s e , t h e U M L m o d e l i s c r e a t e d o r m o d i fi e d t o i n c l u d e t h e f u n c t i o n a l i t y c a p t u r e d i n t h e p l a n n i n g p h a s e o f t h e c u r r e n t i n c r e m e n t . I n o r d e r t o c r e a t e t h e U M L m o d e l , t h e d e v e l o p e r u s e s a C A S E t o o l , s u c h a s R a t i o n a l X D E [ 1 0 5 ] o r A r g o U M L [ 2 0 4 ] . T h e s t r u c t u r e o f t h e s y s t e m i s c a p t u r e d u s i n g U M L c l a s s d i a g r a m s , a n d b e h a v i o r i s c a p t u r e d i n t e r m s o f U M L s t a t e d i a g r a m s . T h e m o d e l i n g p h a s e c a n b e f a c i l i t a t e d f o r a d e v e l o p e r i n s e v e r a l w a y s . A d e - v e l o p e r m a y r e u s e p r e v i o u s l y c r e a t e d d i a g r a m s f r o m d i f f e r e n t m o d e l s o r a p p l y o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s , w h i c h p r o v i d e s t r u c t u r a l a n d b e h a v i o r a l t e m p l a t e s t o g u i d e t h e c r e - a t i o n a n d r e fi n e m e n t o f d i a g r a m s . T h e r e f o r e , t h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s f a c i l i t a t e t h e c o n s t r u c t i o n o f d i a g r a m s c o n s i d e r a b l y . S p e c i fi c a l l y , t h e c l a s s d i a g r a m t e m p l a t e s o f t h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s a i d i n s p e c i f y i n g s t r u c t u r a l a s p e c t s o f a s y s t e m m o d e l . A d d i t i o n a l l y , o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s c o n t a i n t e m p l a t e s t o f a c i l i t a t e t h e c r e a t i o n o f s t a t e d i a g r a m s c a p t u r i n g b e h a v i o r a l a s p e c t s o f a s y s t e m a n d s e q u e n c e d i a g r a m s t o i l l u s t r a t e c o l l a b o r a t i o n r o l e s o f o b j e c t s . F o r e x a m p l e , F i g u r e 6 . 4 c o n t a i n s a n e x a m p l e a p p l i c a t i o n o f t h e A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n f o r t h e t e m p e r a t u r e s e n s o r . T h e c l a s s d i a g r a m s h o w s h o w t h e c l a s s h i e r a r c h y f o r a p a s s i v e i n t e g e r s e n s o r i s i m p o s e d o n t h e T e m p e r a t u r e S e n s o r . 6 . 1 . 4 A n a l y s i s O n c e t h e c l a s s a n d s t a t e d i a g r a m s a r e c r e a t e d i n t h e m o d e l i n g p h a s e , t h e a n a l y s i s p h a s e b e g i n s . T w o t a s k s n e e d t o b e p e r f o r m e d b e f o r e t h e s p e c i fi e d p r o p e r t i e s c a n b e a n a l y z e d . F i r s t , t h e U M L m o d e l i s t r a n s l a t e d i n t o a f o r m a l s y s t e m m o d e l f o r t h e t a r g e t e d f o r m a l a n a l y s i s t o o l , e . g . , t h e m o d e l c h e c k e r S p i n [ 1 0 3 ] . S e c o n d , t h e p r o p - e r t i e s i n t h e “ C o n s t r a i n t s ” fi e l d o f a n i n c r e m e n t d e s c r i p t i o n n e e d t o b e i n s t a n t i a t e d w i t h m o d e l - s p e c i fi c e l e m e n t s . F o r t h i s p u r p o s e , t h e d e v e l o p e r r e p l a c e s t h e f r e e - f o r m n a t u r a l l a n g u a g e t e x t i n t h e p l a c e h o l d e r s w i t h b o o l e a n e x p r e s s i o n s d e s c r i b i n g s p e c i fi c 1 5 0 S e n s o r t I P a s s i v e I I P a s s i v e I I n t e g e r S e n s o r 1 - 1 I - T e m p e r a t u r e I é r e a d s v a l u e s f r o C o m p u t i n g S e n s o r C o m p o n e n t F i g u r e 6 . 4 : E x a m p l e c l a s s h i e r a r c h y o f a t e m p e r a t u r e s e n s o r s y s t e m c o n d i t i o n s ( e x t r a c t e d f r o m t h e c l a s s a n d s t a t e d i a g r a m s ) . F o r t h e r u n n i n g e x a m p l e o f t h e t e m p e r a t u r e s e n s o r , E x p r e s s i o n ( 6 . 2 ) m a y b e i n s t a n t i a t e d a s G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t T e m p e r a t u r e S e n s o r . v a l u e > 2 0 0 . ( 6 . 3 ) w h e r e t h e v a l u e m e a s u r e d b y t h e t e m p e r a t u r e s e n s o r e x c e e d s 2 0 0 d e g r e e s C e l s i u s i n E x p r e s s i o n ( 6 . 2 ) h a s b e e n r e p l a c e d w i t h T e m p e r a t u r e S e n s o r . v a l u e > 2 0 0 . N e x t , t h e n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t i e s a r e m a p p e d t o s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s i n - s t a n c e s I 6 2 I i n t e r m s o f t h e p r o p e r t y s p e c i fi c a t i o n l a n g u a g e r e q u i r e d b y t h e t a r - g e t e d a n a l y s i s t o o l , e . g . , L T L [ 1 4 1 ] s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n i n s t a n c e s f o r t h e S p i n m o d e l c h e c k e r [ 1 0 3 ] . F o r i n s t a n c e , t h e n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t y i n E x p r e s s i o n ( 6 . 3 ) c a n b e a u t o m a t i c a l l y m a p p e d b y S P I D E R t o t h e f o l l o w i n g L T L i n s t a n c e o f t h e A b s e n c e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n [ 6 2 ] : l 3 ( - n ( T e m p e r a t u r e S e n s o r . v a l u e > 2 0 0 ) ) . ( 6 . 4 ) A f t e r t h e f o r m a l s y s t e m m o d e l i s c r e a t e d a n d t h e p r o p e r t i e s a r e i n s t a n t i a t e d , t h e s y s t e m m o d e l i s a n a l y z e d f o r a d h e r e n c e t o a l l p r o p e r t i e s a s s o c i a t e d w i t h a l l i n - c r e m e n t s r e a l i z e d t h u s f a r . P r o p e r t i e s a s s o c i a t e d w i t h t h e m o s t r e c e n t i n c r e m e n t a r e a n a l y z e d fi r s t , s i n c e t h e s e p r o p e r t i e s h a v e j u s t b e e n r e a l i z e d i n t h e m o d e l a n d m a y n o t h a v e b e e n s u c c e s s f u l l y a n a l y z e d t h u s f a r . N e x t , a l l p r o p e r t i e s a s s o c i a t e d w i t h p r e v i o u s l y c o m p l e t e d i n c r e m e n t s a r e a n a l y z e d a s p a r t o f t h e r e g r e s s i o n a n a l y s i s . E r - r o r s u n c o v e r e d d u r i n g t h e r e g r e s s i o n a n a l y s i s p r o c e s s a r e t e r m e d r e g r e s s i o n e r r o r s . I n g e n e r a l , r e g r e s s i o n s e r r o r s c a n b e c l a s s i fi e d i n t o t w o c a t e g o r i e s : 1 . U M L M o d e l i n g E r r o r : I n t h i s c a t e g o r y , t h e s y s t e m s p e c i fi c a t i o n c o n t a i n s a b e h a v i o r t h a t i s c o n s i d e r e d i n c o r r e c t a n d v i o l a t e s a p r o p e r t y . F o r e x a m p l e , t h e a d d i t i o n o f n e w b e h a v i o r t o t h e s y s t e m i n a n i n c r e m e n t l e a d s t o a d e a d l o c k t h a t v i o l a t e s a r e s p o n s e p r o p e r t y s p e c i fi e d f o r a p r e v i o u s i n c r e m e n t . C o r r e c t i o n : T h e s y s t e m m o d e l n e e d s t o b e m o d i fi e d t o r e m o v e t h e b e h a v i o r c a u s i n g t h e v i o l a t i o n ; n o c h a n g e s n e e d t o b e m a d e t o t h e p r o p e r t y . 2 . P r o p e r t y E r r o r : I n t h i s c a t e g o r y , t h e b e h a v i o r o f t h e s y s t e m i s c o n s i d e r e d c o r r e c t , i . e . , t h e i n s p e c t i o n o f t h e v i o l a t i o n t r a c e p r o v i d e d b y t h e m o d e l c h e c k e r r e v e a l s a s c e n a r i o t h a t i s c o n s i d e r e d v a l i d b e h a v i o r o f t h e s y s t e m . T h e r e f o r e , t h e p r o p e r t y s p e c i fi c a t i o n i s o b s o l e t e a n d t h e r e g r e s s i o n v i o l a t i o n o f a p r o p e r t y n e e d s t o b e c o r r e c t e d b y p r o p e r t y r e fi n e m e n t ( i f t h e s y s t e m i s e x p e c t e d t o s t i l l a d h e r e t o t h e p r o p e r t y ) o r p r o p e r t y r e m o v a l ( i f t h e s y s t e m w a s p r e v i o u s l y r e q u i r e d t o a d h e r e t o t h e p r o p e r t y , b u t r e c e n t m o d i fi c a t i o n s h a v e r e m o v e d t h i s r e q u i r e m e n t ) . F o r e x a m p l e , a t t r i b u t e s m a y h a v e b e e n r e n a m e d , w h i c h m a y t h e n g e n e r a t e a s y n t a x v i o l a t i o n o f a p r o p e r t y . A n o t h e r e x a m p l e i s t h e a d d i t i o n o f n e w b e h a v i o r t o t h e m o d e l , w h i c h i s c o n s i d e r e d v a l i d b e h a v i o r , b u t v i o l a t e s a p r e v i o u s l y s p e c i fi e d p r o p e r t y . F o r e x a m p l e , a n e w o p e r a t i o n a l m o d e i s a d d e d t o t h e s y s t e m a n d p r e v i o u s l y s p e c i fi e d p r o p e r t i e s n o t a w a r e o f t h i s o p e r a t i o n a l m o d e a r e v i o l a t e d . 1 5 2 C o r r e c t i o n : I n t h i s c a s e , t h e p r o p e r t y s p e c i fi c a t i o n n e e d s t o b e r e fi n e d t o c o r r e c t l y r e fl e c t t h e p r o p e r t y f o r t h e m o d i fi e d U M L m o d e l , a n d t h e U M L m o d e l d o e s n o t c o n t a i n a n e r r o r . N o t e t h a t t h e c o r r e c t i o n o f a n e r r o r c o u l d c a u s e n e w e r r o r s , a n d f u r t h e r c o r r e c t i o n m a y l e a d i n t u r n t o r e c u r r e n c e o f t h e o l d e r r o r s . F o r e x a m p l e , s u c h s i t u a t i o n s w o u l d a r i s e w h e n h a v i n g c o n f l i c t i n g r e q u i r e m e n t s t h a t c a n n o t b o t h b e r e a l i z e d i n t h e s a m e m o d e l . T h e d e v e l o p e r w o u l d h a v e t o r e c o g n i z e t h e s e o s c i l l a t i n g e r r o r s a n d r e s o l v e t h e p r o b l e m b y m o d i f y i n g t h e r e q u i r e m e n t s a c c o r d i n g l y , e . g . , b y r e m o v i n g c o n f l i c t i n g f u n c t i o n a l i t y . 6 . 2 S u p p o r t i n g T o o l A r c h i t e c t u r e T h i s s e c t i o n i n v e s t i g a t e s h o w o u r i t e r a t i v e a n d i n c r e m e n t a l m o d e l i n g a n d a n a l y s i s p r o c e s s c a n b e a p p l i e d i n t h e c o n t e x t o f o u r p r e v i o u s l y d e v e l o p e d U M L f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k a n d S P I D E R t o o l s u i t e . 6 . 2 . 1 D a t a S t r u c t u r e F i g u r e 6 . 5 o v e r v i e w s t h e d a t a s t r u c t u r e c r e a t e d t o s u p p o r t a n i m p l e m e n t a t i o n o f i z M A P . E a c h U M L M o d e l i s b u i l t i n o n e o r m o r e I n c r e m e n t s . I n t u r n , e a c h I n c r e m e n t s p e c i fi e s o n e o r m o r e N a t u r a l L a n g u a g e P r o p e r t i e s t o w h i c h t h e U M L M o d e l s h o u l d a d - h e r e . E a c h N a t u r a l L a n g u a g e P r o p e r t y u s e s a N a t u r a l L a n g u a g e P r o p e r t y T e m p l a t e , w h e r e t h e p l a c e h o l d e r s i n t h e t e m p l a t e h a v e b e e n r e p l a c e d w i t h f r e e - f o r m t e x t t o d e s c r i b e t h e s y s t e m c o n d i t i o n s t o w h i c h t h e p r o p e r t y a p p l i e s t o . E a c h N a t u r a l L a n g u a g e P r o p e r - t y T e m p l a t e m a p s t o e x a c t l y o n e F o r m a l P r o p e r t y T e m p l a t e . T h e F o r m a l P r o p e r t y T e m p l a t e i s u s e d t o c r e a t e a p r o p e r t y t h a t c a n b e u n d e r s t o o d b y t h e f o r m a l a n a l y s i s t o o l , s u c h a s L T L f o r m u l a e f o r t h e S p i n m o d e l c h e c k e r [ 1 0 3 ] . A F o r m a l P r o p e r t y T e m p l a t e m a y b e a s s o c i a t e d w i t h m o r e t h a n o n e N a t u r a l L a n g u a g e P r o p e r t y T e m p l a t e . A s s u c h , s e v - 1 5 3 c u s p ) . ( 6 . 7 ) e r a l d i f f e r e n t N a t u r a l L a n g u a g e P r O p e r t y T e m p l a t e s m a y m a p t o t h e s a m e F o r m a l P r O p e r - t y T e m p l a t e ( s i n c e t w o d i f f e r e n t n a t u r a l l a n g u a g e s e n t e n c e s m a y b e s y n o n y m o u s ) . F o r e x a m p l e , t h e t w o n a t u r a l l a n g u a g e s e n t e n c e s G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t E . ( 6 . 5 ) a n d G l o b a l l y , i t i s i n n o s t a t e t h e c a s e t h a t E . ( 6 . 6 ) m a y b e m a p p e d t o t h e s a m e L T L f o r m u l a H o w e v e r , a N a t u r a l L a n g u a g e P r o p e r t y T e m p l a t e m a p s t o e x a c t l y o n e F o r m a l P r o p e r - t y T e m p l a t e , s i n c e o t h e r w i s e t h e N a t u r a l L a n g u a g e P r o p e r t y T e m p l a t e w o u l d e i t h e r h a v e n o f o r m a l m e a n i n g o r b e a m b i g u o u s . A N a t u r a l L a n g u a g e P r o p e r t y T e m p I a t e i s i n s t a n - t i a t e d b y a n I n s t a n t i a t e d N a t u r a I L a n g u a g e P r o p e r t y , w h i c h r e p l a c e s t h e f r e e - f o r m t e x t i n t h e p l a c e h o l d e r w i t h i n f o r m a t i o n f r o m t h e U M L M o d e l , s u c h a s b o o l e a n p r o p o s i - t i o n s o n c l a s s a t t r i b u t e s . T h e c o l l e c t i o n o f a l l I n s t a n t i a t e d N a t u r a l L a n g u a g e P r o p e r t i e s d e n o t e s t h e p r o p e r t i e s t o w h i c h t h e U M L M o d e l i s e x p e c t e d t o a d h e r e . F i n a l l y , e a c h I n - s t a n t i a t e d N a t u r a l L a n g u a g e P r o p e r t y i s a s s o c i a t e d w i t h a n A n a l y s i s R e s u l t , w h e n a f o r m a l a n a l y s i s o f t h e p r o p e r t y h a s b e e n p e r f o r m e d . A n A n a l y s i s R e s u I t d e n o t e s w h e t h e r t h e U M L M o d e l a d h e r e s t o t h e a s s o c i a t e d I n s t a n t i a t e d N a t u r a l L a n g u a g e P r O p e r t y a n d m a y c o n t a i n a v i o l a t i o n t r a c e , i f t h e I n s t a n t i a t e d N a t u r a l L a n g u a g e P r o p e r t y w a s f o u n d t o b e v i o l a t e d . 6 . 2 . 2 T o o l A r c h i t e c t u r e A p r o t o t y p e t o o l s u i t e s u p p o r t i n g i 2 M A P h a s b e e n d e v e l o p e d . F i g u r e 6 . 6 g i v e s a d a t a fl o w d i a g r a m o v e r v i e w i n g t h e i z M A P t o o l s u i t e , w h e r e o v a l s r e p r e s e n t p r o c e s s e s , 1 5 4 U M L M o d e I I n c r e m e n t m 9 . 6 ' = 1 0 1 . . * 0 ’ O . . * 1 " m a l l - 3 0 9 m m . ; N a t u r a l L a n g u a g e P r o p e r t y u s e s P r o p e r t y T e m p I a t e 1 « 7 1 ' 1 . 5 ' . . 3 o - t : m ' < a m 1 E a 3 1 I n s t a n t i a t e d N a t u r a l L a n g u a g e F o m i n g s fl y P r o p e r t y P 1 3 ' I I I ( 0 O . . 1 A n a l y s i s R e s u I t F i g u r e 6 . 5 : C l a s s d i a g r a m s s h o w i n g p a r t o f i 2 M A P t o o l s u i t e 0 a r r o w s d e n o t e d a t a f l o w , t w o p a r a l l e l l i n e s d e p i c t d a t a s t o r e s , a n d e x t e r n a l e n t i t i e s a r e r e p r e s e n t e d b y r e c t a n g l e s . U M L m o d e l s o f s y s t e m s a r e c r e a t e d u s i n g a U M L C A S E t o o l . C u r r e n t l y , w e u s e R a t i o n a l X D E [ 1 0 5 ] t o c r e a t e U M L 1 . 4 [ 1 5 5 ] m o d e l s a n d t o g e n e r a t e a n X M I 1 . 1 [ 1 5 3 ] r e p r e s e n t a t i o n u s e d b y o u r t o o l s u i t e . T h e t h r e e p h a s e s ( p l a n n i n g , m o d e l i n g , a n d a n a l y s i s ) o f a n i t e r a t i o n i n t h e i Z M A P p r o c e s s a r e r e a l i z e d a s f o l l o w s : 1 . A s p a r t o f t h e p l a n n i n g p h a s e , t h e d e v e l o p e r i n s t a n t i a t e s t h e i n c r e m e n t d e - s c r i p t i o n t e m p l a t e s u s i n g t h e t o o l s u i t e ’ s I n c r e m e n t S p e c i fi e r , i n c l u d i n g n a t u r a l l a n g u a g e s p e c i fi c a t i o n s o f p r o p e r t i e s i n t h e “ C o n s t r a i n t s ” fi e l d o f t h e t e m p l a t e . T h e s e c o n s t r a i n t s m a y b e b a s e d o n t h e s t r u c t u r e d n a t u r a l l a n g u a g e t e m p l a t e s p r o v i d e d b y o n e o r m o r e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s . 2 . I n t h e m o d e l i n g p h a s e , t h e U M L C A S E t o o l i s u s e d t o d e v e l o p o r r e fi n e t h e U M L m o d e l . I f a n o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n i s a p p l i e d , s t r u c t u r a l a n d b e h a v i o r a l t e m p l a t e s o f t h e p a t t e r n c a n b e u s e d t o g u i d e t h i s p h a s e . 3 . A s p a r t o f t h e a n a l y s i s p h a s e , n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t i e s i n t h e “ C o n s t r a i n t s ” fi e l d a r e i n s t a n t i a t e d b y t h e P r o p e r t y I n s t a n t i a t o r t h a t a u t o m a t i c a l l y e x t r a c t s i n f o r m a t i o n f r o m t h e U M L m o d e l a n d u s e s t h i s i n f o r m a t i o n t o f a c i l i t a t e t h e i n s t a n t i a t i o n . S p e c i fi c a l l y , t h e P r o p e r t y I n s t a n t i a t o r e x t r a c t s i n f o r m a t i o n f r o m t h e U M L m o d e l a n d s u p p o r t s t h e d e v e l o p e r i n c r e a t i n g b o o l e a n p r o p o s i t i o n s s p e c i f y i n g p r o p e r t i e s i n t e r m s o f t h e U M L m o d e l e l e m e n t s . T h e s e b o o l e a n p r o p o r t i o n s a r e t h e n u s e d t o r e p l a c e t h e f r e e - f o r m t e x t i n t h e p l a c e h o l d e r s o f a n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t y . T h e U M L F o r m a l i z e r t r a n s l a t e s t h e U M L d i a g r a m s i n t o a f o r m a l m o d e l t o b e a n a l y z e d w i t h a f o r m a l a n a l y s i s t o o l . T h e a n a l y s i s i s i n i t i a t e d b y t h e M o d e l A n a l i z e r , w h i c h i t e r a t i v e l y p e r f o r m s t h e a n a l y s i s o f t h e f o r m a l m o d e l f o r a d h e r e n c e t o t h e i n s t a n t i a t e d p r o p e r t i e s a s s o c i a t e d w i t h t h e i n c r e m e n t s . T h e M o d e l A n a l y z e r a l s o p r o c e s s e s t h e o u t p u t r e c e i v e d f r o m s . i n s i y p l S a n , . M a g . l e a ( “ m l r o o o F t k t l u m s i s y l a n A , e p o r p l a m r o F l m a e m t r s o y F s l e d o m , . - g r . o e ) F a ( . r r e d L z y M i H U l a m , E E , ) . D S L g X A M . l L e s e i t r e l C ( U e a M d p o r p . I N U o m _ s l t n e d e m o e M l e l n o L o o g M r o i t t A U a R ; “ m m ” n t s o e l — - n o i t c e l e s s t n e m e L M U n l i L i e e t " t m p e i “ e e r l r r t p d c I c o o n “ r s I p e d M s s ) s e t a l p t n r d n a n o l i t i n a c s r n e e y o l t i e n e fi : m o t i a 1 e c t i i c j p b a t t y r f e i O n a p t c p r i c a p o r n c S e ( s e I p p e s o d r y P t t r e n r e p e m p e o r r c p n I \ o l e v e D 1 5 7 F i g u r e 6 . 6 : D a t a fl o w d i a g r a m o v e r v i e w i n g t h e i z M A P t o o l s u i t e _ 1 — P M A P r 3 . N L I p r o p e r t i e s n c r e m e n t r e a l i z a t i o n o r d e r t — U M L m o d e l A n a l y s i s r e s u l t s a n d v i s u a l i z a t i o n J t h e f o r m a l a n a l y s i s t o o l a n d c r e a t e s s e q u e n c e d i a g r a m - l i k e v i s u a l i z a t i o n s o f t h e g e n e r a t e d e r r o r t r a c e s u s i n g S p i n [ 1 0 3 ] . T h e v i s u a l i z a t i o n s c a n h e l p a d e v e l o p e r d e t e r m i n e t h e s o u r c e o f e a c h e r r o r . I f a m o r e i n t e r a c t i v e v i s u a l i z a t i o n i s d e s i r e d , t h e n t h e d e v e l o p e r m a y a l t e r n a t i v e l y v i s u a l i z e t h e v i o l a t i o n s u s i n g T h e s e u s [ 8 5 ] . S u b s e q u e n t l y , t h e f o u r m a i n c o m p o n e n t s o f o u r t o o l s u i t e a r e e x p l a i n e d i n f u r t h e r d e t a i l , i n c l u d i n g s c r e e n c a p t u r e s . 1 . I n c r e m e n t S p e c i fi e r T h e I n c r e m e n t S p e c i fi e r i s u s e d t o s p e c i f y i n c r e m e n t s b y i n s t a n t i a t i n g t h e fi e l d s o f t h e t e m p l a t e s h o w n i n F i g u r e 6 . 3 . I n i t i a l l y , t h e d e v e l o p e r fi l l s i n a l l t h e fi e l d s w i t h t h e e x c e p t i o n o f t h e “ C o n s t r a i n t s ” fi e l d ( s h o w n i n F i g u r e 6 . 7 ) . S u b s e q u e n t l y , t h e P r o p e r t y D e r i o e r o f t h e i 2 M A P t o o l s u i t e ( s h o w n i n F i g u r e 6 . 8 ) i s u s e d t o d e r i v e n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t i e s f o r t h e “ C o n s t r a i n t s ” fi e l d o f a n i n c r e m e n t d e s c r i p t i o n u s i n g t h e s t r u c t u r e d n a t u r a l l a n g u a g e g r a m m a r i n t r o d u c e d i n C h a p t e r 5 . 2 . P r o p e r t y I n s t a n t i a t o r T h e P r o p e r t y I n s t a n t i a t o r c o m p o n e n t o f t h e i 2 M A P t o o l s u i t e i s b a s e d o n t h e P r o p e r t y I n s t a n t i a t o r c o m p o n e n t o f t h e S P I D E R t o o l s u i t e . D i f f e r i n g f r o m t h e S P 1 - D E R t o o l s u i t e , t h e P r o p e r t y I n s t a n t i a t o r i n t h e i Z M A P t o o l s u i t e d o e s n o t p r o v i d e a n a l y s i s c a p a b i l i t i e s , s i n c e t h e a n a l y s i s i s e x e c u t e d b y t h e M o d e l A n a l y z e r c o m p o n e n t . F i g u r e 6 . 9 c o n t a i n s a s c r e e n c a p t u r e o f t h e P r o p e r t y I n s t a n t i a t o r c o m p o n e n t ( h i g h - l i g h t e d t e x t i n t h e “ S e n t e n c e I n s t a n t i a t i o n ” fi e l d d e n o t e s i n s t a n t i a t i o n s o f p l a c e h o l d e r s i n t h e s e n t e n c e ) . 3 . U M L F o r m a l i z e r T h e U M L F o r m a l i z e r t r a n s l a t e s t h e U M L m o d e l t o a f o r m a l s y s t e m m o d e l t h a t c a n b e a n a l y z e d u s i n g t h e t a r g e t e d f o r m a l a n a l y s i s t o o l . B e f o r e t h e U M L m o d e l i s 1 5 8 B a s e d o n t h e m e a s u r e d b r i g h t n e s s 7 ' - n d w h e t h e r a p r e s e n c e h a s b e e n ’ d e t e c t e d i n t h e r o o m , t h e s y s t e m c o m p u t e s t h e d i m e r s e t t i n g r e q u i r e d t o a c h i e v e t h e r e q u i r e d o r i g h t n e s s i n t h e r o o m a n d s e t s 7 t h e d i m m e r a c c o r d i n g l y . F i g u r e 6 . 7 : S c r e e n c a p t u r e o f t h e I n c r e m e n t S p e c i fi e r t r a n s l a t e d , a m o d e l v a l i d a t i o n i s p e r f o r m e d , i n c l u d i n g s e v e r a l c h e c k s f o r i n t r a — a n d i n t e r — d i a g r a m v a l i d i t y , s u c h a s w e l l - f o r m e d n e s s o f n a m e s a n d e x p r e s s i o n s , m i s s i n g i n i t i a l s t a t e s , s t a t e s w i t h o u t i n c o m i n g o r o u t g o i n g t r a n s i t i o n s , a n d u n d e c l a r e d a t - t r i b u t e s , o p e r a t i o n s , o r t y p e s . I n c a s e e r r o r s a r e f o u n d t h a t p r e v e n t a t r a n s l a t i o n , t h e d e v e l o p e r i s p r o m p t e d t o c o r r e c t t h e s e e r r o r s . I f t h e v a l i d a t i o n i s s u c c e s s f u l , t h e n t h e U M L m o d e l i s t r a n s l a t e d t o a f o r m a l s y s t e m m o d e l u s i n g H y d r a [ 1 4 6 ] . T h e r e s u l t i n g s p e c i f i c a t i o n s d e r i v e d f r o m U M L d i a g r a m s e n a b l e a n a l y s i s o f t h e c o n s t r a i n t s t h r o u g h m o d e l c h e c k i n g . 1 5 9 ) 4 ( ) 6 0 ( ) C 5 i ( e O y c i r i G o o G g h P e c r Y t e T a d e C r v r o i e t d a r ) ) t o g 1 e i ( ! L u d e : q W p 6 Y o - O 3 c D s @ O 3 I : D [ a y r s t a y c d e s b l e s s e o f l d h e f c o t g e t e n o e n d t c n e d f i v t e w e r e a e a e f h c e h t d s c h e n r i e t e . y u m a e o s o n l n h t n o o i c a i r s s o e n i s a a d e u n n l s n e i e d r e s a r n s r e c u a c s . t l c s e e . t o a m h c n s e u c s e o c e s r s y r n f e r e u r b n h o t e r f e s u a u r l c e c d c i m r e e c c e - o c u e o o o d w s c n s w e g g g n c n e u t e r o i n n e a r c e c t i i h h r r r e e u h h t t t c i u h e s t t a h c w s P t m a e e w c o m n m o y o w o i o s s n a i t e r e e n m n o a s s n h w a h n e C n p o k o C d o s r c t o h t n e h e e p r a w s . n h e a w s o h l e t y e a f s l a n s o t s t n A l a d s h e e h e o . b i e e i t c b t t c u p o s s e i g s i i n n r e e v e r d r a h l e p R b c n c o i h r i s r p e s r t e c c e h h — d e c e s D s e D l m T T e : - o r : a e : 1 u r c r e v n e D y t r e p o r P 1 6 0 i n c r e m e n t F i g u r e 6 . 8 : S c r e e n c a p t u r e o f t h e P r o p e r t y D e r i v e r u s e d t o s p e c i f y c o n s t r a i n t s f o r a n - - - - - - - @ s c o p e d ' i o i c e ( 3 ) é ) s p e c f i c a t i o n ( 2 ) e i e e r o i v a h e u S h t m ’ B E a d t l a m n v t r w a c m S 1 o M n . o m e d I N t 3 u i a - l t W s S l “ J E [ Q . Q - w a 1 6 1 F i g u r e 6 . 9 : S c r e e n c a p t u r e o f t h e P r o p e r t y I n s t a n t i a t o r i s t a O é i d ' a m a - d c s - d a t e i r l i o d e x m i c o m p u t e d D i m m e r V d u e d e s i r e d B r i o ‘ i t n e s s V a l i n i t i a l i z e d m m u a l M o d e m o t i a n D e t e c t e d c h A I L o c O K s e t B r i o l t n e s s V a i u e ' s e t o e s r e m r i g i t m s s v u i ' 4 . M o d e l A n a l y z e r T h e M o d e l A n a l y z e r i s u s e d t o m a n a g e a n d i n i t i a t e t h e a n a l y s i s o f a U M L m o d e l w i t h r e s p e c t t o p r o p e r t i e s a s s o c i a t e d w i t h t h e i n c r e m e n t s . T h e a n a l y s i s o r d e r o f p r o p e r t i e s i s s e l e c t e d s o t h a t t h e p r o p e r t i e s a s s o c i a t e d w i t h t h e m o s t r e c e n t i n c r e m e n t a r e a n a l y z e d fi r s t . S i n c e t h e s e p r o p e r t i e s h a v e n o t y e t b e e n s u c c e s s f u l l y a n a l y z e d , i t i s m o r e l i k e l y t h a t o n e o f t h e s e p r o p e r t i e s i s v i o l a t e d . A f t e r t h e p r o p e r t i e s o f t h e m o s t r e c e n t i n c r e m e n t s p e c i fi c a t i o n h a v e b e e n a n a l y z e d , t h e M o d e l A n a l y z e r p e r f o r m s t h e r e g r e s s i o n a n a l y s i s , i n w h i c h i t v e r i fi e s t h e m o d e l f o r a d h e r e n c e t o t h e p r o p e r t i e s o f a l l p r e v i o u s l y r e a l i z e d i n c r e m e n t s . A s a r e s u l t , t h e M o d e l A n a l y z e r w i l l d e t e c t a n y p r o p e r t i e s t h a t a r e n o t s a t i s fi e d , i n c l u d i n g t h o s e t h a t h a v e b e c o m e v i o l a t e d b y t h e m o s t r e c e n t m o d i fi c a t i o n s t o t h e m o d e l , i . e . , a r e g r e s s i o n e r r o r . A n a l y s i s o f a n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t y e n t a i l s t h r e e k e y s t e p s . F i r s t , t h e M o d e l A n a l y z e r p e r f o r m s a s y n t a x a n a l y s i s o f t h e i n s t a n t i a t e d n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t i e s . P r e v i o u s l y i n s t a n t i a t e d p r o p e r t i e s m a y h a v e b e c o m e s y n t a c t i c a l l y i n v a l i d w i t h r e s p e c t t o t h e c u r r e n t U M L m o d e l , s i n c e n a m e s o f U M L m o d e l e l e m e n t s m a y h a v e c h a n g e d , o r U M L m o d e l e l e m e n t s m a y h a v e b e e n d e l e t e d o r r e n a m e d i n t h e l a s t i t e r a t i o n s t e p . T h e d e v e l o p e r n e e d s t o c o r r e c t t h e s e e r r o r s b e f o r e t h e s e p r o p e r t i e s c a n b e a n a l y z e d . S e c o n d , t o i n i t i a t e t h e a n a l y s i s , t h e M o d e l A n a l y z e r m a p s t h e n a t u r a l l a n g u a g e p r o p - e r t y t o a f o r m a l r e p r e s e n t a t i o n t h a t c a n b e u n d e r s t o o d b y t h e t a r g e t e d f o r m a l a n a l y s i s t o o l . I n t h i s d i s s e r t a t i o n , t h e i 2 M A P t o o l s u i t e m a p s t h e n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t y t o a n L T L [ 1 4 1 ] i n s t a n c e o f t h e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s b y D w y e r e t a l . [ 6 2 ] o r a n i n s t a n c e o f t h e r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s ( p r e s e n t e d i n C h a p t e r 3 ) , w h e r e t h e r e s u l t i n g L T L o r M T L s p e c i f i c a t i o n c a n b e a n a l y z e d w i t h o u r t i m i n g - e x t e n d e d U M L f o r m a l i z a - t i o n f r a m e w o r k [ 1 1 7 ] . T h i r d , t h e M o d e l A n a l y z e r i n v o k e s t h e S p i n m o d e l c h e c k e r a n d p e r f o r m s t h e a n a l y s i s . A f t e r t h e a n a l y s i s c o m p l e t e s , t h e M o d e l A n a l y z e r p r o c e s s e s t h e r e s u l t s o f t h e a n a l y s i s t o o l . T h i s p r o c e s s i s r e p e a t e d u n t i l a l l p r o p e r t i e s o f a l l r e a l i z e d i n c r e m e n t s h a v e b e e n a n a l y z e d . I n c a s e v i o l a t i o n s a r e d e t e c t e d , t h e d e v e l o p e r c a n 1 6 2 v i s u a l i z e t h e e r r o r t r a c e s t h a t l e d t o t h e v i o l a t i o n s . I f t h e l i / [ o d e l A n a l y z e r d e t e r m i n e s t h a t t h e s y s t e m a d h e r e s t o a l l p r o p e r t i e s , t h e n t h e d e v e l o p e r c a n i n i t i a t e t h e r e a l - i z a t i o n o f t h e n e x t i n c r e m e n t . W h e n a l l i n c r e m e n t s h a v e b e e n b u i l t s u c c e s s f u l l y , t h e r e s u l t i s a U M L m o d e l t h a t a d h e r e s t o a l l p r o p e r t i e s s p e c i fi e d f o r t h e i n c r e m e n t s . T h e M o d e l A n a l y z e r u s e s s e v e r a l t e c h n i q u e s t o r e d u c e t h e t i m e n e e d e d t o p e r f o r m t h e a n a l y s e s . A n M D 5 h a s h [ 1 8 1 ] o f t h e X M I fi l e i s s t o r e d i n t h e a n a l y s i s r e s u l t s o f t h e n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t i e s . T h e r e f o r e , t h e M o d e l A n a l y z e r c a n a v o i d r e d u n d a n t a n a l y s i s o f p r o p e r t i e s t h a t h a v e b e e n a l r e a d y v e r i fi e d f o r a s y s t e m m o d e l . I f n o c h a n g e t o a m o d e l i s d e t e c t e d , t h e n p r e v i o u s l y o b t a i n e d a n a l y s i s r e s u l t s f o r t h e m o d e l a r e s t i l l v a l i d a n d t h e a n a l y s i s d o e s n o t n e e d t o b e r e p e a t e d . I n o r d e r t o r e d u c e t h e c o s t o f m o d e l c h e c k i n g , t h e M o d e l A n a l y z e r c a n p e r f o r m a n a u t o m a t e d a b s t r a c t i o n o f t h e f o r m a l m o d e l b e f o r e e x e c u t i n g t h e a n a l y s i s . S p e c i fi c a l l y , f o r m o d e l s n o t c o n t a i n i n g t i m i n g i n f o r m a t i o n , t h e M o d e l A n a l y z e r c a n p e r f o r m a p r o p e r t y - b a s e d s l i c i n g o f t h e f o r m a l s y s t e m m o d e l , w h e r e i t i n v o k e s t h e s l i c i n g a l g o r i t h m p r o v i d e d b y S p i n 2 a n d r e m o v e s c o n s t r u c t s i d e n t i fi e d a s r e d u n d a n t . S i n c e t h e s l i c i n g a l g o r i t h m b y S p i n m a y r e m o v e t i m i n g - r e l a t e d c o n s t r u c t s a n d c h a n g e t h e t i m i n g - b a s e d b e h a v i o r o f t h e m o d e l , t h e M o d e l A n a l y z e r d o e s n o t p e r f o r m t h e s l i c i n g f o r r e a l - t i m e m o d e l s . F i g u r e 6 . 1 0 c o n t a i n s a s c r e e n c a p t u r e o f t h e M o d e l A n a l y z e r i n t e r f a c e o f t h e i z M A P t o o l s u i t e . T h e “ U M L M o d e l ” p a n e l c o n t a i n s i n f o r m a t i o n a b o u t t h e X M I fi l e f o r a U M L m o d e l a n d t h e “ I n c r e m e n t s ” p a n e l c o n t a i n s a t r e e s t r u c t u r e o v e r v i e w i n g s p e c i f i e d i n c r e m e n t s w i t h t h e i r a s s o c i a t e d n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t i e s . T h e b a r a t t h e t o p o f t h e r i g h t s i d e c o n t a i n s i n f o r m a t i o n a b o u t t h e c u r r e n t s t a t u s o f t h e p r o j e c t , t h e n u m b e r o f r e a l i z e d i n c r e m e n t s , t o t a l n u m b e r o f i n s t a n t i a t e d p r o p e r t i e s , n u m b e r o f a n a l y z e d p r o p e r t i e s , a n d a n a l y s i s e r r o r s u n c o v e r e d . T h e p a n e l s “ M o d e l - c e n t r i c V i e w ” a n d “ I n c r e m e n t - c e n t r i c V i e w ” p r e s e n t t w o d i f - f e r e n t v i e w s o f t h e c u r r e n t p r o j e c t . “ M o d e l — c e n t r i c V i e w ” s h o w s w h a t i n c r e m e n t s 2 T h e s l i c i n g a l g o r i t h m o f S p i n i s s o u n d a n d c o m p l e t e w i t h r e s p e c t t o a n y p r o p e r t y s p e c i fi a b l e i n t e r m s o f L T L [ 1 0 3 ] . 1 6 3 l : | a w . u . n u a . M : n I e e h i t v ‘ a h ‘ e ‘ - - - B l a n n h t n e n e p m c C - L ' - - ' ‘ - . t i S t S a A h ' L t C . M n E o T ‘ ' ' e h Y t S : _ y 1 - ‘ a r c r a e c s i n t e i s - e . y l l r p a e - - . . r g U - ; d o o g m s r o m d u c d e d o m n s r o s f n m o s d f o , s e t a m t u s d n o m i & r m a t r e t n l r e s U y l l a u t n e v e n e h t . ) e l " , . l a w e n e r _ W - . . m _ . . . . - _ _ - . _ _ - _ . _ _ - _ . _ _ d . . . _ - S f b e o h l n G i p . o - . ' ; ‘ ‘ ‘ : m m 1 n a h e t v r i e d e i l p p ‘ t t a y e u l a v l a g y a a i l t e l g e l n l e r a a c . u l a n g u q t s t y e r r s m . n a t n a e e s e v v e z m v e e e n r w c l e n n n h o t a t l e e h e l i l t g r t n a h t m m u c e a g n u u r v l l l b i o s v a c r u e r a a t l v b e v v a c m r r i r t m g m e e e t o e y i l m m m a d n s m m a n d « m m l m r . o i i i o p a t t s t e i u e D D D D W S S D A : : : : O 0 . 0 e 3 4 6 0 ' ‘ ~ - “ ‘ . . - - - - m 3 1 m ' m 3 m — m l a r 3 E M H . c n t r y a o b u t t i . i a c e i e t l ’ F i g u r e 6 . 1 0 : M o d e l A n a l y z e r S c r e e n C a p t u r e 1 6 4 ‘ u t e m a t i c c o n t r o l n e c k N i e u i b i e O G l o b a l l y . i t i s a l w a y s t h e o n e t h a t l i t h e a u t o m a t i c m o d e i s a c t i v e a n d u s e r p r e s e n c e i s d e t e c t e d . t h e n e v e n t u a l l y t h e b r i g h h e , e v e r i n a u t o m a t i c a n d m a n u a l a t t h e s a m e t i m e G l o b a l l y . i t i s h e v e r t h e c a s e t h a t t h e s y s t e m k i c u n d I n m a n u a l a n d a u t o m a t i c m o d e s i m u l t a n e o u s l y . G l o b a l l y . i t I s n e v e r t h e c . . . “ ' “ “ ‘ " a m i n o l e v e l c o r r e c t I n m a n u a l G l o b a l l y . i t i s a l v r a y s t h e c a s e t h a t l i t h e s y s t e m i s i n m a n u a l m o d e . h e n e v e n t u a l l y h e w a r n i n g I m l l u s t a c c o r d i n g l y . G l o b a l l y . i t I s s h a y : t h e u n i t h a t l : W a r n i n g l e v e l c o r r e c t I n m a n u a l D i m m e r s s t t o m a d m u m i n m a n u a l m o d e 3 - m e : o m c r r a u i e L " . A l a u l t ' r s r e p o r t e d a m n e w s : F a l i s a t e m o d e P o w e r e t h e n s h u t d o v m i n i t i a t e d ' 0 D i m m e r t u r n e r l o i l o n s h u t d e v a t _ S h u t o c v r n o n t t h e n e v e n t u a l l y h a v e b e e n r e a l i z e d f o r a m o d e l t h u s f a r a n d t h e i n s t a n t i a t e d p r o p e r t i e s o f t h e i n - c r e m e n t s , w h i l e t h e “ I n c r e m e n t - c e n t r i c V i e w ” s h o w s f o r e a c h i n c r e m e n t i t s n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t i e s w i t h f r e e - f r o m t e x t a n d b o o l e a n p r o p o s i t i o n s s i d e — b y - s i d e . S t a - t u s a n d a n a l y s i s r e s u l t s o f t h e p r o p e r t i e s a r e d e n o t e d b y c o l o r s a n d s y m b o l s , w h e r e “ X ” i n d i c a t e s t h e p r o p e r t y i s n o t i n s t a n t i a t e d , “ ? ” i n d i c a t e s d e p i c t s a n i n s t a n t i a t e d p r o p e r t y t h a t h a s n o t b e e n a n a l y z e d y e t , r e d i n d i c a t e s a v i o l a t i o n o f t h e p r o p e r t y w a s f o u n d , y e l l o w i n d i c a t e s a n e r r o r , s u c h a s a s y n t a x e r r o r , a n d g r e e n s h o w s t h a t t h e m o d e l w a s a n a l y z e d a n d a d h e r e s t o t h e p r o p e r t y . C o n t e x t m e n u s p o p u p w h e n r i g h t - c l i c k i n g a n e l e m e n t , t h u s e n a b l i n g a d e v e l o p e r t o p e r f o r m c o n t e x t - s p e c i f i c a c t i v i t i e s . F o r e x a m p l e , w h e n r i g h t - c l i c k i n g a n i n s t a n t i a t e d p r o p e r t y , f o u r d i f f e r e n t o p t i o n s a r e o f f e r e d b y t h e i 2 M A P t o o l s u i t e : 1 . ( R e ) I n s t a n t i a t e P r o p e r t y : U s e d f o r t h e i n i t i a l o r r e p e a t e d i n s t a n t i a t i o n o f a n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t y . 2 . V i s u a l i z e V i o l a t i o n : T h i s m e n u i t e m i s o n l y e n a b l e d w h e n a . c o u n t e r e x a m p l e i s u n c o v e r e d b y t h e f o r m a l a n a l y s i s . T h e d e v e l o p e r c a n t h e n d i s p l a y a s e q u e n c e d i a g r a m - l i k e v i s u a l i z a t i o n o f t h e v i o l a t i o n t r a c e . A p o s s i b l e e x t e n s i o n t o t h e i 2 M A P t o o l s u i t e w o u l d a l l o w i t t o d i r e c t l y u t i l i z e t h e a d v a n c e d v i s u a l i z a t i o n c a p a b i l i t i e s p r o v i d e d b y T h e s e u s [ 8 5 ] . 3 . D e t a i l s : D i s p l a y s d e t a i l s o f t h e c o m p l e t e d a n a l y s i s , s u c h a s t h e n u m b e r o f v i s i t e d s t a t e s a n d t h e r e q u i r e d a n a l y s i s t i m e . 4 . A n a l y z e T h i s P r o p e r t y : A n a n a l y s i s r u n o f o n l y t h e s e l e c t e d p r o p e r t y i s e x e c u t e d . T h i s f u n c t i o n e n a b l e s a d e v e l o p e r t o d e t e r m i n e w h e t h e r a r e c e n t p r o p e r t y r e fi n e m e n t o r m o d e l m o d i f i c a t i o n h a s c o r r e c t e d t h e e r r o r , W i t h o u t h a v i n g t o p e r f o r m t h e c o m p l e t e r e g r e s s i o n a n a l y s i s o f a l l p r o p e r t i e s . T h e “ I n s t a n t i a t i o n V i e w ” p a n e l s h o w s h o w t h e f r e e - f o r m n a t u r a l l a n g u a g e t e x t i n t h e p l a c e h o l d e r s o f a p r o p e r t y t e m p l a t e w a s r e p l a c e d w i t h b o o l e a n p r o p o s i t i o n s c o n t a i n i n g 1 6 5 U M L m o d e l e l e m e n t s . F i n a l l y , t h e “ A n a l y s i s ” p a n e l c o n t a i n s c o n t r o l s t o i n i t i a t e t h e a n a l y s i s o f t h e p r o p e r t i e s . T h e “ A n a l y z e M o s t R e c e n t I n c r e m e n t ” b u t t o n p e r f o r m s t h e a n a l y s i s o f a l l p r o p e r t i e s w i t h n o c u r r e n t a n a l y s i s r e s u l t t h a t a r e a s s o c i a t e d w i t h t h e m o s t r e c e n t l y r e a l i z e d i n c r e m e n t . T h e “ A n a l y z e A l l I n c r e m e n t s ” b u t t o n a n a l y z e s t h e p r o p e r t i e s w i t h n o c u r r e n t a n a l y s i s r e s u l t o f t h e m o s t r e c e n t a s w e l l a s p r e v i o u s l y r e a l i z e d i n c r e m e n t s . F i n a l l y , t h e “ C l e a r A n a l y s i s R e s u l t s ” b u t t o n c l e a r s a l l a n a l y s i s r e s u l t s , e . g . , t o e n a b l e a d e v e l o p e r t o r e p e a t a l l a n a l y s e s a f t e r t h e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s y s t e m w a s m o d i f i e d . T h e p r o g r e s s b a r i n t h e p a n e l d e p i c t s h o w m u c h o f t h e o v e r a l l a n a l y s i s h a s b e e n c o m p l e t e d . 6 . 3 V a l i d a t i o n : A d a p t i v e L i g h t C o n t r o l S y s t e m T h i s s e c t i o n i l l u s t r a t e s t h e c a p a b i l i t i e s o f i 2 M A P a n d i t s s u p p o r t i n g t o o l s i n t e r m s o f t h e m o d e l i n g a n d a n a l y s i s o f a n a d a p t i v e l i g h t c o n t r o l s y s t e m ( A L C S ) . 6 . 3 . 1 S y s t e m D e s c r i p t i o n T h e A L C S a t t e m p t s t o a c h i e v e a u s e r - s e l e c t e d b r i g h t n e s s i n a s i n g l e r o o m . T h e u s e r c a n s e l e c t a d e s i r e d b r i g h t n e s s v a l u e b e t w e e n 0 a n d 1 0 0 0 l u x , a n d t h e s y s t e m t h e n a t t e m p t s t o m a i n t a i n t h i s b r i g h t n e s s l e v e l . I n o r d e r t o a c h i e v e t h i s g o a l , t h e s y s t e m i s e q u i p p e d w i t h a b r i g h t n e s s s e n s o r t h a t m e a s u r e s t h e b r i g h t n e s s i n t h e r o o m ; a n d s h o u l d t h e b r i g h t n e s s b e i n s u f fi c i e n t , t h e s y s t e m c a n a c t i v a t e a d i m m e r t o a c h i e v e t h e d e s i r e d b r i g h t n e s s l e v e l . T h e s y s t e m i s a l s o e q u i p p e d w i t h a m o t i o n s e n s o r . U s i n g t h e m o t i o n s e n s o r , t h e s y s t e m c a n d e t e r m i n e w h e t h e r t h e c o n t r o l l e d r o o m i s o c c u p i e d . I f t h e r o o m i s v a c a n t , t h e n t h e c o n t r o l l e r w i l l t u r n o f f t h e l i g h t a f t e r a t i m e o u t p e r i o d . I n a d d i t i o n t o t h e a u t o m a t i c m o d e , t h e c o n t r o l l e r a l s o o f f e r s a m a n u a l m o d e . W h e n a u s e r a c t i v a t e s t h e m a n u a l m o d e , t h e c o n t r o l l e r w i l l s e t t h e d i m m e r t o t h e m a x i m u m v a l u e f o r a p e r i o d o f t i m e , a n d t h e n s w i t c h b a c k t o a u t o m a t i c m o d e . S e l f - 1 6 6 d i a g n o s t i c c a p a b i l i t i e s a r e a l s o o f f e r e d b y t h e s y s t e m ; w h e n f a u l t s a r e d e t e c t e d , t h e n t h e A L C S i s a u t o m a t i c a l l y t u r n e d o f f . T h e A L C S i s r e q u i r e d t o b e a f a i l s a f e s y s t e m , m e a n i n g t h a t t h e s y s t e m s h o u l d g u a r a n t e e t h e s a f e t y o f i t s e n v i r o n m e n t e v e n i n t h e p r e s e n c e o f f a u l t s , e . g . , b y k e e p i n g i t s c o n t r o l l e d v a l u e s i n s a f e r a n g e s . T h e r e f o r e , t h e A L C S p e r f o r m s a s h u t d o w n u p o n d e t e c t i o n o f f a u l t s . I n s u m m a r y , t h e A L C S m u s t a d h e r e t o t h e f o l l o w i n g f o u r b a s i c r e q u i r e m e n t s : R 1 S u f f i c i e n t b r i g h t n e s s : W h e n a p e r s o n o c c u p i e s t h e r o o m ( d e t e r m i n e d b y a m o - t i o n s e n s o r ) , t h e s y s t e m m u s t r e g u l a t e t h e b r i g h t n e s s . S p e c i fi c a l l y , i f t h e b r i g h t - n e s s i n t h e r o o m i s f o u n d t o b e i n s u f fi c i e n t , t h e s y s t e m m u s t a c t i v a t e a d i m m e r t o a c h i e v e a u s e r - s p e c i f i e d b r i g h t n e s s l e v e l . R 2 U s e o f a m b i e n t l i g h t : T o a c h i e v e t h e r e q u i r e d b r i g h t n e s s l e v e l , a m b i e n t d a y - l i g h t m u s t b e u s e d t o m i n i m i z e p o w e r c o n s u m p t i o n . F o r e x a m p l e , i f t h e u s e r d e s i r e s a b r i g h t n e s s o f 6 0 0 l u x a n d t h e s y s t e m m e a s u r e s a b r i g h t n e s s o f 4 0 0 l u x i n t h e r o o m , t h e n t h e A L C S a c t i v a t e s t h e d i m m e r t o o b t a i n t h e r e m a i n i n g 2 0 0 l u x o f b r i g h t n e s s . R 3 M a n u a l s e r v i c e : T h e l i g h t c a n b e m a n u a l l y a c t i v a t e d b y t h e u s e r . I n t h i s c a s e , t h e s y s t e m s e t s t h e d i m m e r t o t h e m a x i m u m v a l u e f o r a p e r i o d o f t i m e , b e f o r e r e e n t e r i n g t h e a u t o m a t i c m o d e . I f t h e u s e r a c t i v a t e s t h e m a n u a l m o d e w h e n t h e d i m m e r i s a c t i v e , t h e n t h e s y s t e m m u s t t u r n o f f t h e d i m m e r . R 4 R e l i a b i l i t y : T h e A L C S m u s t c o n t i n u o u s l y m o n i t o r f o r s y s t e m m a l f u n c t i o n s . I f a m a l f u n c t i o n i s d e t e c t e d , t h e n t h e A L C S m u s t b e t u r n e d o f f a n d r e g u l a r , n o n - a u t o m a t i c f u n c t i o n a l i t y r e m a i n s t h r o u g h a b y p a s s s w i t c h . 6 . 3 . 2 P l a n n i n g I n t h e p l a n n i n g p h a s e , t h e d e v e l o p e r c r e a t e s d e s c r i p t i o n s o f t h e i n c r e m e n t s a n d a g e n e r a l i n c r e m e n t r e a l i z a t i o n o r d e r . S u b s e q u e n t l y , t h e o r d e r a n d t h e i n c r e m e n t 1 6 7 d e s c r i p t i o n s m a y b e r e fi n e d a n d e x t e n d e d i n e v e r y i t e r a t i o n o f i 2 M A P t o c o n s t r u c t t h e A L C S s y s t e m m o d e l . I n t h i s p a r t i c u l a r c a s e s t u d y , t h e d e v e l o p e r d e c i d e s t o fi r s t m o d e l t h e b a s i c s e n s o r a n d a c t u a t o r f u n c t i o n a l i t i e s , t h e n r e a l i z e t h e a u t o m a t i c a n d m a n u a l c o n t r o l s , a n d fi n a l l y i n c l u d e f a u l t - h a n d l i n g c a p a b i l i t i e s f o r t h e A L C S . A c c o r d i n g l y , t h e i n c r e m e n t s a r e i d e n t i f i e d a n d o r d e r e d a c c o r d i n g t o t h e a f o r e m e n t i o n e d d e c i s i o n s . F i g u r e 6 . 1 1 o v e r v i e w s t h e i n c r e m e n t s i n t h e i r s e l e c t e d r e a l i z a t i o n o r d e r . S u b s e q u e n t l y , t h e n a m e o f a n i n c r e m e n t w i l l b e p r e fi x e d w i t h i t s p o s i t i o n i n t h e r e a l i z a t i o n o r d e r ( e . g . , 6 . A u t o m a t i c C o n t r o l ) . F o r e a c h i n c r e m e n t , a s h o r t d e s c r i p t i o n i s g i v e n a n d t h e n u m b e r o f c o n s t r a i n t s a s s o c i a t e d w i t h t h e i n c r e m e n t i s d e n o t e d . T h e c o m p l e t e d e s c r i p t i o n s o f t h e i n c r e m e n t 6 . A u t o m a t i c c o n t r o l c a n b e f o u n d i n F i g u r e 6 . 1 2 a n d t h e c o m p l e t e d e s c r i p t i o n o f i n c r e m e n t 7 . M a n u a l c o n t r o l c a n b e f o u n d i n F i g u r e 6 . 1 3 . T h e d e s c r i p t i o n o f t h e r e m a i n i n g i n c r e m e n t s c a n b e f o u n d i n F i g u r e s D 1 , D 2 , D . 3 , D . 4 , D . 5 , D . 6 , a n d D 7 i n A p p e n d i x D . I n a l l c a s e s , t h e d e v e l o p e r u s e d t h e i Z M A P t o o l s u i t e t o s p e c i f y t h e i n c r e m e n t s , i n c l u d i n g t h e i r c o n s t r a i n t s i n t e r m s o f s t r u c t u r e d n a t u r a l l a n g u a g e . 6 . 3 . 3 M o d e l i n g I n t h e m o d e l i n g p h a s e o f e v e r y i t e r a t i o n , U M L e l e m e n t s a r e a d d e d t o o r m o d i fi e d i n t h e U M L m o d e l t o i n c r e m e n t a l l y c o n s t r u c t t h e A L C S s y s t e m m o d e l . T o g u i d e t h e c r e a t i o n o f s t r u c t u r a l a n d b e h a v i o r a l U M L d i a g r a m s f o r t h e A L C S , w e h a v e a p p l i e d t h e f o l l o w i n g o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s : S t r u c t u r a l p a t t e r n s . W e a p p l i e d t h e f o l l o w i n g s t r u c t u r a l o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s t o t h e A L C S : C o n t r o l l e r D e c o m p o s e ( 3 1 3 ) p a t t e r n : T h e C o n t r o l l e r D e c o m p o s e ( 3 1 3 ) p a t t e r n i s a p p l i e d t o t h e A L C S a t t h e b e g i n n i n g o f i n c r e m e n t 1 . M e a s u r e b r i g h t n e s s i n o r d e r t o d e c o m p o s e t h e s y s t e m i n t o v a r i o u s c o m p o n e n t s a c c o r d i n g t o t h e i r 1 6 8 1 . M e a s u r e b r i g h t n e s s : 3 c o n s t r a i n t s T h e s y s t e m m e a s u r e s t h e a m o u n t o f l i g h t i n t h e r o o m . 2 . D e t e c t m o t i o n : 1 c o n s t r a i n t T h e s y s t e m d e t e c t s t h e p r e s e n c e o f a u s e r i n t h e r o o m . 3 . S e t d i m m e r v a l u e : 3 c o n s t r a i n t s T h e s y s t e m c o n t r o l s t h e v a l u e o f t h e d i m m e r . 4 . S e t d e s i r e d b r i g h t n e s s : 1 c o n s t r a i n t T h e u s e r c a n i n p u t a d e s i r e d b r i g h t n e s s v a l u e i n t o t h e s y s t e m . . D i s p l a y s t a t u s i n f o r m a t i o n : 1 c o n s t r a i n t D i s p l a y i n f o r m a t i o n o n t h e c u r r e n t o p e r a t i o n a l s t a t u s o f t h e s y s - t e m . C 3 1 6 . A u t o m a t i c c o n t r o l : 5 c o n s t r a i n t s T h e s y s t e m c o n t r o l s t h e d i m m e r i n t h e r o o m , a d j u s t i n g t h e b r i g h t - n e s s t o t h e u s e r - d e s i r e d l e v e l . 7 . M a n u a l c o n t r o l : 3 c o n s t r a i n t s I f a u s e r a c t i v a t e s t h e m a n u a l c o n t r o l , t h e n t h e s y s t e m s e t s t h e d i m m e r t o i t s m a x i m u m v a l u e . A f t e r a t i m e o u t p e r i o d , t h e s y s t e m r e v e r t s t o t h e a u t o m a t i c c o n t r o l m o d e . 8 . D e t e c t f a u l t s : 1 c o n s t r a i n t T h e s y s t e m d e t e c t s t h e o c c u r r e n c e o f f a u l t s . 9 . F a i l s a f e b e h a v i o r : 3 c o n s t r a i n t s U p o n t h e o c c u r r e n c e o f a f a u l t , t h e s y s t e m p e r f o r m s a n e m e r g e n c y s h u t d o w n . I n e m e r g e n c y s h u t d o w n , t h e s y s t e m t u r n s t h e d i m m e r o f f a n d t r a n s i t i o n s t o t h e p o w e r o f f s t a t e . T h e l i g h t i n t h e r o o m c a n t h e n b e c o n t r o l l e d m a n u a l l y u s i n g a b y p a s s s w i t c h . F i g u r e 6 . 1 1 : S e q u e n c e o f i n c r e m e n t s f o r c o n s t r u c t i n g t h e A L C S m o d e l 1 6 9 I n c r e m e n t n u m b e r : 6 I n c r e m e n t n a m e : A u t o m a t i c c o n t r o l C r o s s r e f e r e n c e s : R 1 S u f f i c i e n t b r i g h t n e s s , R 2 U s e o f a m b i e n t l i g h t 0 A p a t t e r n s : C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n D e s c r i p t i o n : B a s e d o n t h e m e a s u r e d b r i g h t n e s s a n d w h e t h e r u s e r p r e s e n c e h a s b e e n d e t e c t e d i n t h e r o o m , t h e s y s t e m c o m p u t e s t h e d i m m e r s e t t i n g r e - q u i r e d t o a c h i e v e t h e d e s i r e d b r i g h t n e s s l e v e l i n t h e r o o m a n d s e t s t h e d i m e r a c c o r d i n g l y . C o n s t r a i n t s : 1 ) 3 ) 4 ) 5 ) I n t h e a b s e n c e o f a f a u l t , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e a u t o m a t i c m o d e i s a c t i v e a n d u s e r p r e s e n c e i s d e t e c t e d , t h e n e v e n t u - a l l y t h e b r i g h t n e s s i s r e g u l a t e d , o r t h e a m b i e n t b r i g h t n e s s e x c e e d s t h e d e s i r e d b r i L h t n e s s v a l u e a n d t h e d i m m e r i s t u r n e d o f f . G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f Q 3 s y s t e m i s i n a u t o m a t i c m o d e , t h e n e v e n t u a l l y t h e w a r n i n g l e v e l i s s e t a c c o r d i n g l y . I n t h e a b s e n c e o f a f a u l t , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a l l s e n s o r s a n d a c t u a t o r s a r e o p e r a t i o n a l , t h e n e v e n t u a l l y t h e s y s t e m i n i t i a l i z e s s u c c e s s f u l l y . G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h _ e i n i t i a l i z a t i o n h a s f a i l e d a n d a u t o m a t i c m o d e i s e n t e r e d . G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t m s e n s o r o r a c t u a t o r i s n o t o p e r a t i o n a l , b u t t h e i n i t i a l i z a t i o n s u c c e e d s . F i g u r e 6 . 1 2 : I n c r e m e n t 6 . A u t o m a t i c c o n t r o l o f t h e A L C S 1 7 0 I n c r e m e n t n u m b e r : 7 I n c r e m e n t n a m e : M a n u a l c o n t r o l C r o s s r e f e r e n c e s : R 3 M a n u a l s e r v i c e 0 A p a t t e r n s : C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n D e s c r i p t i o n : A u s e r c a n m a n u a l l y t u r n o n t h e l i g h t s i n a r o o m . I n t h i s c a s e , t h e s y s t e m s e t s t h e d i m m e r t o t h e m a x i m u m l e v e l f o r a s p e c i fi c a m o u n t o f t i m e . U p o n p a s s a g e o f t h i s a m o u n t o f t i m e , t h e s y s t e m r e v e r t s t o t h e a u t o m a t i c c o n t r o l m o d e . C o n s t r a i n t s : 1 ) I n t h e a b s e n c e o f a f a u l t , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f m a n u a l c o n t r o l i s a c t i v a t e d , t h e n e v e n - t u a l l y t h e d i m m e r s e t t o i t s m a x i m u m v a l u e . 2 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h _ e s y s t e m i s i n m a n u a l m o d e , t h e n e v e n t u a l l y t h e w a r n i n g l e v e l i s s e t a c c o r d i n g l y . 3 ) G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h e s y s t e m i s i n d i c a t i n g b e i n g i n m a n u a l a n d a u t o m a t i c m o d e s i m u l t a n e o u s l y . F i g u r e 6 . 1 3 : I n c r e m e n t 7 . M a n u a l c o n t r o l o f t h e A L C S r e s p o n s i b i l i t i e s . W i t h t h e a p p l i c a t i o n o f t h e p a t t e r n , t h e f o l l o w i n g b a s i c c o m - p o n e n t s f o r t h e s y s t e m a r e i d e n t i fi e d : C o m p u t i n g c o m p o n e n t : T h e A L C S i s a c e n t r a l i z e d e m b e d d e d s y s t e m , s o a c e n t r a l i z e d c o m p u t i n g c o m p o n e n t i s u s e d . S e n s o r s : A s e n s o r i s r e q u i r e d t o m e a s u r e t h e c u r r e n t b r i g h t n e s s l e v e l i n t h e r o o m . I n a d d i t i o n , t h e A L C S n e e d s a s e n s o r t o d e t e r m i n e w h e t h e r a p e r s o n i s o c c u p y i n g t h e r o o m . A c t u a t o r s : T h e A C L S n e e d s t o c o n t r o l t h e b r i g h t n e s s o f t h e l a m p s i n t h e r o o m u s i n g a d i m m e r . U s e r i n t e r f a c e : A u s e r i n t e r f a c e p r o v i d e s s t a t u s i n f o r m a t i o n t o t h e u s e r a n d p r o v i d e s a m e a n s t o t h e u s e r t o i n p u t t h e d e s i r e d b r i g h t n e s s l e v e l . 1 7 1 2 2 : 2 1 : : t e I l s l s i s P B S M S a o e o e s o n t n i e v a o e n r o o n r I s e s t s n h n i g v e o e r r s s n o e r s t P a I S n e B r i S g e f A A c c I D t t n i o I t u u m f g a a m t t a e r r o o r r S u b s e q u e n t l y , t h e i d e n t i f i e d c o m p o n e n t s a r e r e f i n e d b y t h e a p p l i c a t i o n o f a d d i - t i o n a l o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s . A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) p a t t e r n : T o f u r t h e r r e fi n e t h e s e n s o r s a n d a c t u a t o r s o f t h e A L C S a s c a p t u r e d b y t h e C o n t r o l l e r D e c o m p o s e ( 3 1 3 ) p a t t e r n , w e a p p l i e d t h e A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) p a t t e r n i n t h e i n c r e m e n t s 1 . M e a s u r e b r i g h t n e s s , 2 . D e t e c t m o t i o n , a n d 3 . S e t d i m m e r v a l u e . I n i n c r e m e n t 1 . M e a s u r e b r i g h t n e s s , t h e c l a s s B r i g h t n e s s S e n s o r ( a p a s s i v e i n t e g e r s e n s o r ) i s a d d e d t o t h e m o d e l w i t h t h e c o r r e s p o n d i n g s t a t e d i a g r a m . F o r i n c r e m e n t 2 . D e t e c t m o t i o n , t h e c l a s s M o t i o n S e n s o r ( a p a s s i v e b o o l e a n s e n s o r ) w i t h i t s c o r r e s p o n d i n g s t a t e d i a g r a m i s a d d e d t o t h e m o d e l . F i n a l l y , i n i n c r e m e n t 3 . S e t d i m m e r v a l u e , t h e c l a s s D i m m e r ( a n i n t e g e r a c t u a t o r ) w i t h i t s c o r r e s p o n d i n g s t a t e m a c h i n e i s a d d e d t o t h e m o d e l . F i g u r e 6 . 1 4 s h o w s t h e c l a s s h i e r a r c h y i m p o s e d b y t h e A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n o n t h e a c t u a t o r s a n d s e n s o r s o f t h e A L C S i n t h e fi r s t t h r e e i n c r e m e n t s . F i g u r e 6 . 1 4 : H i e r a r c h y o f a c t u a t o r s a n d s e n s o r s i n t h e A L C S 1 7 2 B e h a v i o r a l p a t t e r n s . W e a p p l i e d t h e f o l l o w i n g b e h a v i o r a l o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s t o t h e A L C S : C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) p a t t e r n : T h e s y s t e m r e q u i r e m e n t s i n d i c a t e t h a t t h e A L C S r e q u i r e s s e v e r a l o p e r a t i o n a l m o d e s . T h e r e f o r e , w e a p p l i e d t h e C o m - p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) p a t t e r n t o t h e A L C S i n t h e i n c r e m e n t s 6 . A u t o m a t i c c o n t r o l a n d 7 . M a n u a l c o n t r o l , w h e n t h e c o r e f u n c t i o n a l i t y o f t h e s y s t e m i s r e a l i z e d . T h e a p p l i c a t i o n o f t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n l e a d t o a . r e fi n e m e n t o f t h e s t a t e d i a g r a m a s s o c i a t e d w i t h t h e C o m p u t - i n g C o m p o n e n t c l a s s . T h e g e n e r a l o p e r a t i o n a l m o d e s i d e n t i fi e d a c c o r d i n g t o t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n a r e : P o w e r o fl , I n i t i a l i z e , a n d N o r m a l b e h a v i o r . S u b s e q u e n t l y , t h e N o r m a l b e h a v i o r m o d e i s r e fi n e d i n t o s e v e r a l c o m p l e x s t a t e s . F o r i n c r e m e n t 6 . A u t o m a t i c c o n t r o l , a c o m p l e x s t a t e A u t o m a t i c c o n t r o l i s a d d e d t o t h e N o r m a l b e h a v i o r s t a t e t o r e a l i z e t h e a u t o m a t i c c o n t r o l m e c h a n i s m , i n w h i c h t h e A L C S a u t o m a t i c a l l y m a i n t a i n s t h e d e s i r e d b r i g h t n e s s i n t h e r o o m . I n t h e r e a l i z a t i o n o f 7 . M a n u a l c o n t r o l , a c o m p l e x s t a t e M a n u a l c o n t r o l i s a d d e d t o t h e N o r m a l b e h a v i o r s t a t e t o r e a l i z e t h e m a n u a l c o n t r o l f u n c t i o n a l i t y o f t h e A L C S , w h e r e t h e s y s t e m s e t s t h e d i m m e r t o t h e m a x i m u m v a l u e u p o n a u s e r r e q u e s t . D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) p a t t e r n : T h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t o f t h e A L C S n e e d s t o b e m o n i t o r e d a n d c o r r e c t i v e a c t i o n s i n i t i a t e d , i f n e e d e d . T h e r e f o r e , w e a p p l i e d t h e D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n t o t h e s y s t e m i n i n c r e m e n t 8 . D e t e c t f a u l t s . T h e a p p l i c a t i o n o f t h e D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) p a t t e r n l e a d t o t h e a d d i t i o n o f t h e D e t e c t o r a n d L o c a l F a u l t H a n d l e r c l a s s e s w i t h t h e i r c o r r e s p o n d i n g s t a t e d i a g r a m s t o t h e s y s t e m m o d e l . T h e D e t e c t o r m o n i t o r s t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t . U p o n d e t e c t i n g a n e r r o r s t a t e , t h e D e t e c t o r n o t i f i e s t h e L o c a l F a u l t H a n d l e r o f t h e f a u l t . C o r r e c t i v e c a p a b i l i t i e s a r e m o d e l e d i n a C o r - r e c t o r , w h i c h a r e u s e d b y t h e A L C S t o c o r r e c t d e t e c t e d f a u l t s . T h e C o r r e c t o r 1 7 3 c l a s s i s a d d e d t o t h e m o d e l d u r i n g t h e r e a l i z a t i o n o f i n c r e m e n t 9 . F a i l s a f e b e h a v i o r . F a u l t H a n d l e r ( 3 4 1 ) p a t t e r n : T o a d d f a u l t h a n d l i n g c a p a b i l i t i e s t o t h e A L C S , w e a p p l i e d t h e F a u l t H a n d l e r ( 3 4 1 ) p a t t e r n i n i n c r e m e n t 9 . F a i l s a f e b e h a v i o r . T h e a p p l i c a t i o n o f t h e F a u l t H a n d l e r ( 3 4 1 ) p a t t e r n l e a d t o t h e a d d i t i o n o f a c l a s s G I o b a l F a u l t H a n d l e r w i t h i t s a s s o c i a t e d s t a t e d i a g r a m . T h e G I o b a l F a u l t H a n d l e r a c t i v a t e s t h e C o r r e c t o r w h e n f a u l t s h a v e b e e n r e p o r t e d . T h e C o r r e c t o r t h e n i n i t i a t e s a n e m e r g e n c y s h u t d o w n o f t h e A L C S . N 0 o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s w e r e a p p l i e d i n i n c r e m e n t 4 . S e t d e s i r e d b r i g h t n e s s a n d 5 . D i s p l a y s t a t u s i n f o r m a t i o n , i n w h i c h t h e U s e r l n t e r f a c e c l a s s w i t h i t s c o r r e - s p o n d i n g s t a t e d i a g r a m w a s a d d e d t o t h e s y s t e m m o d e l . A l t h o u g h t h e U s e r I n t e r f a c e ( 1 0 8 ) p a t t e r n w o u l d b e a p p l i c a b l e i n t h e s e i t e r a t i o n s , t h e d e v e l o p e r d e t e r m i n e d t h a t t h e fl e x i b i l i t y t h e p a t t e r n s p r o v i d e s i s n o t n e c e s s a r y i n t h e A L C S s y s t e m m o d e l a n d w o u l d u n n e c e s s a r i l y a d d c o m p l e x i t y t o t h e s y s t e m m o d e l . F i g u r e 6 . 1 5 s h o w s t h e r e - s u l t i n g c l a s s d i a g r a m f o r t h e a d a p t i v e l i g h t c o n t r o l s y s t e m a f t e r a l l i n c r e m e n t s h a v e b e e n r e a l i z e d u s i n g i 2 M A P . I n t h e fi n a l m o d e l , t h e B r i g h t n e s s S e n s o r a n d M o t i o n S e n - s o r a r e u s e d b y t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t t o d e t e r m i n e t h e c u r r e n t b r i g h t n e s s i n t h e r o o m . I n t u r n , t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t c o n t r o l s t h e D i m m e r t o a c h i e v e t h e d e s i r e d b r i g h t n e s s l e v e l . T h e U s e r l n t e r f a c e d i s p l a y s t h e c u r r e n t s y s t e m s t a t u s t o t h e u s e r a n d p r o v i d e s a m e a n s t o s e l e c t a d e s i r e d b r i g h t n e s s l e v e l . F i n a l l y , t h e D e t e c t o r m o n i - t o r s t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t f o r f a u l t s , w h i c h a r e r e p o r t e d t o t h e L o c a l F a u l t H a n d l e r . T h e L o c a l F a u l t H a n d l e r r e p o r t s t h e o c c u r r e n c e o f f a u l t s t o t h e G l o b a l F a u l t H a n d e r , w h i c h c o n t r o l s t h e a c t i v a t i o n o f t h e C o r r e c t o r . T h e C o r r e c t o r p r o v i d e s f a u l t c o r r e c t i o n c a p a - b i l i t i e s f o r t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t , i . e . , p e r f o r m i n g a n e m e r g e n c y s h u t d o w n o f t h e A L C S . 1 7 4 L o c a l I 1 1 G l o b a l F a u l t H a n d l e r I i e p o n s m F a u l t H a n d l e r A W ' 1 r e p o r t s t o c o n t r o l s 1 I - 1 \ l / D e t e c t o r C o r r e c t o r 1 , 1 m o n i t o r s 1 c o r r e c t s 1 r e a d s 1 U s e r l n t e r f a c e l l a b o r a t g o m p u t i n g v a l u e M o t l o n S e n s o r 1 o m p o n e n t f r o m T s e t s r e a d s 1 v a l u e s v a l u e s 1 0 f f r o m 1 \ V B r i g h t n e s s r e a d s D i m m e r S e n s o r e n v i r o n m e n t a l , v a l u e s I 1 f r o m 1 r e a d s e n v i r o n m e n t a l v a l u e s f r o m 1 . \ I I 1 1 a f f e c t : > l E n v i r o n m e n t F i g u r e 6 . 1 5 : U M L c l a s s d i a g r a m o f t h e A L C S 6 . 3 . 4 A n a l y s i s I n t h e a n a l y s i s p h a s e o f a n i t e r a t i o n , t h e P r o p e r t y I n s t a n t i a t o r i s u s e d t o i n s t a n - t i a t e t h e p l a c e h o l d e r s i n t h e n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t i e s w i t h b o o l e a n p r o p o s i t i o n s c o n t a i n i n g U M L m o d e l e l e m e n t s a n d t h e a n a l y s i s o f t h e p r o p e r t i e s i s e x e c u t e d . F o r e x a m p l e , t h e d e v e l o p e r n e e d s t o i n s t a n t i a t e P r o p e r t y 1 ) i n t h e “ C o n s t r a i n t s ” fi e l d o f i n c r e m e n t 6 . A u t o m a t i c c o n t r o l i n F i g u r e 6 . 1 2 : I n t h e a b s e n c e o f a f a u l t , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e a u t o m a t i c m o d e i s a c t i v e a n d u s e r p r e s e n c e i s d e t e c t e d , t h e n e v e n t u a l l y t h e b r i g h t n e s s i s r e g u l a t e d , o r t h e a m b i e n t b r i g h t n e s s e x c e e d s t h e d e s i r e d b r i g h t n e s s v a l u e a n d t h e d i m m e r i s t u r n e d o f f . ( 6 . 8 ) U s i n g t h e P r o p e r t y I n s t a n t i a t o r c o m p o n e n t , p r o p o s i t i o n s o n t h e U M L e l e m e n t s a r e c r e a t e d t o c a p t u r e t h e n a t u r a l l a n g u a g e d e s c r i p t i o n s i n a f o r m a l l y a n a l y z a b l e m a n n e r . I n o r d e r t o f a c i l i t a t e t h e i n s t a n t i a t i o n , t h e P r o p e r t y I n s t a n t i a t o r a u t o m a t i c a l l y e x - t r a c t s i n f o r m a t i o n f r o m t h e U M L m o d e l a n d a s s i s t s t h e d e v e l o p e r i n c r e a t i n g b o o l e a n p r o p o s i t i o n s t o r e p l a c e t h e f r e e — f o r m n a t u r a l l a n g u a g e t e x t s . I n o r d e r t o i n s t a n t i a t e t h e c a u s e - e f f e c t p r o p e r t y i n E x p r e s s i o n ( 6 . 8 ) , t h e f r e e — f o r m n a t u r a l l a n g u a g e c o n — s t r u c t a f a u l t , t h e s c o p e , i s r e p l a c e d w i t h . S Y S T E M C L A S S _ . f a u 1 t = 1 . ( A t t r i b u t e s o f t h e c l a s s - S Y S T E M C L A S S - a r e t r e a t e d a s g l o b a l v a r i a b l e s i n o u r f o r m a l i z a t i o n . T h e r e f o r e , _ S Y S T E M C L A S S _ . f a u 1 t = 1 i s a g l o b a l b o o l e a n v a r i a b l e t h a t i s s e t t o t r u e o n c e a f a u l t h a s o c c u r r e d . ) T h e c o n s t r u c t t h e a u t o m a t i c m o d e i s a c t i v e a n d u s e r p r e s e n c e i s d e t e c t e d , d e s c r i b i n g t h e c a u s e , i s r e p l a c e d b y a c o n j u n c t i o n o f t w o v a r i a b l e s s p e c i f y i n g t h e a c - t i v e o p e r a t i o n a l m o d e a n d u s e r p r e s e n c e : C o m p u t i n g C o m p o n e n t . a u t o m a t i c M o d e = 1 / \ C o m p u t i n g C o m p o n e n t . m o t i o n D e t e c t e d = 1 . A s a n e f f e c t , t w o c o n d i t i o n s a r e c o n s i d - e r e d v a l i d : 1 ) t h e b r i g h t n e s s i s r e g u l a t e d , w h i c h i s i n s t a n t i a t e d a s E n v i r o n m e n t . t o t a l B r i g h t n e s s V a l u e = U s e r I n t e r f a c e . d e s i r e d B r i g h t n e s s V a l u e t o d e s c r i b e t h a t t h e b r i g h t n e s s v a l u e o f t h e e n v i r o n m e n t ( i . e . , t h e r o o m ) i s e q u a l t o t h e b r i g h t n e s s v a l u e 1 7 6 d e s i r e d b y t h e u s e r a n d 2 ) t h e a m b i e n t b r i g h t n e s s e x c e e d s t h e d e s i r e d b r i g h t n e s s v a l u e a n d t h e d i m m e r i s t u r n e d o f f , w h i c h i s r e p l a c e d b y ( E n v i r o n m e n t . t o t a l B r i g h t n e s s V a l u e > U s e r I n t e r f a c e . d e s i r e d B r i g h t n e s s V a l u e ) / \ D i m m e r . d i m m e r V a l u e = 0 ) t o s p e c - i f y t h a t t h e b r i g h t n e s s v a l u e o f t h e e n v i r o n m e n t e x c e e d s t h e d e s i r e d b r i g h t n e s s s e t b y t h e u s e r a n d t h e d i m m e r i s s e t t o t h e v a l u e 0 . T h e i n s t a n t i a t e d p r o p e r t y s t a t e s : I n t h e a b s e n c e o f _ S Y S T E M C L A S S _ . f a u 1 t = 1 , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f C o m p u t i n g C o m p o n e n t . m o t i o n V a l u e = 1 / \ C o m p u t i n g C o m p o n e n t . a u t o m a t i c M o d e = 1 , t h e n e v e n t u a l l y ( E n v i r o n m e n t . t o t a l B r i g h t n e s s V a l u e = U s e r I n t e r f a c e . d e s i r e d B r i g h t n e s s V a l u e ) V ( E n v i r o n m e n t . t o t a l B r i g h t n e s s V a l u e > U s e r I n t e r f a c e . d e s i r e d B r i g h t n e s s V a l u e / \ D i m m e r . d i m m e r V a l u e = 0 ) . ( 6 . 9 ) T h e r e m a i n i n g i n s t a n t i a t i o n s o f t h e p r o p e r t i e s o f a l l i n c r e m e n t s o f t h e A L C S c a n b e f o u n d i n A p p e n d i x D . 1 . W e n o w g i v e e x a m p l e s o f a . U M L m o d e l i n g e r r o r a n d a p r o p e r t y e r r o r u n c o v e r e d w h i l e m o d e l i n g a n d a n a l y z i n g t h e A L C S , a n d d e s c r i b e h o w t h e s e e r r o r s w e r e d e t e c t e d a n d r e s o l v e d . T h e i n c r e m e n t w e r e p e r f o r m e d i n t h e o r d e r d e s c r i b e d i n F i g u r e 6 . 1 1 . U M L M o d e l i n g E r r o r A n e x a m p l e o f a U M L m o d e l i n g e r r o r w a s u n c o v e r e d w h e n p e r f o r m i n g i n c r e m e n t 7 . M a n u a l c o n t r o l . P r e v i o u s l y , w h e n i n c r e m e n t 6 . A u t o m a t i c c o n t r o l w a s p e r — f o r m e d , a l l p r o p e r t i e s o f i n c r e m e n t 6 . A u t o m a t i c c o n t r o l w e r e v e r i fi e d s u c c e s s f u l l y . H o w e v e r , w h e n i n c r e m e n t 7 . M a n u a l c o n t r o l w a s p e r f o r m e d , d u r i n g t h e r e g r e s s i o n a n a l y s i s t h e c o n s t r a i n t o f i n c r e m e n t 6 . A u t o m a t i c c o n t r o l s h o w n i n E x p r e s s i o n ( 6 . 8 ) ( a n d i t s i n s t a n t i a t i o n i n E x p r e s s i o n ( 6 . 9 ) ) w a s f o u n d t o b e v i o l a t e d . A f t e r i n s p e c t i o n o f t h e U M L m o d e l a n d t h e v i o l a t i o n t r a c e p r o v i d e d b y t h e a n a l y s i s t o o l , t h e c a u s e f o r t h e v i o l a t i o n w a s d e t e r m i n e d t o b e : “ W h e n m a n u a l c o n - 1 7 7 t r o l w a s a d d e d , t h e m o d e l e r f o r g o t t o s e t t h e b o o l e a n v a r i a b l e C o m p u t i n g C o m p o - n e n t . a u t o m a t i c M o d e t o f a l s e w h e n t h e a u t o m a t i c c o n t r o l w a s e x i t e d a n d t h e m a n u a l m o d e w a s e n t e r e d . ” T h e r e f o r e , i t w a s p o s s i b l e f o r t h e s y s t e m t o o p e r a t e i n m a n u a l m o d e , w h i l e i n d i c a t i n g o p e r a t i o n i n b o t h a u t o m a t i c a n d m a n u a l m o d e s . T h i s e r r o r c a n b e s e e n i n t h e e l i d e d s t a t e d i a g r a m i n F i g u r e 6 . 1 6 , w h e r e t h e i t a l i c i z e d a n d s h a d e d a c t i o n o n t h e t r a n s i t i o n f r o m s t a t e A u t o m a t i c M o d e t o M o d e S e l e c t i o n w a s i n i t i a l l y m i s s i n g . A f t e r t h e m i s s i n g a c t i o n i n F i g u r e 6 . 1 6 w a s a d d e d t o t h e s t a t e m a c h i n e , a r e g r e s s i o n a n a l y s i s d i d n o t d e t e c t a n y f u r t h e r v i o l a t i o n s . I f r e g r e s s i o n a n a l y s i s h a d n o t b e e n u s e d , t h e n t h i s e r r o r m a y n o t h a v e b e e n d e t e c t e d , s i n c e t h e m i s s i n g a c t i o n d i d n o t a f f e c t t h e a n a l y s i s r e s u l t s o f p r o p e r t i e s o f s u b s e q u e n t l y r e a l i z e d i n c r e m e n t s . i l é u t o m a fl c - M o d e i é ; 1 [ m a n u a l R o q u e s t e d = 0 ] ( — I a u t o m a t c h o d o : - 1 A u t o m a t i c M o d e M o d e S e l e c t i o n e n t r y / C h e c k f o r m a n u a l m o d e r e q u e s t l e a n u a l R e q u e s t e d fl M a m , “ M o d e I m a n u a l M o d e z = 1 I m a n u a l M o d e w l F J F i g u r e 6 . 1 6 : E l i d e d s t a t e d i a g r a m o f t h e m a n u a l / a u t o m a t i c m o d e s e l e c t i o n T h e i n s i g h t g a i n e d i n t h e c o r r e c t i o n o f t h i s p r o b l e m a l s o l e a d t o t h e a d d i t i o n o f a p r o p e r t y t o s p e c i f y t h a t t h e s y s t e m i s n e v e r i n d i c a t i n g t o b e o p e r a t i n g i n m a n u a l a n d a u t o m a t i c m o d e s a t t h e s a m e t i m e . T h i s p r o p e r t y i s i n f o r m a l l y s t a t e d a s G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h e s y s t e m i s i n d i c a t i n g b e i n g i n m a n u a l a n d a u t o m a t i c m o d e s i m u l t a n e o u s l y . ( 6 . 1 0 ) a n d i n s t a n t i a t e d a s 1 7 8 G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t C o m p u t i n g g o m p o n e n t . a u t o m a t i c M o d e = 1 / \ C o m p u t i n g C o m p o n e n t . m a n u a l M o d e = 1 . ( 6 . 1 1 ) P r o p e r t y E r r o r F o r i n c r e m e n t 7 . M a n u a l c o n t r o l , a n a l y s i s s h o w e d t h e a d h e r e n c e o f t h e s y s t e m m o d e l t o t h e f o l l o w i n g p r o p e r t y i n i t s “ C o n s t r a i n t s ” fi e l d : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f m a n u a l c o n t r o l m o d e i s a c t i v a t e d , t h e n e v e n t u a l l y t h e d i m m e r i s s e t t o i t s m a x i m u m v a l u e . ( 6 . 1 2 ) T h e p l a c e h o l d e r m a n u a l c o n t r o l i s a c t i v a t e d i s r e p l a c e d b y C o m p u t i n g C o m p o n e n t . m a n u a l C o n t r o l = 1 , a n d t h e d i m m e r i s s e t t o i t s m a x i m u m v a l u e i s r e p l a c e d b y D i m m e r . d i m m e r V a l u e = 1 0 0 0 . T h e r e f o r e , t h e i n s t a n t i a t e d p r o p e r t y s t a t e s : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f C o m p u t i n g C o m p o n e n t . m a n u a 1 . C o n t r o l = 1 , t h e n e v e n t u a l l y D i m m e r . d i m m e r V a l u e = 1 0 0 0 . ( 6 . 1 3 ) H o w e v e r , w h e n i n c r e m e n t 8 . D e t e c t f a u l t s i s r e a l i z e d , t h e o c c u r r e n c e o f f a u l t s i s a d d e d t o t h e b e h a v i o r o f t h e s y s t e m a n d t h e i 2 M A P t o o l s u i t e q u i c k l y u n c o v e r s a c o u n - t e r e x a m p l e t h a t s h o w s t h e s y s t e m v i o l a t e s t h e p r o p e r t y . ( F a u l t h a n d l i n g c a p a b i l i t i e s w i l l b e a d d e d t o t h e s y s t e m w i t h t h e s u b s e q u e n t i n c r e m e n t 9 . F a i l s a f e b e h a v i o r . ) T h e o c c u r r e n c e o f f a u l t s a d d s t h e p o s s i b l e b e h a v i o r t h a t t h e s y s t e m d e a d l o c k s w h e n a f a u l t o c c u r s . T h e r e f o r e , i t i s p o s s i b l e t h a t t h e s y s t e m e n t e r s t h e m a n u a l m o d e , b u t t h e n s t o p s b e f o r e s e t t i n g t h e d i m m e r t o i t s m a x i m u m v a l u e . T h e b e h a v i o r l e a d i n g t o t h e v i o l a t i o n i s d e t e r m i n e d t o b e c o r r e c t b e h a v i o r a n d t h e e r r o r i s c l a s s i fi e d a s a p r o p e r t y e r r o r . T h e r e f o r e , t h e p r o p e r t y i n E x p r e s s i o n ( 6 . 1 2 ) ( w i t h i t s i n s t a n t i a t i o n i n E x p r e s s i o n ( 6 . 1 3 ) ) n e e d s t o b e r e fi n e d t o a c c o m m o d a t e t h i s b e h a v i o r . T o u p d a t e t h e p r o p e r t y , w e m o d i f y i t s s c o p e s o t h a t i t i s o n l y r e q u i r e d t o h o l d i n t h e a b s e n c e o f f a u l t s . T h e m o d i fi e d p r o p e r t y i s s t a t e d a s : 1 7 9 I n t h e a b s e n c e o f a f a u l t , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f m a n u a l c o n t r o l m o d e i s a c t i v a t e d , t h e n e v e n t u a l l y t h e d i m m e r i s s e t t o i t s m a x i m u m v a l u e . ( 6 . 1 4 ) T h e p l a c e h o l d e r a f a u l t i s i n s t a n t i a t e d a s D e t e c t o r . f a u l t D e t e c t e d = 1 . T h e r e f o r e , t h e i n s t a n t i a t e d p r o p e r t y s t a t e s : I n t h e a b s e n c e o f D e t e c t o r . f a u l t D e t e c t e d = 1 , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f C o m p u t i n g C o m p o n e n t . m a n u a l C o n t r o l = 1 , t h e n e v e n t u a l l y D i m m e r . d i m m e r V a l u e = 1 0 0 0 . ( 6 . 1 5 ) A f t e r t h e p r o p e r t y w a s m o d i fi e d . r e g r e s s i o n a n a l y s i s s h o w e d n o p r o p e r t y v i o l a t i o n s . 6 . 3 . 5 P r o c e s s I m p a c t w e h a v e c r e a t e d t w o a d d i t i o n a l m o d e l s o f t h e A L C S t h a t u s e d i f f e r e n t i n c r e m e n t o r d e r i n g s . F o r e a c h m o d e l , w e c o l l e c t e d d a t a o n s t a t e s p a c e s i z e a n d a n a l y s i s t i m e f o r e a c h p r o p e r t y i n e a c h i n c r e m e n t . T a b l e 6 . 1 c o m p a r e s t h e i n c r e m e n t o r d e r f o r t h e t w o a d d i t i o n a l m o d e l s w i t h t h e a l r e a d y p r e s e n t e d r e f e r e n c e o r d e r i n F i g u r e 6 . 1 1 . T h e s e c o n d m o d e l u s e s a n i n c r e m e n t r e a l i z a t i o n o r d e r t h a t d i f f e r s s l i g h t l y f r o m t h e o n e a l r e a d y p r e s e n t e d . F i r s t , s e n s o r s a n d a c t u a t o r s a r e r e a l i z e d , t h e n t h e m a n u a l c o n t r o l a n d a u t o m a t i c c o n t r o l a r e m o d e l e d , a n d fi n a l l y f a u l t h a n d l i n g c a p a b i l i t i e s a r e i n c l u d e d . T h e r e a l i z a t i o n o r d e r o f t h e t h i r d m o d e l w a s r a n d o m l y d e t e r m i n e d . F i g u r e 6 . 1 7 s h o w s t h e d a t a g a t h e r e d f r o m t h e t h r e e d i f f e r e n t m o d e l s u s i n g l o g - a r i t h m i c y - a x e s . T h e r e s u l t s w e r e o b t a i n e d o n a P e n t i u m 4 2 . 4 G H z w i t h 1 0 2 4 M B o f R A M r u n n i n g W i n d o w s X P P r o f e s s i o n a l , u s i n g t h e m o d e l c h e c k e r S p i n v e r s i o n 4 . 2 . 5 [ 1 0 3 ] w i t h e n a b l e d c o m p r e s s i o n a n d p a r t i a l o r d e r r e d u c t i o n . F i g u r e 6 . 1 7 ( a ) s h o w s t h e s i z e o f t h e s t a t e s p a c e o f t h e m o d e l f o r e a c h i n c r e m e n t . F i g u r e 6 . 1 7 ( b ) d e n o t e s t h e a m o u n t o f t i m e i n s e c o n d s t h e a n a l y s i s o f a l l p r o p e r t i e s t o o k f o r e a c h i n c r e m e n t a n d i n t o t a l . F r o m t h e s e r e s u l t s , w e m a k e t w o o b s e r v a t i o n s : 1 8 0 S t a t e S p a c e / I n c r e m e n t 1 0 , 0 0 0 , 0 0 0 ~ i , , _ _ i . E I 1 . M o d e | T , _ _ 1 . 0 0 0 . 0 0 0 2 : 3 3 3 : ; - 1 0 0 , 0 0 0 ~ l a : : § 8 7 1 ‘ “ a 1 0 . 0 0 0 - , w § # 3 1 , 0 0 0 « § _ ( 0 1 0 0 4 1 0 a 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 I n c r e m e n t ( 3 . ) S t a t e s p a c e A n a l y s i s T i m e / I n c r e m e n t 1 0 0 , 0 0 0 a , E 1 1 . M o d e l D Z . M o d e l 1 0 , 0 0 0 ~ . 3 . M o d e l 3 3 _ a , 1 , 0 0 0 - . § l - i n a 1 0 0 « 2 N C < 1 0 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 T o t a l I n c r e m e n t ( b ) A n a l y s i s t i m e F i g u r e 6 . 1 7 : S t a t e s p a c e a n d a n a l y s i s t i m e f o r t h r e e m o d e l s o f t h e A L C S 1 8 1 f l l 1 - M o d e l I 2 . M o d e l 1 3 . M o d e l ] 1 . M e a s u r e b r i g h t n e s s S e t d e s i r e d b r i g h t n e s s A u t o m a t i c c o n t r o l D e t e c t m o t i o n D i s p l a y s t a t u s i n f o r m a - D i s p l a y s t a t u s i n f o r m a - t i o n t i o n 3 . S e t d i m m e r v a l u e S e t d i m m e r v a l u e D e t e c t m o t i o n 4 . S e t d e s i r e d b r i g h t n e s s D e t e c t m o t i o n F a i l s a f e b e h a v i o r 5 . D i s p l a y s t a t u s i n f o r m a — i M e a s u r e b r i g h t n e s s S e t d e s i r e d b r i g h t n e s s t i o n 6 . A u t o m a t i c c o n t r o l M a n u a l c o n t r o l M e a s u r e b r i g h t n e s s 7 . M a n u a l c o n t r o l A u t o m a t i c c o n t r o l M a n u a l c o n t r o l 8 . D e t e c t f a u l t s D e t e c t f a u l t s S e t d i m m e r v a l u e 9 . F a i l s a f e b e h a v i o r F a i l s a f e b e h a v i o r D e t e c t f a u l t s T a b l e 6 . 1 : I n c r e m e n t o r d e r s f o r t h r e e d i f f e r e n t m o d e l s o f t h e A L C S I m p a c t o f a n i n d i v i d u a l i n c r e m e n t F i r s t , t h e i m p a c t o f a n i n c r e m e n t c a n d i f f e r g r e a t l y . C o m m o n l y , t h e s t a t e s p a c e i n c r e a s e s w i t h e a c h i n c r e m e n t t h a t i s p e r f o r m e d ( e . g . , I n c r e m e n t 2 c o m p a r e d t o I n - c r e m e n t 3 i n t h e fi r s t m o d e l ) , b u t t h e s t a t e s p a c e c a n a l s o v a r y o n l y s l i g h t l y ( e . g . , I n c r e m e n t 1 c o m p a r e d t o I n c r e m e n t 2 i n t h e s e c o n d m o d e l ) o r b e s i g n i fi c a n t l y r e d u c e d ( e . 9 . , I n c r e m e n t 4 c o m p a r e d t o I n c r e m e n t 5 i n t h e fi r s t m o d e l ) . I n g e n e r a l , i t i s d i f fi — c u l t t o p r e d i c t t h e e f f e c t o f a n i n d i v i d u a l i n c r e m e n t o n t h e s t a t e s p a c e , a s i t d e p e n d s o n t h e s y s t e m m o d e l u n d e r c o n s i d e r a t i o n . F o r i n s t a n c e , t h e d e c r e a s i n g s t a t e s p a c e i n I n c r e m e n t 4 c o m p a r e d t o I n c r e m e n t 5 f o r t h e fi r s t m o d e l c a n b e e x p l a i n e d b y t h e f a c t t h a t , i n i t i a l l y , a s t u b i s u s e d t o s i m u l a t e t h e b e h a v i o r o f c o m p o n e n t s t h a t h a v e n o t b e e n r e a l i z e d y e t . T h e s t u b q u e r i e s s e n s o r s a n d s e t s a c t u a t o r v a l u e s a r b i t r a r i l y i n a r a n d o m o r d e r , w h i c h l e a d s t o a c o n s i d e r a b l e i n c r e a s e i n p o s s i b l e p a t h s o f e x e c u - t i o n a n d , h e n c e , s t a t e s p a c e . A f t e r t h e a c t u a l c o m p u t a t i o n a l f u n c t i o n a l i t y i s r e a l i z e d , t h e s t a t e s p a c e i s d e c r e a s e d s i n c e t h e a c t u a l b e h a v i o r o f t h e s y s t e m c o n t a i n s f e w e r p o s s i b l e p a t h s o f e x e c u t i o n t h a n t h e r a n d o m s i m u l a t i o n p e r f o r m e d b y t h e s t u b s . 1 8 2 I m p a c t o f a s p e c i fi c i n c r e m e n t r e a l i z a t i o n o r d e r S e c o n d , t h e a n a l y s i s p e r f o r m a n c e d i f f e r s a m o n g i n c r e m e n t r e a l i z a t i o n o r d e r s . T h e fi r s t t w o o r d e r s r e q u i r e a p p r o x i m a t e l y t h e s a m e t o t a l t i m e t o p e r f o r m a l l i n c r e m e n t s a n d h a v e s i m i l a r s t a t e s p a c e r e q u i r e m e n t s , a l t h o u g h t h e s t a t e s p a c e m a y d i f f e r c o n - s i d e r a b l y f o r a p a r t i c u l a r i n c r e m e n t . T h e t h i r d i n c r e m e n t r e a l i z a t i o n o r d e r , h o w e v e r , r e q u i r e s m o r e t i m e t o p e r f o r m a l l i n c r e m e n t s a n d y i e l d s a l a r g e r s t a t e s p a c e i n e s s e n - t i a l l y e v e r y i n c r e m e n t . W i t h r e s p e c t t o t h e t o t a l t i m e t o p e r f o r m a l l i n c r e m e n t s , t h e t h i r d o r d e r r e q u i r e s a p p r o x i m a t e l y t w i c e t h e a m o u n t o f t i m e c o m p a r e d t o t h e f o r m e r i n c r e m e n t r e a l i z a t i o n o r d e r s . A p o s s i b l e e x p l a n a t i o n f o r t h i s i n c r e a s e i n t i m e f o r s o m e o r d e r i n g s i s t h a t o f t e n , i n o r d e r t o p e r f o r m a n i n c r e m e n t , s o m e d e p e n d e n t f u n c t i o n - a l i t y o f o t h e r i n c r e m e n t s n e e d s t o b e r e a l i z e d . T h e r e f o r e , t h i s f u n c t i o n a l i t y n e e d s t o b e a n a l y z e d a t t h e b e g i n n i n g o f t h e p r o c e s s , l e a d i n g e a r l y t o a l a r g e s t a t e s p a c e . ( T h i s i n c r e a s e i n s t a t e s p a c e c o r r e s p o n d s t o t h e o b s e r v a t i o n s b y S u h a i b e t a l . [ 1 9 9 ] : S o m e o r d e r i n g s m a y r e s u l t e a r l y i n a l a r g e r s t a t e s p a c e t h a n n e c e s s a r y , h i n d e r i n g t h e p e r f o r m a n c e o f t h e a n a l y s i s . ) I n a d d i t i o n , t h e i n c r e m e n t s b e c o m e l e s s r e g u l a r , m e a n i n g t h e y d i f f e r c o n s i d e r a b l y i n s i z e a n d t h e e f f o r t r e q u i r e d f o r t h e r e a l i z a t i o n o f a n i n c r e m e n t b e c o m e s l e s s p r e d i c t a b l e . I n s o m e i n c r e m e n t s , s t r u c t u r a l a n d b e h a v - i o r a l e l e m e n t s n e e d t o b e r e a l i z e d s o o n e r t h a n p l a n n e d , s i n c e t h e c u r r e n t i n c r e m e n t d e p e n d s o n i t . H o w e v e r , s o m e o t h e r i n c r e m e n t s t h e n r e q u i r e o n l y m i n o r m o d i fi c a - t i o n s o f t h e U M L m o d e l , s i n c e a g r e a t p o r t i o n o f t h e i n c r e m e n t h a s a l r e a d y b e e n p r e v i o u s l y r e a l i z e d . I n g e n e r a l , l a r g e r i n c r e m e n t s h i n d e r d e t e r m i n i n g t h e s o u r c e o f r e g r e s s i o n e r r o r s , s i n c e a l a r g e r n u m b e r o f m o d e l m o d i f i c a t i o n s m a y h a v e c a u s e d t h e e r r o r . T h e r e f o r e , i t i s a d v i s a b l e t o k e e p t h e c o m p l e x i t y o f i n c r e m e n t s m a n a g e a b l e a n d t h e s i z e o f i n c r e m e n t s r e g u l a r . I n o r d e r f o r a d e v e l o p e r t o d e t e r m i n e s u c h i n c r e m e n t s a n d a s u i t a b l e i n c r e m e n t r e a l i z a t i o n o r d e r , e x p e r i e n c e a n d d o m a i n k n o w l e d g e h a v e s h o w n t o b e i m p o r t a n t . 1 8 3 6 . 4 P a r a l l e l a n d D i s t r i b u t e d A n a l y s i s T h e A L C S c a s e s t u d y s h o w s t h a t t h e t i m e t o p e r f o r m a n i n c r e m e n t m a y p r o h i b i t t h e u s e o f i 2 M A P a s a n i n t e r a c t i v e t e c h n i q u e , w h e r e t h e m o d e l e r c a n q u i c k l y v e r i f y w h e t h e r t h e m o d e l a d h e r e s t o t h e p r o p e r t i e s . F o r e x a m p l e , f o r t h e A L C S c a s e s t u d i e s , t h e a m o u n t o f t i m e r e q u i r e d t o p e r f o r m t h e fi n a l i n c r e m e n t s t e p i s 5 4 m i n u t e s 2 0 s e c o n d s . S i n c e t h e r e g r e s s i o n a n a l y s i s i s c o m p l e t e l y a u t o m a t e d a n d c a n b e c o n d u c t e d o f fl i n e , t h e a n a l y s i s m a y b e p e r f o r m e d i n p a r a l l e l t o t h e m o d e l i n g , a s w e l l a s a t o t h e r t i m e s , s u c h a s n i g h t s a n d w e e k e n d s . N o n e t h e l e s s , w e w e r e m o t i v a t e d t o e x p l o r e h o w w e c o u l d m a k e i Q M A P m o r e d y n a m i c b y r e d u c i n g t h e a n a l y s i s t i m e a n d o b t a i n i n g m o r e r a p i d f e e d b a c k . 6 . 4 . 1 R e m o t e A n a l y s i s E x e c u t i o n A r e g r e s s i o n a n a l y s i s c o n s i s t s o f s e v e r a l , i n d e p e n d e n t a n a l y s i s r u n s . C u r r e n t l y , a l l o f t h e s e a n a l y s e s a r e e x e c u t e d s e q u e n t i a l l y o n a s i n g l e c o m p u t e r . N a t u r a l l y , a g r e a t i m p r o v e m e n t i n a n a l y s i s p e r f o r m a n c e c o u l d b e o b t a i n e d i f t h e s e a n a l y s e s c o u l d b e e x e c u t e d i n p a r a l l e l . I n o r d e r t o a c h i e v e t h i s g o a l f o r t h e S p i n m o d e l c h e c k e r [ 1 0 3 ] , w e h a v e c r e a t e d a r e m o t e a n a l y s i s c o m p o n e n t t h a t m a k e s u s e t h e o f t h e H i g h P e r - f o r m a n c e C o m p u t i n g C e n t e r ( H P C C ) a t M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y ( M S U ) [ 5 ] . T h e H P C C o f f e r s s t u d e n t , f a c u l t y , a n d s t a f f a t M S U a c c e s s t o h i g h p e r f o r m a n c e c o m p u t i n g c a p a b i l i t i e s . S p e c i fi c a l l y , t w o h i g h p e r f o r m a n c e c o m p u t e r s a r e a v a i l a b l e : 1 . S G I A l t i x 3 7 0 0 B x 2 w i t h ( 3 4 p r o c e s s o r s , 2 5 6 G B R A M , a n d 6 . 4 T B fi b e r - c h a n n e l a t t a c h e d s t o r a g e ( p r o v i d i n g a p p r o x i m a t e l y 3 3 3 g i g a fl o p s ) 2 . W e s t e r n S c i e n t i fi c A M D O p t e r o n c l u s t e r w i t h 5 1 2 c o r e s , 1 T B a g g r e g a t e R A M , w i t h a n I n fi n i b a n d n e t w o r k f a b r i c , a n d 8 T B f a s t s h a r e d s t o r a g e ( p r o v i d i n g a p p r o x i m a t e l y 2 . 4 t e r a fi o p s ) 1 8 4 B o t h h i g h p e r f o r m a n c e c o m p u t e r s o f f e r c a p a b i l i t i e s t o r e d u c e t h e t i m e r e q u i r e d t o a n a l y z e n u m e r o u s p r o p e r t i e s . I n o r d e r t o s i g n i fi c a n t l y a c c e l e r a t e t h e r e g r e s s i o n a n a l y s i s b y p e r f o r m i n g i t i n a d i s t r i b u t e d f a s h i o n , w e n e e d t o m o v e t h e m a i n e f f o r t o f t h e a n a l y s i s f r o m t h e s i n g l e m a c h i n e o n t o t h e H P C C . I n o r d e r t o c h e c k t h e a d h e r e n c e o f a m o d e l t o a p r o p e r t y , t h e S p i n m o d e l c h e c k e r p e r f o r m s t h r e e s t e p s [ 1 0 3 ] : 1 . C r e a t e C s o u r c e fi l e s o f t h e v e r i fi e r t o a n a l y z e a d h e r e n c e o f t h e m o d e l t o t h e p r o p e r t y 2 . C o m p i l e t h e C s o u r c e fi l e s i n t o a n e x e c u t a b l e v e r i fi e r 3 . E x e c u t e t h e v e r i fi e r W h i l e t h e fi r s t . s t e p c a n b e p e r f o r m e d q u i c k l y o n m o d e r n c o m p u t e r s ( i . e . , l e s s t h a n a s e c o n d o n a P e n t i u m 4 2 . 4 G H z ) , t h e s e c o n d a n d t h i r d s t e p s c o m b i n e d t a k e t h e m o s t s i g n i fi c a n t a m o u n t o f t i m e . S p e c i fi c a l l y , t h e t h i r d s t e p p e r f o r m s t h e a c t u a l v e r i f i c a t i o n w o r k a n d i t s t i m e a n d s p a c e r e q u i r e m e n t s g r o w e x p o n e n t i a l l y w i t h t h e s i z e o f t h e m o d e l . I n o r d e r t o p e r f o r m t h e l a s t t w o s t e p s o f t h e a n a l y s i s o n t h e H P C C , w e d e v e l o p e d a R e m o t e A n a l y s i s e X e c u t o r ( R A X ) c o m p o n e n t ( s h o w n i n F i g u r e 6 . 1 8 ) t h a t i s e x e c u t e d o n t h e l o g i n n o d e o f t h e H P C C a n d c o m m u n i c a t e s w i t h t h e i 2 M A P t o o l s u i t e v i a T C P / I P . R A X i s r e s p o n s i b l e f o r r e c e i v i n g a n a l y s i s j o b s a n d s c h e d u l i n g t h e j o b s u s i n g t h e c a p a b i l i t i e s p r o v i d e d b y t h e H P C C , a s w e l l a s g a t h e r i n g a n d r e t u r n i n g a n a l y s i s r e s u l t s t o t h e i 2 M A P t o o l s u i t e . A n a n a l y s i s j o b c r e a t e d b y t h e i 2 M A P t o o l s u i t e c o m p r i s e s t h e s o u r c e s c r e a t e d b y t h e S p i n m o d e l c h e c k e r ( i . e . , a f t e r p e r f o r m i n g t h e fi r s t s t e p o f t h e t h r e e s t e p a n a l y s i s p r o c e s s ) . H o w e v e r , i n s t e a d o f c o m p i l i n g a n d e x e c u t i n g t h e v e r i fi e r o n t h e l o c a l m a c h i n e ( s t e p s t w o a n d t h r e e ) , t h e i 2 M A P t o o l s u i t e t r a n s m i t s t h e s o u r c e s t o R A X , w h i c h t h e n s c h e d u l e s t h e c o m p i l a t i o n a n d e x e c u t i o n o f t h e v e r i fi e r u s i n g t h e s c h e d u l i n g c a p a b i l i t i e s p r o v i d e d b y t h e H P C C . S i n c e t h e H P C C c o m p r i s e s a c l u s t e r o f s e v e r a l n o d e s , s e v e r a l a n a l y s i s c a n b e r u n i n p a r a l l e l . 1 8 5 U p o n c o m p l e t i o n o f a n a n a l y s i s , R A X g a t h e r s t h e a n a l y s i s r e s u l t a n d r e t u r n s i t t o t h e i Z M A P t o o l s u i t e . A n a n a l y s i s r e s u l t c o n t a i n s t h e o u t p u t o f t h e v e r i fi e r a n d , i f t h e v e r i f i e r e n c o u n t e r e d a n e r r o r , a v i o l a t i o n t r a c e c a n b e v i s u a l i z e d b y t h e i 2 M A P t o o l s u i t e . — — > i ’ M A P j i b A n a l y s i s A n a l y s i s r e s u l t l s ) 1 0 5 ( 8 ) R A X < — - — F i g u r e 6 . 1 8 : R e m o t e A n a l y s i s A r c h i t e c t u r e I n o r d e r t o d e t e r m i n e t h e i m p r o v e m e n t i n p e r f o r m a n c e b y t h e d i s t r i b u t e d a n a l y - s i s , w e c o m p a r e d t h e p e r f o r m a n c e r e s u l t s o f t h e A L C S c a s e s t u d y u s i n g R A X o n t h e H P C C v e r s u s t h e s e q u e n t i a l l o c a l a n a l y s i s . W e d e t e r m i n e d t h a t u s i n g R A X o n t h e H P C C , t h e a n a l y s i s t i m e c a n b e g r e a t l y r e d u c e d . T h e o r e t i c a l l y , t h e t i m e t o c o m p l e t e a l l a n a l y s e s i s t h e t i m e o f t h e l o n g e s t s i n g l e a n a l y s i s , s i n c e a l l a n a l y s e s s t a r t s i m u l t a - n e o u s l y a n d a r e e x e c u t e d i n p a r a l l e l . T h i s a s s e s s m e n t i s n o t i n c l u d i n g t h e o v e r h e a d o f 1 8 6 g e n e r a t i n g t h e v e r i fi e r s o u r c e s a n d t h e T C P / I P c o m m u n i c a t i o n . H o w e v e r , s i n c e t h e t i m e t o g e n e r a t e a v e r i fi e r s o u r c e i s l e s s t h a n a s e c o n d , t h e i m p a c t o f t h e s t e p o n t h e t o t a l a n a l y s i s t i m e i s n e g l i g i b l e . I n a d d i t i o n , t h e c u r r e n t c o m p u t i n g c a p a c i t y o f t h e H P C C i s l i m i t e d . T h e o r e t i c a l l y , t h e H P C C s u p p o r t s a n u m b e r o f p a r a l l e l a n a l y s e s t h a t i s e q u i v a l e n t t o i t s n u m b e r o f n o d e s . H o w e v e r , s i n c e t h e H P C C i s s h a r e d b y n u - m e r o u s r e s e a r c h e r s a c r o s s t h e u n i v e r s i t y , n o t a l l o f t h e s e r e s o u r c e s m a y b e a v a i l a b l e a t a n y g i v e n t i m e . A h i g h p e r f o r m a n c e c o m p u t e r d e d i c a t e d t o t h e f o r m a l a n a l y s i s o f U M L m o d e l s w o u l d s u p p o r t f a s t e r a n d m o r e p r e d i c t a b l e a n a l y s i s t i m e s . N e v e r t h e l e s s , w e w e r e a b l e t o r e d u c e t h e t i m e t o p e r f o r m a l l a n a l y s e s s i g n i fi c a n t l y . F o r i n s t a n c e , i n t h e A L C S c a s e s t u d y , t h e a n a l y s i s o f t h e n i n t h i n c r e m e n t w i t h 2 1 a s s o c i a t e d p r o p - e r t i e s t o o k 5 4 m i n u t e s 2 0 s e c o n d s . U s i n g R A X o n t h e H P C C , t h e a n a l y s i s t i m e o f t h e l a s t i n c r e m e n t o f t h e A L C S i s r e d u c e d t o 7 m i n u t e s 4 6 s e c o n d s d u r i n g a t y p i c a l r u n , r o u g h l y o n l y o n e s e v e n t h o f t h e o r i g i n a l t i m e . I n g e n e r a l , t h e t i m e r e q u i r e d t o c o m p l e t e a n i t e r a t i o n i n i z M A P i s g r e a t l y r e d u c e d . . H o w e v e r , t h e l a r g e r c o n t r i b u t i o n i n o u r e x p e r i e n c e b r o u g h t b y t h e H P C C i s a c h a n g e i n t h e v e r i fi c a t i o n s t r a t e g y o f a d e v e l o p e r . A s m e n t i o n e d b e f o r e , t h e c o s t o f t h e o v e r a l l a n a l y s i s i s t h e t i m e o f t h e l o n g e s t s i n g l e a n a l y s i s r u n . A s s u c h , t h e c o s t o f a n a l y s i s i s n o t d e t e r m i n e d b y t h e n u m b e r o f p r o p e r t i e s t h a t i s a n a l y z e d , b u t b y t h e c o m p l e x i t y o f t h e m o d e l , a n d t h e a d d i t i o n o r r e m o v a l o f a p r o p e r t y d o e s n o t c h a n g e t h e t i m e r e q u i r e d t o c o m p l e t e a l l a n a l y s e s . T h e r e f o r e , d e v e l o p e r s d o n o t n e e d t o l i m i t t h e n u m b e r o f p r o p e r t i e s t h e y w a n t t o a n a l y z e o r a t t e m p t t o c o m b i n e p r o p e r t i e s t o i n c r e a s e t h e t r a c t a b i l i t y o f t h e a n a l y s i s . D e v e l o p e r s m a y s p e c i f y a l a r g e n u m b e r o f p r o p e r t i e s t o w h i c h t h e s y s t e m s h o u l d a d h e r e a f t e r a n i n c r e m e n t h a s b e e n r e a l i z e d . I n o u r e x p e r i e n c e , d e v e l o p e r s t h e n s p e c i f y a m o r e c o m p l e t e s e t o f p r o p e r t i e s , w h i c h i n c r e a s e s t h e l i k e l i h o o d o f u n c o v e r i n g e r r o r s s o o n e r i n t h e i t e r a t i v e m o d e l i n g a n d a n a l y s i s p r o c e s s . 1 8 7 6 . 5 D i s c u s s i o n I n t h i s c h a p t e r , w e p r e s e n t e d o u r i n c r e m e n t a l a n d i t e r a t i v e m o d e l i n g a n d a n a l y s i s p r o c e s s a n d s h o w e d t h e a p p l i c a t i o n o f t h e p r o c e s s t o t h e c a s e s t u d y o f a c e n t r a l i z e d a d a p t i v e l i g h t c o n t r o l s y s t e m . T h e i t e r a t i v e m o d e l i n g a n d a n a l y s i s p r o c e s s h a s a s i g n i fi c a n t i m p a c t o n t h e e f f o r t n e e d e d t o c o n s t r u c t a s y s t e m m o d e l . S p e c i f y i n g t h e p r o p e r t i e s p r i o r t o m o d e l i n g f o r c e s a d e v e l o p e r t o u n d e r s t a n d t h e r e q u i r e d s y s t e m b e h a v i o r b e f o r e e x t e n d i n g o r m o d i f y i n g t h e U M L m o d e l . A s s u c h , t h e m o d e l i n g e f f o r t i s r e d u c e d , s i n c e t h e d e v e l o p e r h a s a b e t t e r u n d e r s t a n d i n g o f t h e r e q u i r e m e n t s p r i o r t o c r e a t i n g o r m o d i f y i n g U M L e l e m e n t s . I n a d d i t i o n , t h e r a p i d f e e d b a c k p r o v i d e d b y t h e a p p r o a c h f a c i l i t a t e s t h e d i s c o v e r y o f e r r o r s , s i n c e t h e r e g r e s s i o n a n a l y s i s u n c o v e r s e r r o r s a t t h e e n d o f a n i t e r a t i o n . T h e r e f o r e , t h e e f f o r t o f c o r r e c t i n g a n e r r o r i s a l s o r e d u c e d , s i n c e l o c a t i n g t h e s o u r c e o f t h e e r r o r i s f a c i l i t a t e d , a n d t h e e r r o r h a s n o t b e e n p r o p a g a t e d i n t o l a t e r v e r s i o n s o f t h e m o d e l . I n t h e A L C S c a s e s t u d y , w e d i s c o v e r e d t h a t w h i l e o u r p r o c e s s f a c i l i t a t e s t h e c o n s t r u c t i o n a n d r e fi n e m e n t o f c o n c e p t u a l U M L m o d e l s , t h e i n c r e a s i n g c o m p l e x i t y o f t h e a n a l y s i s w i t h e a c h i n c r e m e n t e v e n t u a l l y p r o h i b i t s t h e u s e o f o u r a p p r o a c h a s a n i n t e r a c t i v e t e c h n i q u e . T h i s p r o b l e m i s e x a c e r b a t e d f o r d i s t r i b u t e d a n d r e a l - t i m e s y s t e m s , s i n c e t h e a n a l y s i s o f t h e s e s y s t e m s i s i n h e r e n t l y m o r e c o m p l e x . A s a r e s u l t , w e d e v e l o p e d R A X , a s o f t w a r e c o m p o n e n t t h a t a l l o w s t h e i 2 M A P t o o l s u i t e t o u t i l i z e a c l u s t e r o f h i g h p e r f o r m a n c e c o m p u t e r s a t M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y t o s i g n i fi c a n t l y r e d u c e t h e t i m e t o o b t a i n f e e d b a c k o n t h e c u r r e n t s t a t e o f t h e m o d e l a n d p r o p e r t i e s . I t i s i m p o r t a n t t o n o t e t h a t t h e i z M A P p r o c e s s i s n o t i n t e n d e d t o b e a “ s i l v e r b u l l e t ” . O u r p r o c e s s i s t a i l o r e d t o t h e c o n s t r u c t i o n o f c o n c e p t u a l m o d e l s o f e m b e d d e d s y s t e m s t o b e a n a l y z e d w i t h t h e U M L f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k . I n a d d i t i o n , d e v e l o p — e r s n e e d t o p r o v i d e d o m a i n k n o w l e d g e a n d l e v e r a g e e x i s t i n g e x p e r i e n c e t o d e t e r m i n e s u i t a b l e i n c r e m e n t s a n d a f e a s i b l e i n c r e m e n t r e a l i z a t i o n o r d e r . F i n a l l y , n u m e r o u s d e c i s i o n s t h a t n e e d t o b e m a d e i n t h e i Z M A P p r o c e s s a r e s u b j e c t i v e i n n a t u r e , e . g . , 1 8 8 d e t e r m i n i n g w h e n a s u f f i c i e n t n u m b e r o f p r o p e r t i e s f o r a s y s t e m h a s b e e n s p e c i fi e d s o t h a t t h e d e v e l o p e r i s c o n fi d e n t i n t h e q u a l i t y o f t h e m o d e l e d s y s t e m . D e s p i t e t h e s e l i m i t a t i o n s , i n o u r e x p e r i e n c e t h e p r o c e s s s i g n i fi c a n t l y i m p r o v e s t h e q u a l i t y o f t h e o b — t a i n e d a r t i f a c t s b y g u i d i n g t h e r e fi n e m e n t p r o c e s s o f a m o d e l a n d p r o v i d i n g a m e a n s t o a n a l y z e i t s a d h e r e n c e t o c r i t i c a l p r o p e r t i e s . 1 8 9 C h a p t e r 7 D o o r C o n t r o l C a s e S t u d y T h i s c h a p t e r i l l u s t r a t e s t h e c a p a b i l i t i e s a n d s u p p o r t i n g t o o l s o f o u r i t e r a t i v e m o d e l i n g a n d a n a l y s i s a p p r o a c h f o r d i s t r i b u t e d r e a l - t i m e e m b e d d e d s y s t e m s ; a n a u - t o m o t i v e e l e c t r i c d o o r c o n t r o l s y s t e m i s u s e d a s t h e i l l u s t r a t i v e e x a m p l e . T h i s e x a m p l e m a k e s u s e o f t h e d i s t r i b u t i o n a n d r e a l - t i m e a s p e c t s o f o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s , r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s , a n d n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t y s p e c i fi c a t i o n c a p a b i l i t i e s . T h e s y s t e m d e s c r i p t i o n i s b a s e d o n t h e a u t o m o t i v e d o o r c o n t r o l s y s t e m d e s c r i b e d i n [ 1 0 4 ] . F o r b r e v i t y , w e a s s u m e t h a t t h e s y s t e m i s d e p l o y e d i n a c a r w i t h t w o d o o r s a n d w e f o c u s o n t h e b a s i c f e a t u r e s o f a d o o r c o n t r o l s y s t e m . T h e r e f o r e , w e d o n o t m o d e l a d v a n c e d f e a t u r e s , s u c h a s s e a t a n d m i r r o r c o n t r o l s , c h i l d s a f e t y l o c k s , t h e u s e o f a k e y f o b , a n d c o n t r o l s t h a t l o w e r a w i n d o w c o m p l e t e l y w i t h a n e x t e n d e d h o l d o f t h e w i n d o w d o w n b u t t o n . 7 . 1 S y s t e m D e s c r i p t i o n T h e d o o r c o n t r o l s y s t e m ( D C S ) i s a d i s t r i b u t e d r e a l - t i m e e m b e d d e d s y s t e m r e - s p o n s i b l e f o r c o n t r o l l i n g t h e c e n t r a l i z e d d o o r l o c k s a n d p o w e r w i n d o w s i n a c a r . T h e D C S c o m p r i s e s t w o c o n t r o l u n i t s , p l a c e d i n t h e d r i v e r a n d p a s s e n g e r d o o r , r e s p e c - t i v e l y . T h e u n i t s c o n t r o l t h e s e n s o r s a n d a c t u a t o r s l o c a t e d o n t h e r e s p e c t i v e s i d e o f 1 9 0 t h e c a r ( a n o v e r v i e w i s g i v e n i n T a b l e 7 . 1 ) . F o r i n s t a n c e , t h e d r i v e r - s i d e c o n t r o l u n i t c o n t r o l s t h e d r i v e r — s i d e w i n d o w a n d d r i v e r — s i d e d o o r l o c k , w h i l e t h e p a s s e n g e r - s i d e c o n t r o l u n i t c o n t r o l s t h e s e c o m p o n e n t s o n t h e p a s s e n g e r s i d e . B o t h c o n t r o l u n i t s c o m m u n i c a t e w i t h e a c h o t h e r , a s w e l l a s w i t h t h e i n t e r i o r l i g h t i n g c o n t r o l l e r . T h u s , i f t h e d r i v e r w a n t s t o l o w e r t h e w i n d o w o n t h e p a s s e n g e r s i d e b y p r e s s i n g t h e p a s - s e n g e r w i n d o w d o w n b u t t o n , t h e n t h e d r i v e r - s i d e c o n t r o l u n i t s e n d s a r e q u e s t t o t h e p a s s e n g e r - s i d e c o n t r o l u n i t t o p e r f o r m t h e a c t u a t i o n . [ T y p e [ [ D r i v e r - s i d e C o n t r o l l e r I P a s s e n g e r - s i d e C o n t r o l l e r ] S e n s o r s D o o r L o c k B u t t o n D o o r L o c k B u t t o n D o o r K e y C y l i n d e r D o o r K e y C y l i n d e r D o o r O p e n S e n s o r D o o r O p e n S e n s o r D r i v e r W i n d o w B u t t o n P a s s e n g e r W i n d o w B u t t o n P a s s e n g e r W i n d o w B u t t o n A c t u a t o r s D o o r L o c k M o t o r D o o r L o c k M o t o r W i n d o w M o t o r W i n d o w M o t o r T a b l e 7 . 1 : S e n s o r s a n d a c t u a t o r s l o c a t e d i n t h e d o o r s o f t h e A L C S T o l o c k a n d u n l o c k t h e d o o r s , t h e l o c k s o n t h e d r i v e r o r p a s s e n g e r d o o r m a y b e u s e d b y i n s e r t i n g a n d t u r n i n g a k e y i n t h e k e y c y l i n d e r . A l l d o o r s i n t h e c a r w i l l b e l o c k e d o r u n l o c k e d s i m u l t a n e o u s l y . I n a d d i t i o n , d o o r s c a n b e u n l o c k e d i n s i d e t h e c a r , u s i n g a n u n l o c k b u t t o n t h a t i s l o c a t e d o n a l l d o o r s . F o r s a f e t y r e a s o n s , u n l o c k i n g a l w a y s h a s p r i o r i t y o v e r l o c k i n g , s o t h a t i n c a s e o f e m e r g e n c i e s t h e c a r c a n b e e x i t e d q u i c k l y . S i m i l a r t o t h e d o o r s , b u t t o n s e x i s t t o l o w e r a n d r a i s e t h e w i n d o w s i n t h e c a r . T h e w i n d o w m o v e s a s l o n g a s t h e w i n d o w b u t t o n i s p u s h e d o r u n t i l t h e w i n d o w r e a c h e s t h e f u l l y o p e n e d o r c l o s e d p o s i t i o n . T h e s y s t e m m o n i t o r s t h e a c t u a t i o n o f t h e w i n d o w . S h o u l d t h e c o n t r o l l e r d e t e c t t h a t t h e w i n d o w i s a c t i v e c o n t i n u o u s l y f o r t h r e e s e c o n d s w i t h o u t r e a c h i n g t h e f u l l y o p e n e d o r c l o s e d p o s i t i o n , t h e w i n d o w a c t u a t i o n n e e d s t o b e s t o p p e d . 1 9 1 T h e d r i v e r d o o r h a s c o n t r o l s f o r a l l w i n d o w s i n t h e c a r , w h i l e t h e o t h e r d o o r c a n o n l y c o n t r o l i t s r e s p e c t i v e w i n d o w . F i n a l l y , t h e d o o r c o n t r o l s y s t e m r e p o r t s o p e n a n d c l o s e d d o o r s t o t h e i n t e r i o r l i g h t c o n t r o l l e r i n t h e c a r . T h e l i g h t a l w a y s r e m a i n s l i t w h i l e a d o o r i s o p e n , a n d i s t u r n e d o f f 1 0 s e c o n d s a f t e r t h e d o o r s h a v e b e e n c l o s e d o r w h e n t h e i g n i t i o n i s a c t i v a t e d ( w h i c h e v e r o c c u r s fi r s t ) . T h e t h r e e b a s i c r e q u i r e m e n t s o f t h e D C S , e x t r a c t e d f r o m t h e d e s c r i p t i o n a b o v e , a r e a s f o l l o w s : R 1 C e n t r a l l o c k i n g : T h e D C S c o n t r o l s t h e d o o r l o c k s i n t h e c a r . T o l o c k a n d u n l o c k t h e d o o r s , t h e u s e r c a n u s e t h e k e y c y l i n d e r o r t h e d o o r l o c k b u t t o n i n t h e d r i v e r o r p a s s e n g e r d o o r . A l l d o o r s i n t h e c a r w i l l b e l o c k e d o r u n l o c k e d s i m u l t a n e o u s l y . I n a d d i t i o n , d o o r s c a n b e u n l o c k e d i n s i d e t h e c a r , u s i n g a n u n l o c k b u t t o n t h a t i s l o c a t e d o n a l l d o o r s . R 2 W i n d o w m o t i o n : T h e u s e r c a n l o w e r a n d r a i s e t h e w i n d o w s i n t h e c a r . T h e w i n d o w s a r e c o n t r o l l e d b y b u t t o n s t h a t a r e l o c a t e d o n t h e d o o r s . T h e d r i v e r o f t h e c a r c a n l o w e r a n d r a i s e t h e d r i v e r a s w e l l a s t h e p a s s e n g e r w i n d o w , w h i l e t h e p a s s e n g e r c a n o n l y l o w e r a n d r a i s e t h e p a s s e n g e r w i n d o w . T h e s y s t e m m u s t m o n i t o r t h e w i n d o w m o t o r s a n d i f o n e i s f o u n d t o b e a c t i v e f o r t h r e e s e c o n d s w i t h o u t r e a c h i n g t h e f u l l y O p e n e d o r c l o s e d p o s i t i o n , t h e n t h e s y s t e m s h o u l d s t o p t h e m o t o r . R 3 I n t e r i o r l i g h t i n g : U p o n o p e n i n g a d o o r , t h e s y s t e m s h a l l a c t i v a t e t h e i n t e r i o r l i g h t i n t h e c a r . T h e l i g h t r e m a i n s l i t a s l o n g a s a d o o r i s o p e n a n d m u s t b e t u r n e d o f f w h e n t h e i g n i t i o n i s a c t i v e a n d t h e d o o r i s c l o s e d , o r 1 0 s e c o n d s a f t e r c l o s i n g b o t h d o o r s ( w h i c h e v e r o c c u r s fi r s t ) . 1 9 2 s - a w - I ' U D O N 7 . 2 P l a n n i n g I n o r d e r t o m a n a g e t h e c o m p l e x i t y o f t h e s y s t e m , w e c r e a t e a n d a n a l y z e t h r e e c o m l e m e n t a r v s v s t e m m o d e l s , e a c h f o c u s i n o n o n e o f t h e t h r e e d i f f e r e n t b a s i c r e - P . . , q u i r e m e n t s o f t h e s y s t e m ( R 1 , R 2 , a n d R 3 ) . S i n c e a l l r e a l — t i m e r e q u i r e m e n t s s e l e c t e d f o r a n a l y s i s a r e i n t h e r a n g e o f m u l t i p l e s e c o n d s , w e s e l e c t a t i m i n g g r a n u l a r i t y o f o n e s e c o n d , i . e . , o n e t i m e u n i t i n t h e s y s t e m m o d e l e q u a l s o n e s e c o n d . T h e i n c r e m e n t o r d e r i n w h i c h t h e s e s y s t e m s w e r e r e a l i z e d c a n b e f o u n d i n F i g u r e 7 . 1 . ( F o r a d e t a i l e d d e s c r i p t i o n o f a l l i n c r e m e n t s , p l e a s e r e f e r t o A p p e n d i x D . 2 . ) w e d e c i d e d t o i n i t i a l l y m o d e l t h e s e n s o r s a n d a c t u a t o r s , s i n c e t h e s e c o m p o n e n t s a r e s h a r e d a m o n g a l l t h r e e s y s t e m m o d e l s . T h e r e f o r e , F i g u r e 7 . 1 s h o w s a c o m m o n b a s i c m o d e l , b a s e d o n w h i c h t h e m o d e l s f o c u s i n g o n t h e t h r e e d i f f e r e n t r e q u i r e m e n t s a r e c r e a t e d . T h e v a l u e s t h a t a r e m o n i t o r e d a n d c o n t r o l l e d b y s e n s o r s a n d a c t u a t o r s c a n b e s e e n i n F i g u r e 7 . 2 . M W . M o n i t o r k e y c y l i n d e r s . M o n i t o r d o o r s t a t u s . M o n i t o r d o o r l o c k b u t t o n s . M o n i t o r i g n i t i o n . M o n i t o r w i n d o w b u t t o n s . S e t d o o r l o c k i n g m o t o r s . S e t w i n d o w m o t o r s A . 8 . L o c k / u n l o c k l o c a l d o o r s A . 9 . L o c k / u n l o c k r e m o t e d o o r s 3 . 8 . M o v e l o c a l w i n d o w s 8 . 9 . M o v e r e m o t e w i n d o w 8 . 1 0 . D e t e c t a n d c o r r e c t w i n d o w p r o b l e m I n m u l n m i n s : 0 . 8 . R e p o r t o p e n / c l o s e d d o o r C . 9 . A c t i v a t e i n t e r i o r l i g h t i n g F i g u r e 7 . 1 : I n c r e m e n t o r d e r f o r t h e t h r e e m o d e l s o f t h e D C S T h e s e a c t u a t o r s a n d s e n s o r s a r e t h e n u s e d b y t h e s u b s e q u e n t i n c r e m e n t s t o r e - a l i z e t h e t h r e e b a s i c r e q u i r e m e n t s . T h e fi r s t m o d e l f o c u s e s o n t h e c e n t r a l l o c k i n g 1 9 3 ( u n l o c k i n g r e q u e s t e d ) ( n o r e q u e s t ) K e y c y l i n d e r 2 0 ( n o r e q u e s t ) D o o r l o c k b u t t o n — — 1 1 ( o c k i n g r e q u e s t e d ) 2 0 1 ( l o c k i n g r e q u e s t e d ) 2 ( u n l o c k i n g r e q u e s t e d ) — 1 ( l o w e r w i n d o w ) W i n d o w b u t t o n = 0 ( n o r e q u e s t ) 1 ( r a i s e w i n d o w ) 0 ( d o o r O p e n ) D o o r o p e n s e n s o r = ( d o o r c l o s e d ) ( w i n d o w o p e n ) W i n d o w m o t o r 2 0 . 1 ( W l n d O W c l o s e d ) 0 ( l i g h t o f f ) I n t e r i o r 1 i h t = g { 1 ( l i g h t 0 1 1 ) 0 ( d o o r u n l o c k e d ) D o o r l o c k i n g m o t o r : 2 1 ( d o o r l o c k e d ) ( 7 . 1 ) ( 7 . 7 ) F i g u r e 7 . 2 : E q u i v a l e n c e c l a s s e s o f m o n i t o r e d a n d c o n t r o l l e d v a l u e s i n t h e D C S d o o r c o n t r o l l e r . T h e s e c o n d s y s t e m m o d e l f o c u s e s o n t h e w i n d o w m o t i o n r e q u i r e - 1 9 4 r e q u i r e m e n t ( R l ) , w h e r e i n c r e m e n t A . 8 . L o c k / u n l o c k l o c a l d o o r s r e a l i z e s t h e c a - p a b i l i t y o f a c o n t r o l l e r t o l o c k a n d u n l o c k t h e d o o r i n w h i c h i t i s l o c a t e d , a n d A . 9 . L o c k / u n l o c k r e m o t e d o o r s i n c l u d e s t h e i n t e r a c t i o n b e t w e e n t h e c o n t r o l l e r s t o a l s o u n l o c k t h e d o o r o n t h e o p p o s i t e s i d e o f t h e c a r , b y s e n d i n g a r e q u e s t t o t h e r e m o t e m e n t ( R 2 ) , w h e r e t h e i n c r e m e n t 8 . 8 . M o v e l o c a l w i n d o w s m o d e l s t h e c a p a b i l i t y o f a c o n t r o l l e r t o l o w e r a n d r a i s e t h e w i n d o w i n i t s r e s p e c t i v e d o o r , t h e i n c r e m e n t 8 . 9 . M o v e r e m o t e w i n d o w a d d s t h e c a p a b i l i t y t o t h e d r i v e r - s i d e c o n t r o l l e r t o a l s o l o w e r a n d r a i s e t h e p a s s e n g e r w i n d o w , a n d 3 . 1 0 . D e t e c t a n d c o r r e c t w i n d o w p r o b l e m s a d d s d e t e c t o r s a n d c o r r e c t o r s t o d e t e c t a n d c o r r e c t w i n d o w m o t o r f a i l u r e s . F i n a l l y , t h e t h i r d s y s t e m f o c u s e s o n t h e i n t e r i o r l i g h t i n g r e q u i r e m e n t ( R 3 ) , w h e r e i n c r e m e n t C . 8 . R e p o r t o p e n / c l o s e d d o o r a d d s b e h a v i o r t o a c o n t r o l l e r t o m o n i t o r t h e s t a t u s o f i t s d o o r a n d r e p o r t i t t o a n i n t e r i o r l i g h t c o n t r o l l e r , a n d C . 9 . A c t i v a t e i n t e r i o r l i g h t i n g a d d s t h e c a p a b i l i t y o f t h e l i g h t c o n t r o l l e r t o a c t i v a t e t h e i n t e r i o r l i g h t b a s e d o n t h e c u r r e n t s t a t e s o f t h e d o o r s a n d t h e i g n i t i o n . 7 . 3 M o d e l i n g T o g u i d e t h e c r e a t i o n o f s t r u c t u r a l a n d b e h a v i o r a l U M L d i a g r a m s i n t h e i n t e - g r a t i o n s c o n s t r u c t i n g t h e s y s t e m m o d e l o f t h e D C S , w e h a v e a p p l i e d t h e f o l l o w i n g o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s : S t r u c t u r a l p a t t e r n s . T h e f o l l o w i n g s t r u c t u r a l o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s w e r e a p p l i e d t o t h e D C S : C o n t r o l l e r D e c o m p o s e ( 3 1 3 ) p a t t e r n : T h e C o n t r o l l e r D e c o m p o s e ( 3 1 3 ) p a t t e r n i s a p p l i e d t o t h e D C S a t t h e b e g i n n i n g o f i n c r e m e n t 1 . M o n i t o r k e y c y l i n d e r s i n o r d e r t o d e c o m p o s e t h e s y s t e m i n t o v a r i o u s c o m p o n e n t s a c c o r d i n g t o t h e i r r e s p o n s i b i l i t i e s . W i t h t h e a p p l i c a t i o n o f t h e p a t t e r n , t h e f o l l o w i n g b a s i c c o m - p o n e n t s a r e i d e n t i fi e d : C o n t r o l l e r s : T h e A L C S i s a d i s t r i b u t e d e m b e d d e d s y s t e m , i n w h i c h a c o n - t r o l l e r c a n b e f o u n d i n e a c h d o o r o f t h e c a r . I n a d d i t i o n t o t h e d o o r c o n - t r o l l e r s i n t h e s y s t e m , a n i n t e r i o r l i g h t c o n t r o l l e r a c t i v a t e s a n d d e a c t i v a t e s t h e i n t e r i o r l i g h t i n g i n t h e c a r . S e n s o r s : N u m e r o u s s e n s o r s c a n b e f o u n d i n t h e D C S . A d o o r c o n t r o l l e r r e q u i r e s s e n s o r s t o r e a d t h e c u r r e n t s t a t e s o f t h e w i n d o w c o n t r o l b u t t o n s , t h e d o o r 1 9 5 l o c k b u t t o n , t h e k e y c y l i n d e r , a n d d e t e r m i n e s w h e t h e r t h e d o o r i s o p e n e d o r c l o s e d . I n a d d i t i o n , t h e i n t e r i o r l i g h t c o n t r o l l e r n e e d s t o m o n i t o r t h e s t a t u s o f t h e i g n i t i o n . A c t u a t o r s : A d o o r c o n t r o l l e r c o n t r o l s a d o o r l o c k i n g m o t o r t o l o c k a n d u n l o c k t h e d o o r . I n a d d i t i o n , a d o o r c o n t r o l l e r a l s o c o n t r o l s a w i n d o w m o t o r t o l o w e r a n d r a i s e a w i n d o w . F i n a l l y , t h e i n t e r i o r l i g h t c o n t r o l l e r a c t i v a t e s a n d d e a c t i v a t e s t h e i n t e r i o r l i g h t i n t h e c a r . S u b s e q u e n t l y , t h e i d e n t i fi e d c o m p o n e n t s a r e r e fi n e d b y t h e a p p l i c a t i o n o f a d d i - t i o n a l o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s . A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) p a t t e r n : T o f u r t h e r r e fi n e t h e s e n s o r s a n d a c t u a t o r s o f t h e D C S a s c a p t u r e d b y t h e C o n t r o l l e r D e c o m p o s e ( 3 1 3 ) p a t t e r n , w e a p p l i e d t h e A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) p a t t e r n i n i n c r e m e n t s 1 . M o n i t o r k e y c y l i n d e r s t h r o u g h 7 . S e t w i n d o w m o t o r s : 1 . M o n i t o r k e y c y l i n d e r s : I n t h i s i n c r e m e n t , t h e c l a s s D o o r K e y C y l i n d e r w i t h i t s a s s o c i a t e d s t a t e d i a g r a m i s a d d e d t o t h e D C S m o d e l . T h e D o o r K e y C y l i n d e r m o n i t o r s w h e t h e r a k e y h a s b e e n i n s e r t e d a n d t u r n e d i n t h e k e y c y l i n d e r o f a d o o r . 2 . M o n i t o r d o o r s t a t u s : I n t h i s i n c r e m e n t , t h e c l a s s D o o r O p e n S e n s o r w i t h i t s a s s o c i a t e d s t a t e d i a g r a m i s a d d e d t o t h e D C S m o d e l . T h e D o o r O p e n S e n s o r d e t e r m i n e s w h e t h e r t h e c a r d o o r i s o p e n o r c l o s e d . 3 . M o n i t o r d o o r l o c k b u t t o n s : I n t h i s i n c r e m e n t , t h e c l a s s D o o r L o c k B u t t o n w i t h i t s a s s o c i a t e d s t a t e d i a g r a m i s a d d e d t o t h e D C S m o d e l . T h e D o o r - L o c k B u t t o n i s u s e d b y t h e u s e r t o l o c k a n d u n l o c k t h e c a r d o o r s . 4 . M o n i t o r i g n i t i o n : I n t h i s i n c r e m e n t , t h e c l a s s l g n i t i o n S e n s o r w i t h i t s a s s o c i - a t e d s t a t e d i a g r a m i s a d d e d t o t h e D C S m o d e l . T h e l g n i t i o n S e n s o r d e t e r - m i n e s t h e c u r r e n t s t a t e o f t h e i g n i t i o n i n t h e c a r . 1 9 6 5 . M o n i t o r w i n d o w b u t t o n s : I n t h i s i n c r e m e n t , t h e c l a s s W i n d o w B u t t o n w i t h i t s a s s o c i a t e d s t a t e d i a g r a m i s a d d e d t o t h e D C S m o d e l . U s i n g a W i n - d o w B u t t o n , t h e u s e r c a n r a i s e o r l o w e r t h e w i n d o w . W h i l e t h e d r i v e r - s i d e c o n t r o l l e r i s c o n n e c t e d t o t w o w i n d o w b u t t o n s , o n e f o r t h e p a s s e n g e r a n d o n e f o r t h e d r i v e r w i n d o w , t h e p a s s e n g e r - s i d e c o n t r o l l e r i s o n l y c o n n e c t e d t o o n e b u t t o n t o c o n t r o l t h e p a s s e n g e r w i n d o w . 6 . S e t d o o r l o c k i n g m o t o r s : I n t h i s i n c r e m e n t , t h e c l a s s D o o r L o c k i n g M o t o r w i t h i t s a s s o c i a t e d s t a t e d i a g r a m i s a d d e d t o t h e D C S m o d e l . A D o o r - L o c k i n g M o t o r o f f e r s t h e c a p a b i l i t y t o l o c k a n d u n l o c k a c a r d o o r . 7 . S e t w i n d o w m o t o r s : I n t h i s i n c r e m e n t , t h e c l a s s W i n d o w M o t o r w i t h i t s a s - s o c i a t e d s t a t e d i a g r a m i s a d d e d t o t h e D C S m o d e l . A W i n d o w M o t o r i s u s e d b y a c o n t r o l l e r t o l o w e r a n d r a i s e a w i n d o w . T h e c l a s s h i e r a r c h y i m p o s e d b y t h e r e p e a t e d a p p l i c a t i o n o f t h e A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n c a n b e s e e n i n F i g u r e 7 . 3 . B e h a v i o r a l p a t t e r n s . W e a p p l i e d t h e f o l l o w i n g b e h a v i o r a l o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s t o t h e D C S : C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) p a t t e r n : T h e s y s t e m c o m p r i s e s t h r e e c o n t r o l l e r s , t w o D o o r C o n t r o l l e r s a n d o n e l n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r , w h i c h a l l o p e r a t e c o n c u r - r e n t l y a n d e x c h a n g e m e s s a g e s v i a a m e s s a g e b u s . T h e a p p l i c a t i o n o f t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n i n t h e i n c r e m e n t s A . 8 . L o c k / u n l o c k l o c a l d o o r s , B . 8 . M o v e l o c a l w i n d o w s , a n d C 8 . R e p o r t o p e n / c l o s e d d o o r r e s u l t s i n t h e a d d i t i o n o f c o m p l e x s t a t e s i n t h e s t a t e d i a - g r a m s o f r e s p e c t i v e c o n t r o l l e r t o r e a l i z e t h e r e q u i r e d O p e r a t i o n a l m o d e s . S p e c i f - i c a l l y , P o w e r o f f a n d N o r m a l b e h a v i o r c o m p l e x s t a t e s a r e a d d e d t o t h e r e s p e c t i v e s t a t e d i a g r a m o f e a c h c o n t r o l l e r t o r e a l i z e t h e s e o p e r a t i o n a l m o d e s . 1 9 7 I 2 2 : 8 8 , : I I A c t u a t o r I I f I ? P a s s i v e P a s s i v e B o o l e a n I n t e g e r 8 0 0 , 9 3 " A c t u a t o r S e n s o r S e n s o r l , l , ? F , l D o o r L o c k D o o r K e y D o o r O p e n D o o r L o c k l n g I B u t t o n C y l i n d e r S e n s o r W i n d o w M o t o r M o t o r I n t e r i o r F i n d o w B u t t o n I L i g h t F i g u r e 7 . 3 : H i e r a r c h y o f a c t u a t o r s a n d s e n s o r s i n t h e D C S T a s k ( 3 5 2 ) p a t t e r n : T h e c o n t r o l l e r s o f t h e s y s t e m n e e d t o p e r f o r m s e v e r a l t a s k s c o n c u r r e n t l y . F o r e x a m p l e , f o r t h e c e n t r a l l o c k i n g r e q u i r e m e n t ( R 1 ) , a D o o r C o n - t r o l l e r n e e d s t o m o n i t o r t h e k e y c y l i n d e r s a n d t h e l o c k b u t t o n s i n t h e c a r a n d l o c k o r u n l o c k t h e d o o r s a c c o r d i n g l y , a s w e l l a s h a n d l e r e q u e s t s t h a t m a y h a v e b e e n s e n t b y t h e r e m o t e c o n t r o l l e r l o c a t e d i n t h e o t h e r d o o r . I n o r d e r t o m o d e l t h e s e c o n c u r r e n t a c t i v i t i e s , t h e T a s k ( 3 5 2 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n h a s b e e n a p - p l i e d i n t h e i n c r e m e n t s A . 9 . L o c k / u n l o c k r e m o t e d o o r s , 3 . 9 . M o v e r e m o t e w i n d o w , a n d C . 9 . A c t i v a t e i n t e r i o r l i g h t i n g . A s a r e s u l t o f t h e a p p l i c a t i o n o f t h e p a t t e r n , t h e c o m p l e x s t a t e N o r m a l b e h a v i o r o f a c o n t r o l l e r i s c o n v e r t e d t o a c o n c u r r e n t s t a t e , i n w h i c h m u l t i p l e t a s k s a r e e x e c u t e d c o n c u r r e n t l y . F o r e x a m p l e , a s a r e s u l t o f t h e r e a l i z a t i o n o f i n c r e m e n t A . 9 . L o c k / u n l o c k r e m o t e d o o r s , t h e c o m p l e x s t a t e N o r m a l b e h a v i o r o f t h e D o o r C o n t r o l l e r h a s t w o c o n c u r - r e n t p a r t i t i o n s . O n e p a r t i t i o n c o n t i n u o u s l y q u e r i e s t h e k e y c y l i n d e r s a n d l o c k b u t t o n s a n d l o c k s o r u n l o c k s d o o r s i f r e q u i r e d , w h i l e t h e o t h e r p a r t i t i o n h a n d l e s 1 9 8 l o c k o r u n l o c k r e q u e s t s s e n t b y t h e r e m o t e d o o r c o n t r o l l e r . D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) p a t t e r n : T h e W i n d o w M o t o r o f t h e D C S n e e d s t o b e m o n i t o r e d f o r f a u l t s a n d c o r r e c t i v e a c t i o n s i n i t i a t e d ( a s n e c e s s a r y ) . T h e r e f o r e , w e a p p l i e d t h e D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) p a t t e r n t o t h e s y s t e m i n i n c r e m e n t 3 . 1 0 . D e t e c t w i n d o w p r o b l e m . A s a r e s u l t o f t h e a p p l i c a t i o n o f t h e D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) p a t t e r n , t h e c l a s s e s W i n d o w M o t o r F a i l u r e D e t e c t o r a n d W i n d o w - M o t o r F a i l u r e C o r r e c t o r , w i t h t h e i r a s s o c i a t e d s t a t e d i a g r a m s , a r e a d d e d t o t h e U M L m o d e l o f t h e D C S . T h e W i n d o w M o t o r F a i l u r e D e t e c t o r m o n i t o r s t h e W i n - d o w M o t o r a n d i f i t d e t e c t s t h a t t h e W i n d o w M o t o r i s i n a n e r r o r s t a t e , t h e n t h e W i n d o w M o t o r F a i l u r e C o r r e c t o r i s n o t i fi e d o f t h e f a u l t , w h i c h i n t u r n s t o p s t h e c u r r e n t a c t u a t i o n o f t h e W i n d o w M o t o r . T h e c l a s s d i a g r a m o b t a i n e d a f t e r t h e c o m p l e t i o n o f a l l i n c r e m e n t s f o r t h e w i n d o w m o t i o n r e q u i r e m e n t ( R 2 ) c a n b e s e e n i n F i g u r e 7 . 4 . ( T h e s t a t e d i a g r a m s f o r t h e c e n - t r a l l o c k i n g ( R 1 ) a n d i n t e r i o r l i g h t i n g ( R 3 ) r e q u i r e m e n t s d i f f e r f r o m t h e c l a s s d i a g r a m i n F i g u r e 7 . 4 o n l y b y m i s s i n g t h e W i n d o w M o t o r F a i l u r e D e t e c t o r a n d W i n d o w M o t o r F a i l — u r e C o r r e c t o r c l a s s e s . ) T h e m a i n c o m p o n e n t s i n t h e s y s t e m a r e t h e D o o r C o n t r o l l e r s . A D C S c o n t a i n s t w o o f t h e s e c o n t r o l l e r s , e a c h o f w h i c h i s c o n n e c t e d t o s e v e r a l o t h e r c o m p o n e n t s . E a c h D o o r C o n t r o l l e r r e a d s v a l u e s f r o m d i f f e r e n t t y p e s o f s e n s o r s : 1 . D o o r L o c k B u t t o n : T h i s b u t t o n i s u s e d t o l o c k a n d u n l o c k d o o r s . 2 . D o o r O p e n S e n s o r : T h i s s e n s o r i n d i c a t e s w h e t h e r t h e c a r d o o r i s o p e n o r c l o s e d . 3 . D o o r K e y C y l i n d e r : T h i s s e n s o r m o n i t o r s w h e t h e r a k e y i s i n s e r t e d i n t h e c y l i n d e r o f t h e d o o r a n d t h e k e y i s t u r n e d t o l o c k o r u n l o c k t h e d o o r . 4 . W i n d o w B u t t o n : T h e w i n d o w b u t t o n i s u s e d t o r a i s e a n d l o w e r w i n d o w s . W h i l e t h e p a s s e n g e r - s i d e c o n t r o l l e r o n l y r e a d s t h e v a l u e s o f o n e b u t t o n ( t o r a i s e a n d 1 9 9 l o w e r t h e p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w ) , t h e d r i v e r - s i d e c o n t r o l l e r h a s t w o b u t t o n s t o c o n t r o l t h e d r i v e r a s w e l l a s t h e p a s s e n g e r — s i d e w i n d o w . I n a d d i t i o n t o r e a d i n g v a l u e s f r o m s e n s o r s , e a c h c o n t r o l l e r a l s o c o n t r o l s t w o t y p e s o f a c t u a t o r s : 1 . D o o r L o c k i n g M o t o r : T h e d o o r l o c k i n g m o t o r i s u s e d t o l o c k a n d u n l o c k t h e d o o r s . 2 . W i n d o w M o t o r : A w i n d o w m o t o r i s u s e d t o l o w e r a n d r a i s e t h e w i n d o w . T h e w i n d o w m o t o r i s m o n i t o r e d f o r f a i l u r e b y a W i n d o w M o t o r F a i l u r e D e t e c t o r , w h i c h r e p o r t s f a u l t s t o t h e W i n d o w M o t o r F a i l u r e C o r r e c t o r t o c o r r e c t t h e f a u l t . E a c h D o o r C o n t r o l l e r c o m m u n i c a t e s w i t h t h e a d j a c e n t D o o r C o n t r o l l e r i n t h e c a r t o p e r f o r m d i s t r i b u t e d t a s k s , s u c h a s u n l o c k i n g b o t h d o o r s i n t h e c a r . F i n a l l y , e a c h c o n t r o l l e r a l s o r e p o r t s t h e c u r r e n t s t a t u s o f t h e r e s p e c t i v e d o o r t o t h e l n t e r i o r L i g h t - C o n t r o l l e r . T h e l n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r c o n t r o l s t h e l n t e r i o r L i g h t i n t h e c a r , w h i c h i s t u r n e d o n a n d o f f d e p e n d i n g o n t h e r e p o r t e d d o o r s t a t u s a n d t h e c u r r e n t s t a t u s o f t h e i g n i t i o n , a s r e a d f r o m t h e l g n i t i o n S e n s o r . W h i l e t h e c l a s s d i a g r a m s o f t h e D C S m o d e l s f o c u s i n g o n t h e t h r e e r e q u i r e m e n t s a r e s i m i l a r , t h e s t a t e d i a g r a m s a s s o c i a t e d w i t h t h e c l a s s e s d i f f e r c o n s i d e r a b l y b e t w e e n s y s t e m m o d e l s t o r e fl e c t t h e f o c u s o n d i f f e r e n t b e h a v i o r a l a s p e c t s o f t h e s y s t e m . F o r e x a m p l e , f o r t h e c e n t r a l l o c k i n g r e q u i r e m e n t ( R 1 ) , t h e f o c u s l i e s o n t h e b e h a v i o r a l e l e m e n t s t h a t p e r f o r m t h e l o c k i n g a n d u n l o c k i n g o f d o o r s i n t h e c a r , w h i l e f o r t h e i n t e r i o r l i g h t r e q u i r e m e n t ( R 3 ) , t h e f o c u s i s o n t h e i n t e r a c t i o n b e t w e e n t h e c o n t r o l l e r s a n d t h e i n t e r i o r l i g h t c o n t r o l l e r o f t h e c a r . F i g u r e 7 . 5 d e p i c t s t h e o b j e c t d i a g r a m o f t h e D C S i n s t a n t i a t e d f r o m F i g u r e 7 . 4 t h a t i s u s e d f o r a n a l y s i s p u r p o s e s . S p e c i fi c a l l y , t w o d i f f e r e n t c o n t r o l l e r s w i t h t h e i r r e s p e c t i v e c o m p o n e n t s e x i s t i n t h e s y s t e m , a d r i v e r - s i d e c o n t r o l l e r ( D r i v e r D o o r C o n - t r o l l e r ) a n d a p a s s e n g e r - s i d e c o n t r o l l e r ( P a s s D o o r C o n t r o l l e r ) . T h e D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r m o n i t o r s a D r i v e r D W i n d o w B u t t o n a n d a D r i v e r P W i n d o w B u t t o n , s i n c e t h e d r i v e r m a y 2 0 0 D o o r L o c k D o o r K e y C y l i n d e r E l l i n d o w B u t t o n S e n s o r I I g n i t i o n D o o r O p e n B u t t o n S e n s o r 1 I 1 I 1 I 1 . . 2 I 1 / I \ r e a d s v a l u e s f r o m : T I O H l I t o r s . . D o o r 1 l n t e r i o r L i g h t c o m m u n i c a t e s w r t h C o n t r o l l e r I — 2 — — — r e p o r t s d o o r s t a t u s l o — 9 l C o n t r o l l e r 1 . I 1 e t s v a l u e s 0 c o n t r o l s ( I ; 1 1 w 1 . . * D o o r L o c k i n g M o t o r W i n d o w M o t o r I n t e r i o r n g h t 1 1 / m o n i t o r s c o r r e c t \ s W i n d o w M / o t o r W i n \ d o w M o t o r F a i l u r e i s c o r r e c t e d b F a i l u r e D e t e c t o r C o r r e c t o r F i g u r e 7 . 4 : U M L c l a s s d i a g r a m o f t h e D C S l o w e r t h e d r i v e r a s w e l l a s t h e p a s s e n g e r w i n d o w . T h e P a s s D o o r C o n t r o l l e r , h o w e v e r , o n l y m o n i t o r s a P a s s P W i n d o w B u t t o n , s i n c e t h e p a s s e n g e r c a n o n l y c o n t r o l t h e p a s - s e n g e r w i n d o w . B o t h c o n t r o l l e r s a l s o c o m m u n i c a t e w i t h t h e l n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r . F o r b r e v i t y , w e a s s u m e t h a t t h e l n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r o n l y c o n t r o l s a s i n g l e l i g h t , r e p r e s e n t e d b y t h e o b j e c t l n t e r i o r L i g h t . 7 . 4 A n a l y s i s N e x t , w e d e s c r i b e s i x d i f f e r e n t e r r o r s t h a t w e f o u n d d u r i n g t h e i t e r a t i o n s o f i 2 M A P c o n s t r u c t i n g t h e D C S . F o r e a c h o f t h e t h r e e c o m p l e m e n t a r y m o d e l s , w e s h o w t w o e r r o r s a n d f o r e a c h e r r o r w e g i v e t h e f o l l o w i n g i n f o r m a t i o n : 2 0 1 s t \ c e r r o c W _ y b a m m o c s , s r _ o o t s u t a t , M / H s l o r t n o c s r o t i n o m e \ L t s r o o d s t r o p e r o t s u t a t s r o o d s t r o p e r i n o ! m / 2 1 9 W ! } i m s m t \ E — y b d e t c e r r o c s i c e r r o c s r o t i n o m / F i g u r e 7 . 5 : U M L o b j e c t d i a g r a m o f t h e D C S 2 0 2 I n l e fl s z L L i a h l 9 2 : 1 1 a m E r r o r i n d i c a t o r : S h o w s t h e p r o p e r t y w i t h i t s i n s t a n t i a t i o n t h a t w a s f o u n d t o b e v i o l a t e d a n d i n d i c a t e d t h e p r e s e n c e o f a n e r r o r . E r r o r s o u r c e : D e s c r i b e s h o w t h e s o u r c e o f t h e e r r o r w a s l o c a t e d a n d c l a s s i f i e d a s a U M L m o d e l i n g e r r o r o r a p r o p e r t y e r r o r . E r r o r c o r r e c t i o n : E x p l a i n s h o w t h e e r r o r w a s c o r r e c t e d , e i t h e r t h r o u g h p r o p e r t y o r U M L m o d e l r e fi n e m e n t . W h i l e i n t h i s s e c t i o n w e p r e s e n t o n l y t h e i n s t a n t i a t i o n s o f s o m e p r o p e r t i e s o f t h e D C S , t h e c o m p l e t e l i s t o f i n s t a n t i a t i o n s o f t h e p r o p e r t i e s a s s o c i a t e d w i t h a l l i n c r e m e n t s c a n b e f o u n d i n A p p e n d i x D 2 . 7 . 4 . 1 C e n t r a l l o c k i n g 1 . A . 8 . L o c k / u n l o c k l o c a l d o o r : U M L m o d e l i n g e r r o r E r r o r i n d i c a t o r : T h e f o l l o w i n g p r o p e r t y o f i n c r e m e n t A . 8 . L o c k / u n l o c k l o c a l d o o r w a s f o u n d t o b e v i o l a t e d : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e d o o r i s u n l o c k e d t h r o u g h t h e d r i v e r d o o r c y l i n d e r o r d r i v e r d o o r u n l o c k b u t t o n , t h e n t h e d r i v e r d o o r i s u n l o c k e d a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ( 7 . 8 ) w h i c h i s i n s t a n t i a t e d a s G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . l o c k B u t t o n S t a t u s = 2 V D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . k e y S t a t u s = 2 , t h e n D r i v e r D o o r L o c k . l o c k S t a t u s = O a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ( 7 . 9 ) — + 0 3 0 ( D r i v e r D o o r L o c k . l o c k S t a t u s = 0 ) ) ( 7 ' 1 1 ) T h e p r o p e r t y i s a r e a l - t i m e r e s p o n s e p r o p e r t y o f t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n , i n w h i c h t h e d o o r i s u n l o c k e d t h r o u g h t h e d r i v e r d o o r c y l i n d e r o r d r i v e r d o o r u n l o c k b u t t o n i s f o l l o w e d b y t h e r e s p o n s e t h e d r i v e r d o o r i s u n l o c k e d w i t h i n 9 t i m e u n i t s . 1 I n o r d e r t o p e r f o r m t h e a n a l y s i s f o r t h e p r e p e r t y i n E x p r e s s i o n ( 7 . 8 ) , t h e i Z M A P t o o l s u i t e m a p s t h e i n s t a n t i a t e d n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t y i n E x p r e s s i o n ( 7 . 9 ) t o a n M T L f o r m u l a u s i n g t h e f o l l o w i n g t e m p l a t e f r o m t h e B o u n d e d R e s p o n s e r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n : [ K P — > O S C S ) . ( 7 . 1 0 ) I n E x p r e s s i o n ( 7 . 9 ) , t h e p l a c e h o l d e r E w a s i n s t a n t i a t e d a s D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . l o c k B u t t o n S t a t u s = 2 V D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . k e y S t a t u s = 2 , t h e p l a c e h o l d e r § w a s i n s t a n t i a t e d a s D r i v e r D o o r L o c k . l o c k S t a t u s = 0 , a n d t h e p l a c e h o l d e r f o r t h e r e a l - t i m e c o n s t r a i n t s _ c _ w a s r e p l a c e d w i t h Q . A s a r e s u l t , t h e i 2 M A P t o o l s u i t e c r e a t e s t h e f o l l o w i n g M T L p r o p e r t y t h a t i s a n a l y z e d u s i n g o u r U M L f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k : [ ] ( D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . l o c k B u t t o n S t a t u s = 2 V D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . k e y S t a t u s = 2 H e r e i n , w e w i l l n o t f u r t h e r i l l u s t r a t e t h e m a p p i n g o f a s t r u c t u r e d n a t u r a l l a n - g u a g e p r o p e r t y t o i t s M T L r e p r e s e n t a t i o n , s i n c e t h i s p r o c e s s i s a u t o m a t e d b y t h e i Q M A P t o o l s u i t e a n d t r a n s p a r e n t t o t h e u s e r . 1 A r e s p o n s e t i m e o f z e r o t i m e u n i t s i n o u r d i s c r e t e t i m e m o d e l d e n o t e s t h a t t h e r e s p o n s e h a s t o h a p p e n w i t h i n t h e s a m e t i m e s l i c e . i n ; E r r o r s o u r c e : A n i n s p e c t i o n o f t h e v i o l a t i o n t r a c e p r o v i d e d b y t h e m o d e l c h e c k e r s h o w e d t h e D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r d o e s n o t c o r r e c t l y i m p l e m e n t t h a t d o o r u n l o c k i n g h a s p r i o r i t y o v e r d o o r l o c k i n g . T h i s o m i s s i o n i s i l l u s t r a t e d i n F i g u r e 7 . 6 f o r t h e d r i v e r - s i d e d o o r c o n t r o l l e r , i n w h i c h t h e g u a r d s f o r t h e t w o t r a n s i t i o n s a r e n o t m u t u a l l y e x c l u s i v e . A s s p e c i fi e d i n F i g u r e 7 . 2 , f o r t h e k e y c y l i n d e r a n d d o o r l o c k b u t t o n , a s t a t u s o f 0 i n d i c a t e s n o a c t i o n n e e d s t o b e t a k e n , 1 i n d i c a t e s t h a t l o c k i n g i s r e q u e s t e d , a n d 2 i n d i c a t e s t h a t u n l o c k i n g i s r e q u e s t e d . F o r t h e b o o l e a n d o o r l o c k a c t u a t o r , a v a l u e o f 0 d e n o t e s t h a t t h e d o o r i s u n l o c k e d , w h i l e a v a l u e o f 1 l o c k s t h e d o o r . T h e r e f o r e , t h e t r a n s i t i o n w i t h t h e h i g h l i g h t e d g u a r d a n d a c t i o n ( l o c k i n g t h e d o o r b y s e t t i n g i t s v a l u e t o 1 ) m a y b e t a k e n , a l t h o u g h a k e y t u r n o r t h e d o o r l o c k b u t t o n r e q u e s t s a n u n l o c k i n g ( i . e . , h a v e a v a l u e o f 2 ) . S i n c e u n l o c k i n g n e e d s t o h a v e p r i o r i t y o v e r l o c k i n g , t h e s y s t e m b e h a v i o r i s i n c o r r e c t a n d a m o d i fi c a t i o n o f t h e U M L m o d e l i s r e q u i r e d . T h e r e f o r e , t h e e r r o r i s c l a s s i fi e d a s a U M L m o d e l i n g e r r o r . E r r o r c o r r e c t i o n : I n o r d e r t o c o r r e c t t h i s e r r o r , t h e d o o r c o n t r o l l e r n e e d s t o u n l o c k t h e c a r d o o r s u p o n a n u n l o c k i n g r e q u e s t , i r r e s p e c t i v e o f w h e t h e r a l o c k i n g r e q u e s t h a s a l s o b e e n d e t e c t e d . I n o r d e r t o r e a l i z e t h i s r e s t r i c t i o n i n t h e m o d e l , t h e g u a r d w a s s t r e n g t h e n e d t o o n l y a l l o w t h e l o c k i n g t o b e p e r f o r m e d w h e n n o u n l o c k i n g i s c u r r e n t l y r e q u e s t e d b y t h e d o o r k e y o r d o o r l o c k b u t t o n . S p e c i fi c a l l y , t h e h i g h l i g h t e d g u a r d i n F i g u r e 7 . 6 w a s r e p l a c e d w i t h [ ( l o c k B u t t o n S t a t u s = 1 V k e y S t a t u s = 1 ) / \ ( l o c k B u t t o n S t a t u s s é 2 A k e y S t a t u s 7 5 2 ) ] . A f t e r t h i s m o d i fi c a t i o n , a n a l y s i s d i d n o t r e v e a l a n y f u r t h e r v i o l a t i o n s o f t h e p r o p e r t y . . A . 9 . L o c k / u n l o c k r e m o t e d o o r : U M L m o d e l i n g e r r o r E r r o r i n d i c a t o r : A f t e r i n c r e m e n t A . 8 . L o c k / u n l o c k l o c a l d o o r w a s r e a l i z e d , i n c r e m e n t A . 9 . 2 0 5 { m l a m ] ? [ l o c k B u t t o n S t a t u s = 2 | | k e y S t a t u s = 2 1 l " D r i v e r D o o r L o c k . s e t V a l u e ( O ) [ l o c k B u t t o n S t a t u s = - O & & l k e y S t a t u s = O l l k e y S t a t u s = 1 l l " D r i v e r D o o r L o c k . s e t V a l u e ( 1 ) A c t i o n d e t e r m l n e d I [ l o c k B u t t o n S t a t u s = 1 u F i g u r e 7 . 6 : E r r o r u n c o v e r e d i n t h e s t a t e d i a g r a m o f t h e D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r i n t h e U M L m o d e l f o c u s i n g o n r e q u i r e m e n t R 1 C e n t r a l l o c k i n g L o c k / u n l o c k r e m o t e d o o r w a s r e a l i z e d . T h i s i n c r e m e n t a d d s t h e c a p a b i l i t y t o t h e c o n t r o l l e r s t o l o c k / u n l o c k t h e r e m o t e d o o r b y s e n d i n g a r e q u e s t t o t h e r e m o t e c o n t r o l l e r . A p r o p e r t y o f i n c r e m e n t A . 9 . L o c k / u n l o c k r e m o t e d o o r , b a s e d o n a p r o p e r t y t e m p l a t e o f t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) o b j e c t a n a l - y s i s p a t t e r n , s t a t e s : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e d r i v e r - s i d e c o n t r o l l e r p r o c e s s e s a n u n l o c k r e q u e s t , t h e n b o t h d o o r s a r e u n l o c k e d a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ( 7 . 1 2 ) w h i c h i s i n s t a n t i a t e d a s 2 0 6 G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . l o c k B u t t o n S t a t u s = 2 V D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r k e y S t a t u s = 2 , t h e n D r i v e r D o o r L o c k . l o c k S t a t u s = O / \ P a s s D o o r L o c k . l o c k S t a t u s = 0 a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ( 7 . 1 3 ) S p i n q u i c k l y u n c o v e r s a v i o l a t i o n o f t h e p r o p e r t y . E r r o r s o u r c e : I n o r d e r t o d e t e r m i n e t h e s o u r c e o f t h e e r r o r , t h e v i o l a t i o n t r a c e p r o v i d e d b y t h e m o d e l c h e c k e r w a s i n s p e c t e d . T h e s e q u e n c e d i a g r a m r e p r e s e n t a t i o n o f t h e i n t e r a c t i o n s b e t w e e n o b j e c t s i n t h e D C S w a s f o u n d t o c o n s i d e r a b l y f a c i l i t a t e t h e d e t e c t i o n o f t h e e r r o r s o u r c e , s i n c e t h e e r r o r i s a r a c e c o n d i t i o n . T h e r a c e c o n d i t i o n l e a d i n g t o t h e v i o l a t i o n o f t h e p r o p e r t y c a n b e s e e n i n F i g u r e 7 . 7 . T h e p r o p e r t y i s v i o l a t e d i f t h e d r i v e r - s i d e c o n t r o l l e r p r o c e s s e s a n u n l o c k r e q u e s t w h i l e t h e p a s s e n g e r - s i d e c o n t r o l l e r p r o c e s s e s a l o c k r e q u e s t , o r v i c e v e r s a . A s a r e s u l t , a t t h e e n d o f t h e i n t e r a c t i o n , t h e p a s s e n g e r d o o r i s u n l o c k e d , w h i l e t h e d r i v e r d o o r i s e r r o n e o u s l y l o c k e d . S i n c e t h e U M L m o d e l n e e d s t o b e r e fi n e d t o c o r r e c t t h e e r r o r a n d t h e p r o p e r t y r e m a i n s u n c h a n g e d , t h i s e r r o r i s c l a s s i fi e d a s a U M L m o d e l i n g e r r o r . E r r o r c o r r e c t i o n : I n o r d e r t o a d d r e s s t h i s v i o l a t i o n , t h e d o o r l o c k a c t u a t o r s h a v e b e e n e x t e n d e d t o p r i o r i t i z e u n l o c k i n g o v e r l o c k i n g . S p e c i fi c a l l y , w i t h i n a s i n g l e t i m e u n i t , a d o o r l o c k m a y a l w a y s b e u n l o c k e d . H o w e v e r , o n c e a d o o r l o c k h a s b e e n u n l o c k e d , i t i g n o r e s s u b s e q u e n t l o c k i n g r e q u e s t s i n t h e s a m e t i m e u n i t . A f t e r t h i s b e h a v i o r h a s b e e n r e a l i z e d i n t h e s t a t e d i a g r a m s o f t h e D r i v e r D o o r L o c k a n d P a s s D o o r L o c k , s u b s e q u e n t a n a l y s i s s h o w s t h a t t h e s y s t e m m o d e l a d h e r e s t o t h e p r o p e r t y . 2 0 7 I 1 2 m m m m E a s s l l o g r 2 W 9 2 m m C a u t i o u s : D r i v e r - s i d e c o n t r o l l e r s e t V a l u e ( O ) s e t V a l u e ( 1 ) p r o c e s s e s a n u n l o c k r e q u e s t , w h i l e t h e u n l o c k ( ) l o c k ( ) p a s s e n g e r - s i d e c o n t r o l l e r s e t V a l u e ( 1 ) s e t V a l u e ( O ) p r o c e s s e s a l o c k r e q u e s t , F i g u r e 7 . 7 : S e q u e n c e d i a g r a m i l l u s t r a t i n g t h e p o s s i b l e r a c e c o n d i t i o n b e t w e e n d o o r c o n t r o l l e r s u n c o v e r e d i n t h e U M L m o d e l f o c u s i n g o n r e q u i r e m e n t R 1 C e n t r a l l o c k - i n g 7 . 4 . 2 W i n d o w m o v e m e n t 1 . 3 . 1 0 . D e t e c t w i n d o w p r o b l e m : P r o p e r t y e r r o r E r r o r i n d i c a t o r : U p o n r e a l i z a t i o n o f t h e i n c r e m e n t 8 . 1 0 . D e t e c t w i n d o w p r o b l e m , r e g r e s - s i o n a n a l y s i s r e v e a l e d v i o l a t i o n s o f s e v e r a l p r o p e r t i e s o f t h e p r e v i o u s l y r e a l i z e d i n c r e m e n t s B . 8 . R a i s e / l o w e r l o c a l w i n d o w a n d 8 . 9 . R a i s e / l o w e r r e m o t e w i n d o w . F o r i n s t a n c e , t h e f o l l o w i n g p r o p e r t y o f i n c r e m e n t 8 . 8 . R a i s e / l o w e r l o c a l w i n d o w w a s f o u n d t o b e v i o l a t e d : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e d r i v e r - s i d e d r i v e r w i n d o w b u t t o n i s p u s h e d i n p o s i t i o n c l o s e , t h e n e v e n t u a l l y t h e d r i v e r - s i d e w i n d o w i s c l o s e d . ( 7 . 1 4 ) w h i c h i s i n s t a n t i a t e d a s G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f D r i v e r D W i n d o w B u t t o n . b u t t o n S t a t u s = 1 , t h e n e v e n t u a l l y D r i v e r W i n d o w M o t o r . w i n d o w S t a t u s = 1 . ( 7 . 1 5 ) 2 0 8 E r r o r s o u r c e : A f t e r i n s p e c t i n g t h e v i o l a t i o n t r a c e p r o v i d e d b y t h e m o d e l c h e c k e r , t h e r e a s o n f o r t h e v i o l a t i o n o f t h e p r o p e r t y w a s d e t e r m i n e d t o b e b e h a v i o r t h a t w a s a d d e d t o t h e m o d e l i n i n c r e m e n t 8 . 1 0 . D e t e c t w i n d o w p r o b l e m . W h e n 8 . 1 0 . D e - t e c t w i n d o w p r o b l e m i s r e a l i z e d , a f a i l u r e m o d e i s a d d e d t o t h e b e h a v i o r o f t h e w i n d o w m o t o r s . A m o t o r t h a t f a i l s s e t s i t s v a r i a b l e d e f e c t t o t r u e a n d d o e s n o t s u c c e s s f u l l y p e r f o r m t h e w i n d o w a c t u a t i o n . T h e r e f o r e , t h e w i n d o w a c t u a t i o n u p o n p u s h i n g a b u t t o n i n t o o p e n o r c l o s e p o s i t i o n i s o n l y s u c c e s s f u l l y p e r f o r m e d w h e n t h e m o t o r h a s n o t f a i l e d . A s s u c h , t h e p r o p e r t y i n E x p r e s s i o n ( 7 . 1 4 ) i s v i o l a t e d w h e n t h e w i n d o w m o t o r h a s f a i l e d . S i n c e t h e p r o p e r t y n e e d s t o b e r e - fi n e d a n d t h e b e h a v i o r o f t h e s y s t e m i s c o n s i d e r e d c o r r e c t , t h i s e r r o r i s c l a s s i fi e d a s a p r o p e r t y e r r o r . E r r o r c o r r e c t i o n : I n o r d e r t o a d d r e s s t h i s p r o p e r t y e r r o r a n d r e fi n e t h e p r o p e r t y , t h e I n t h e a b s e n c e o f F s c o p e i s u s e d . T h e s c o p e o f t h e p r e p e r t y i s c h a n g e d s o t h a t t h e D C S i s o n l y r e q u i r e d t o o p e n a n d c l o s e t h e w i n d o w u p o n a b u t t o n p u s h w h e n t h e r e s p e c t i v e w i n d o w m o t o r i s n o t d e f e c t i v e . T h e r e fi n e d p r o p e r t y s t a t e s t h a t I n t h e a b s e n c e o f a d r i v e r - s i d e w i n d o w m o t o r f a i l u r e , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e d r i v e r - s i d e d r i v e r w i n d o w b u t t o n i s p u s h e d i n p o s i t i o n c l o s e , t h e n e v e n t u a l l y t h e d r i v e r - s i d e w i n d o w i s c l o s e d . ( 7 . 1 6 ) w h i c h i s i n s t a n t i a t e d a s I n t h e a b s e n c e o f D r i v e r W i n d o w M o t o r . d e f e c t = 1 , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f D r i v e r D W i n d o w B u t t o n . b u t t o n S t a t u s = 1 , t h e n e v e n - t u a l l y D r i v e r W i n d o w M o t o r . w i n d o w S t a t u s = 1 . ( 7 . 1 7 ) 2 0 9 A f t e r t h e r e fi n e m e n t o f t h e p r o p e r t y i s c o m p l e t e d , a n a l y s i s s h o w s n o f u r t h e r v i o l a t i o n s . . 8 . 1 0 . D e t e c t w i n d o w p r o b l e m : U M L m o d e l i n g e r r o r E r r o r i n d i c a t o r : A d e f e c t w i n d o w m o t o r n e e d s t o b e d e a c t i v a t e d a f t e r a t m o s t t h r e e t i m e u n i t s . I n o r d e r t o d e t e c t s u c h f a u l t s , t h e D r i v e r W i n d o w M o t o r F a i l u r e D e t e c t o r i s u s e d t o d e t e c t s u c h f a i l u r e s o f a w i n d o w m o t o r . T h e D r i v e r W i n d o w M o t o r - F a i l u r e D e t e c t o r i s a t i m e o u t d e t e c t o r b a s e d o n t h e t e m p l a t e p r e s e n t e d i n t h e D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n . ( T h e D r i v e r W i n d o w M o t o r - F a i l u r e D e t e c t o r w a s s l i g h t l y m o d i fi e d c o m p a r e d t o t h e t e m p l a t e i n t h e D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) p a t t e r n . S p e c i fi c a l l y , n o s t a r t a n d s t o p m e s s a g e s a r e u s e d a n d t h e s e r v i c e m e s s a g e i s o n l y e x p e c t e d t o o c c u r a f t e r a m o t o r h a s p r e v i o u s l y b e e n a c t i v a t e d . ) T h e D r i v e r W i n d o w M o t o r s e n d s a m o v i n g ( ) m e s s a g e t o t h e D r i v e r - W i n d o w M o t o r F a i l u r e D e t e c t o r w h e n i t i s a c t i v e , a n d a n z ' d l e ( ) m e s s a g e w h e n a c - t i v i t y h a s c e a s e d . S h o u l d t h e D r i v e r W i n d o w M o t o r F a i l u r e D e t e c t o r n o t r e c e i v e t h e i d l e ( ) m e s s a g e w i t h i n t h r e e t i m e u n i t s a f t e r r e c e i v i n g a n a c t i v e ( ) m e s s a g e , t h e D r i v e r W i n d o w M o t o r F a i l u r e D e t e c t o r d e t e r m i n e s t h a t t h e w i n d o w m o t o r h a s f a i l e d a n d a c t i v a t e s t h e D r i v e r W i n d o w M o t o r F a i l u r e C o r r e c t o r . U p o n a s u c c e s s f u l c o r r e c - t i o n , t h e s t o p p e d a t t r i b u t e f o r t h e D r i v e r W i n d o w M o t o r i s s e t t o t r u e . I n o r d e r t o d e t e r m i n e w h e t h e r t h i s b e h a v i o r w a s m o d e l e d c o r r e c t l y , t h e f o l l o w i n g p r o p e r t y w a s i n c l u d e d i n t h e s p e c i fi c a t i o n o f i n c r e m e n t 8 . 1 0 . D e t e c t w i n d o w p r o b l e m : I n t h e p r e s e n c e o f a d r i v e r — s i d e w i n d o w m o t o r d e f e c t , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e d r i v e r - s i d e w i n d o w m o t o r i s a c t i v a t e d , t h e n a f a i l u r e i s r e p o r t e d t o t h e c o r r e c t o r a f t e r a t m o s t g t i m e u n i t ( s ) . ( 7 . 1 8 ) w h i c h i s i n s t a n t i a t e d a s 2 1 0 I n t h e p r e s e n c e o f D r i v e r W i n d o w M o t o r . d e f e c t = 1 , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a l l ( D r i v e r W i n d o w M o t o r . s e t V a l u e ( v a l u e ) ) , t h e n c a l l ( D r i v e r W i n d o w M o t o r F a i l u r e D e t e c t o r . c o r r e c t 0 ) a f t e r a t m o s t g t i m e u n i t ( s ) . ( 7 . 1 9 ) A n a l y s i s o f t h i s r e a l - t i m e p r o p e r t y q u i c k l y r e v e a l e d a v i o l a t i o n . E r r o r s o u r c e : T h e v i o l a t i o n t r a c e p r o v i d e d b y t h e m o d e l c h e c k e r w a s u s e d t o d e t e r m i n e t h e s o u r c e o f t h e e r r o r , w h i c h i s s h o w n i n F i g u r e 7 . 8 . T h e D r i v e r W i n d o w M o t o r F a i l u r e — D e t e c t o r i m p o s e s a d e a d l i n e o f t h r e e t i m e u n i t s o n t h e i d l e ( ) m e s s a g e r e c e i v e d f r o m t h e D r i v e r W i n d o w M o t o r , m e a n i n g t h a t a m e s s a g e t h a t a r r i v e s a f t e r t h r e e t i m e u n i t s i s c o n s i d e r e d l a t e . H o w e v e r , t h e p r o p e r t y i n E x p r e s s i o n 7 . 1 8 s t a t e s t h a t w i t h i n t h r e e t i m e u n i t s , a v i o l a t i o n n e e d s t o b e d i s c o v e r e d a n d r e p o r t e d , w h i c h i s n o t p o s s i b l e s i n c e a m e s s a g e s i s n o t c o n s i d e r e d l a t e b y t h e W i n d o w - M o t o r F a i l u r e D e t e c t o r u n t i l a f t e r t h r e e t i m e u n i t s h a v e p a s s e d . S i n c e t h i s e r r o r r e q u i r e d a m o d i fi c a t i o n o f t h e U M L m o d e l , i t w a s c l a s s i fi e d a s a U M L m o d e l i n g C I ‘ I ‘ O I ' . E r r o r c o r r e c t i o n : I n o r d e r t o c o r r e c t t h e v i o l a t i o n , t h e d e a d l i n e f o r t h e i d l e ( ) m e s s a g e w a s c h a n g e d t o t w o t i m e u n i t s , s o t h a t a t i m e o u t c a n b e d e t e c t e d a f t e r t h r e e t i m e u n i t s . S p e c i fi c a l l y , t h e n u m b e r 3 o n t r a n s i t i o n s w i t h h i g h l i g h t e d a n n o t a t i o n s i n F i g - u r e 7 . 8 , s p e c i f y i n g t h e d e a d l i n e o f a s e r v i c e m e s s a g e , w a s r e p l a c e d b y t h e n u m b e r 2 . A f t e r t h i s c h a n g e w a s c o m p l e t e d , m o d e l c h e c k i n g d i d n o t r e v e a l a n y f u r t h e r v i o l a t i o n s . 2 1 1 m o v i n g ( ) [ ] l t : = 0 [ i d l e ( ) [ t < = 3 ] l I ' “ > 3 1 , ' V l o l a t l o n e n t r y / R e p o r t v i o l a t i o n F i g u r e 7 . 8 : E r r o r u n c o v e r e d i n t h e s t a t e d i a g r a m o f t h e D r i v e r W i n d o w M o t o r F a i l u r e — D e t e c t o r i n t h e U M L m o d e l f o c u s i n g o n r e q u i r e m e n t R 2 W i n d o w m o t i o n 7 . 4 . 3 I n t e r i o r L i g h t i n g 1 . C B . R e p o r t o p e n / c l o s e d d o o r : U M L m o d e l i n g e r r o r E r r o r i n d i c a t o r : A f t e r i n c r e m e n t C . 8 . R e p o r t o p e n / c l o s e d d o o r w a s r e a l i z e d i n t h e D F S m o d e l , t h e f o l l o w i n g p r o p e r t i e s w e r e f o u n d t o b e v i o l a t e d : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a n o p e n d o o r i s r e p o r t e d t o t h e d r i v e r - s i d e d o o r c o n t r o l l e r , t h e n a n o p e n d r i v e r d o o r i s r e p o r t e d t o t h e i n t e r i o r l i g h t c o n t r o l l e r a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ( 7 . 2 0 ) w h i c h i s i n s t a n t i a t e d a s 2 1 2 G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a l l ( D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . s e t D o o r S t a t u s ( d o o r S t a t u s ) ) A D r i v e r D o o r S e n s o r . d o o r S t a t u s = O , t h e n c a l l ( l n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r . d d O p e n e d O ) a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ( 7 . 2 1 ) a n d G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a c l o s e d d o o r i s r e p o r t e d t o t h e d r i v e r - s i d e d o o r c o n t r o l l e r , t h e n a c l o s e d d r i v e r d o o r i s r e p o r t e d t o t h e i n t e r i o r l i g h t c o n t r o l l e r a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ( 7 . 2 2 ) w h i c h i s i n s t a n t i a t e d a s G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a 1 1 ( D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . s e t D o o r S t a t u s ( d o o r S t a t u s ) ) A D r i v e r D o o r S e n s o r . d o o r S t a t u s = 1 , t h e n c a l l ( I n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r . d d C l o s e d O ) a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ( 7 . 2 3 ) E r r o r s o u r c e : T h e r e a s o n f o r t h e v i o l a t i o n w a s d e t e r m i n e d t o b e a n e r r o n e o u s m o d e l o f t h e D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . T h e r e f o r e , t h i s e r r o r w a s c l a s s i fi e d a s a U M L m o d e l i n g e r r o r . T h e e r r o r c a n b e s e e n i n F i g u r e 7 . 9 , w h e r e t h e a n n o t a t i o n s o f t h e e r r o - n e o u s t r a n s i t i o n s a r e h i g h l i g h t e d . A s s p e c i fi e d i n F i g u r e 7 . 2 , a d o o r S t a t u s w i t h v a l u e t r u e i n d i c a t e s t h a t t h e d o o r i s c l o s e d . H o w e v e r , t h e D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r t h e n s e n d s t h e m e s s a g e d d O p e n e d ( ) t o t h e l n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r . A c c o r d i n g l y , d o o r S t a t u s w i t h v a l u e f a l s e i n d i c a t e s t h a t t h e d o o r i s o p e n , b u t t h e D r i v e r D o o r - C o n t r o l l e r s e n d s t h e m e s s a g e d d C l o s e d ( ) t o t h e l n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r i n t h i s c a s e . T h e r e f o r e , t h e e r r o r c o n s i s t o f h a v i n g t h e w r o n g a c t i o n s a s s o c i a t e d w i t h 2 1 3 t h e g u a r d s . T h e D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r n e e d s t o s e n d t h e m e s s a g e d d O p e n e d ( ) t o t h e l n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r w h e n t h e d o o r S t a t u s i s f a l s e a n d t h e m e s s a g e d d - C l o s e d { ) w h e n t h e d o o r S t a t u s i s t r u e . . I n t e r i o r l i g h t I d l e [ d d c T i m e r = _ 1 ] I c o n t r o l l e r d d c ' fi m e c - O n o fl fl e d l [ d o o r S t a t u s = 1 ] I “ I n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r . d d O p e n e d ( ) " D r i v e r D o o r S e n s o r . g e t D o o r S t a t u s ( ) [ d o o r S t a t u s = 0 1 I " l n t e r i o r L i g h t C o n t r o I l e r . d d C l o s e d ( ) D o o r s t a t u s D o o r s t a t u s [ r e q u e s t e d } s e t D o o r S t a t u s ( d o o r S t a t u s ) fl / 9 [ r e c e l v e d F i g u r e 7 . 9 : E r r o r u n c o v e r e d i n t h e s t a t e d i a g r a m o f t h e D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r i n t h e U M L m o d e l f o c u s i n g o n R 3 I n t e r i o r l i g h t i n g E r r o r c o r r e c t i o n : I n o r d e r t o c o r r e c t t h e e r r o r , t h e a c t i o n s a s s o c i a t e d w i t h t h e h i g h l i g h t e d t r a n - s i t i o n s w e r e s w a p p e d . I f d o o r S t a t u s i s f a l s e , t h e n t h e D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r s e n d s t h e m e s s a g e d d O p e n e d ( ) t o t h e l n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r . A c c o r d i n g l y , i f t h e d o o r S t a t u s i s t r u e , t h e n t h e D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r s e n d s t h e m e s s a g e d d C l o s e d { ) t o t h e l n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r . A f t e r t h e t w o t r a n s i t i o n s w e r e m o d i fi e d , m o d e l c h e c k i n g d i d n o t r e v e a l a n f u r t h e r v i o l a t i o n s . 2 . C . 9 . R e p o r t o p e n / c l o s e d d o o r : U M L m o d e l i n g e r r o r E r r o r i n d i c a t o r : W h e n i n c r e m e n t C . 9 . R e p o r t o p e n / c l o s e d d o o r i s r e a l i z e d , t h e s y s t e m b e h a v - 2 1 4 i o r i s m o d e l e d t o t u r n o f f t h e l i g h t a f t e r t e n t i m e u n i t s w h e n a l l d o o r s a r e c l o s e d , o r w h e n e v e r t h e i g n i t i o n i s a c t i v a t e d ( w h i c h e v e r o c c u r s fi r s t ) . S p e c i fi c a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e i n t e r i o r l i g h t i s o n a n d t h e d o o r s a r e c l o s e d , t h e n t h e s y s t e m r e m a i n s i n t h i s s t a t e f o r l e s s t h a n t e n t i m e u n i t s . B e f o r e t e n t i m e u n i t s h a v e p a s s e d , t h e s y s t e m e i t h e r t u r n s o f t h e l i g h t o r a d o o r i s o p e n e d . T h e f o l l o w i n g p r o p e r t y c a p t u r e s t h i s r e q u i r e m e n t : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t o n c e t h e i n t e r i o r l i g h t i s a c t i v e w h i l e t h e d o o r s a r e c l o s e d , i t l a s t s f o r l e s s t h a n E t i m e u - n i t ( s ) . ( 7 . 2 4 ) w h i c h i s i n s t a n t i a t e d a s G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t o n c e I n t e r i o r L i g h t . v a 1 u e = 1 / \ l n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r . d d O p e n = O / \ I n t e r i o r L i g h t . C o n t r o l l e r . d e R e n = O , i t l a s t s f o r l e s s t h a n 1 _ O t i m e u — n i t ( s ) . ( 7 . 2 5 ) T h e p r o p e r t y s t a t e s t h a t t h e i n t e r i o r l i g h t m a y o n l y b e a c t i v e f o r a p e r i o d o f l e s s t h a n t e n t i m e u n i t s w h e n t h e d o o r s a r e c l o s e d . H o w e v e r , a n a l y s i s r e v e a l e d a v i o l a t i o n o f t h e p r o p e r t y , i n w h i c h t h e i n t e r i o r l i g h t i s a c t i v e f o r t e n t i m e u n i t s o r m o r e w h i l e t h e d o o r s a r e c l o s e d . E r r o r s o u r c e : A f t e r i n s p e c t i n g t h e v i o l a t i o n t r a c e p r o v i d e d b y t h e m o d e l c h e c k e r , t h e s o u r c e o f t h e e r r o r w a s l o c a t e d i n t h e l n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r a n d c l a s s i fi e d a s a U M L m o d e l i n g e r r o r . F i g u r e 7 . 1 0 s h o w s t h e e r r o n e o u s p a r t o f t h e s t a t e d i a g r a m o f I n - t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r . W h e n t h e i n t e r i o r l i g h t i s a c t i v e , t h e l n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r e n t e r s t h e s t a t e I n t e r i o r l i g h t a c t i v e . I n t h i s s t a t e , t h e t i m e r i l c T i m e r i s u s e d t o 2 1 5 l e t t i m e p a s s a n d t h e n c h e c k w h e t h e r t h e d o o r s a r e c l o s e d . S h o u l d a d o o r b e f o u n d i n a n o p e n s t a t e , t h e n t h e i t e r a t i o n a t t r i b u t e i s s e t t o 0 a n d t h e s t a t e I n t e r i o r l i g h t a c t i v e i s r e e n t e r e d . H o w e v e r , s h o u l d b o t h d o o r s b e f o u n d i n t h e c l o s e d p o s i t i o n , t h e n t h e s y s t e m e n t e r s a l o o p i n w h i c h i t c h e c k s w h e t h e r t h e i g n i t i o n i s a c t i v e . S h o u l d t h e i g n i t i o n b e a c t i v e , t h e n t h e i n t e r i o r l i g h t i s t u r n e d o f f a n d t h e s t a t e I n t e r i o r l i g h t t u r n e d o f f i s e n t e r e d . I f t h e i g n i t i o n i s i n a c t i v e , t h e n t h e s y s t e m i n c r e m e n t s a n i t e r a t i o n c o u n t e r . I f t h e i t e r a t i o n c o u n t e r r e a c h e s t h e v a l u e 1 0 , t h e n t e n t i m e u n i t s h a v e p a s s e d s i n c e c l o s e d d o o r s h a v e b e e n d e t e c t e d a n d t h e i n t e r i o r l i g h t i s t u r n e d o f f . H o w e v e r , s h o u l d t h e i t e r a t i o n c o u n t e r h a v e a v a l u e o f l e s s t h a n 1 0 , t h e n t h e l n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r l e a v e s t h e i n t e r i o r l i g h t i n t h e c u r r e n t s t a t e a n d r e t u r n s t o t h e s t a t e I n t e r i o r l i g h t a c t i v e . T h e e r r o r i s s u b t l e a n d m a y h a v e n o t b e e n d i s c o v e r e d t h r o u g h v i s u a l i n s p e c t i o n , s i n c e t h e b e h a v i o r i n t h e s t a t e d i a g r a m h a s c o n s i d e r a b l e c o m p l e x i t y . T h e s o u r c e o f t h e e r r o r w a s d e t e r m i n e d t o b e t h a t a d o o r m a y h a v e b e e n c l o s e d w h i l e t h e s y s t e m h a s a l r e a d y e n t e r e d t h e s t a t e I n t e r i o r l i g h t a c t i v e , b u t n o t i m e u n i t h a s p a s s e d y e t ( m e a n i n g t h e i l c T i m e r h a s n o t r e a c h e d t h e v a l u e 1 y e t ) . A s s u c h , t h e l n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r d o e s n o t r e c o g n i z e t h a t a l l d o o r s h a v e b e e n c l o s e d b e f o r e t h e t i m e t i c k h a s o c c u r r e d . S u b s e q u e n t l y , t e n i t e r a t i o n s o f t h e l o o p t h e n k e e p t h e i n t e r i o r l i g h t a c t i v e f o r e l e v e n t i m e u n i t s . E r r o r c o r r e c t i o n : I n o r d e r t o c o r r e c t t h e e r r o r , w e d e c i d e d t o s t r i c t l y e n f o r c e t h e r e q u i r e m e n t , t a k - i n g i n t o a c c o u n t t h a t t h e l i g h t m a y b e d e a c t i v a t e d a f t e r n i n e t i m e u n i t s i n c a s e s i n w h i c h t h e c l o s i n g o f d o o r s i s r e c o g n i z e d w i t h i n t h e s a m e t i m e u n i t . I n o r d e r t o c o r r e c t t h e p r o p e r t y v i o l a t i o n , t h e v a l u e o f 1 0 o n b o t h h i g h l i g h t e d t r a n s i t i o n s i n F i g u r e 7 . 1 0 w a s r e p l a c e d b y t h e v a l u e 9 . A n a l y s i s c o n fi r m e d t h a t t h e p r o p e r t y i n E x p r e s s i o n ( 7 . 2 5 ) i s n o t f u r t h e r v i o l a t e d b y t h e s y s t e m , m e a n i n g t h a t t h e i n t e - r i o r l i g h t i s a l w a y s a c t i v e f o r l e s s t h a n t e n t i m e u n i t s w h i l e t h e d o o r s a r e c l o s e d . 2 1 6 p a s s e d i t e r a t i o n : = i t e r a t i o n + 1 l T i m e o u t t u r n e d o f f i n t e r i o r l i g h t I [ i t e r a t i o n = 1 0 ] l " l n t e r i o r L i g h \ J t / . s e t V a l u e ( 1 ) " I n t e r i o r L i g h t . s e t V a l u e ( 0 ) l I n t e r i o r l i g h t . I t e r a t i o n a c t i v e [ i t e r a t i o n < 1 0 ] i n c r e m e n t e d [ I l c T i m e r - 1 ] l [ d d O p e n = 1 | | d e p e n = 1 ] / i l c T i m e r : = 0 i t e r a t i o n : = 0 T i m e h a s [ i g n S t a t u s = 0 ] ! [ d d O p e n = 0 & & d e p e n = 0 ] / " l g n i t i o n S e n s o r . g e t l g n i t i o n S t a t u s C l o s e d d o o r s . . . I g n i t i o n s t a t u s d e t e c t e d s e t l g n i t i o n S t a t u s ( I g n S t a t u s ) [ ] l r e c e i v e d [ i g n S t a t u s = 1 1 / " l n t e r i o r L i g h t . s e t V a l u e ( O ) I g n i t i o n t u r n e d o f f i n t e r i o r l i g h t l F i g u r e 7 . 1 0 : E r r o r u n c o v e r e d i n t h e s t a t e d i a g r a m o f t h e l n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r i n t h e U M L m o d e l f o c u s i n g o n R 3 I n t e r i o r l i g h t i n g 7 . 5 D i s c u s s i o n I n t h i s c h a p t e r , w e a p p l i e d i 2 M A P a n d R A X i n a c a s e s t u d y o f a D R E , a d i s — t r i b u t e d d o o r c o n t r o l s y s t e m . B a s e d o n t h i s c a s e s t u d y a n d t h e a d a p t i v e l i g h t c o n t r o l s y s t e m c a s e s t u d y p r e s e n t e d i n S e c t i o n 6 . 3 , w e m a k e s e v e r a l o b s e r v a t i o n s : D i s t r i b u t e d v s C e n t r a l i z e d E m b e d d e d S y s t e m s . W h i l e c e n t r a l i z e d e m b e d d e d s y s t e m s a r e d i f fi c u l t t o c o n s t r u c t c o r r e c t l y , t h i s p r o b l e m i s e x a c e r b a t e d f o r d i s t r i b u t e d r e a l - t i m e e m b e d d e d s y s t e m s . I n d i s t r i b u t e d e m b e d d e d s y s t e m s , n u m e r o u s c o n t r o l l e r s c o m m u n i c a t e c o n c u r r e n t l y o v e r a c o m m u n i c a t i o n n e t - w o r k . T h e p o s s i b l e c o m m u n i c a t i o n s c e n a r i o s b e t w e e n t h e s e s y s t e m s a r e n u m e r o u s . T h i s l a r g e n u m b e r o f s c e n a r i o s l e a d s t o p o t e n t i a l l y m o r e c o m p l e x e r r o r s i n t h e s p e c - i fi c a t i o n . A s o u r c a s e D R E c a s e s t u d y h a s d e m o n s t r a t e d , e v e n s i m p l e i n t e r a c t i o n s b e t w e e n t h e c o n t r o l l e r s i n a s y s t e m m a y l e a d t o u n e x p e c t e d r e s u l t s ( e . g . , t h e r a c e c o n d i t i o n d e s c r i b e d i n S e c t i o n 7 . 4 . 1 t h a t m a y o c c u r w h e n o n e c o n t r o l l e r p r o c e s s e s a d o o r u n l o c k i n g r e q u e s t , w h i l e a n o t h e r c o n t r o l l e r p r o c e s s e s a d o o r l o c k i n g r e q u e s t ) . I n a d d i t i o n , s i n c e t h e l a r g e n u m b e r o f s c e n a r i o s a l s o l e a d s t o a l a r g e r s t a t e s p a c e t o b e a n a l y z e d , t e c h n i q u e s t o d e a l w i t h t h e c o m p l e x i t y o f s u c h s y s t e m s a r e e v e n m o r e i m p o r t a n t t h a n t h a t n e e d e d f o r c e n t r a l i z e d e m b e d d e d s y s t e m s . R e a l - t i m e v s Q u a l i t a t i v e P r o p e r t i e s . W h i l e a l a r g e n u m b e r o f e r r o r s c a n b e u n c o v e r e d u s i n g u n t i m e d a n a l y s i s , s o m e e r r o r s i n t h e m o d e l s c o u l d o n l y b e d i s c o v e r e d u s i n g r e a l - t i m e p r o p e r t i e s . F o r e x a m p l e , t h e s e c o n d e r r o r i n t h e s y s t e m f o c u s i n g o n t h e i n t e r i o r l i g h t i n g r e q u i r e m e n t ( R 3 ) ( s e e S e c t i o n 7 . 4 . 3 ) , c o n c e r n i n g t h e a m o u n t o f t i m e t h e i n t e r i o r l i g h t i s a c t i v e a f t e r t h e c a r d o o r s h a v e b e e n c l o s e d , c o u l d n o t h a v e b e e n u n c o v e r e d u s i n g u n t i m e d a n a l y s i s . H o w e v e r , i t i s i m p o r t a n t t o n o t e t h a t r e a l - t i m e a n a l y s i s s i g n i fi c a n t l y i n c r e a s e s t h e c o m p l e x i t y o f t h e s y s t e m , a n d t h e r e f o r e , t h e t i m e a n d s p a c e r e q u i r e m e n t s o f t h e f o r m a l a n a l y s i s . T h i s c o m p l e x i t y r e s u l t s f r o m t h e i n c l u s i o n o f r e a l - t i m e c o n s t r u c t s i n t h e U M L m o d e l , a s w e l l a s t h e i n c r e a s e i n c o m p l e x i t y t h a t i s r e q u i r e d t o a n a l y z e r e a l - t i m e c o m p a r e d t o q u a l i t a t i v e p r o p e r t i e s . A s w i t h a n y f o r m a l a n a l y s i s m e t h o d , u s e r s o f o u r a p p r o a c h n e e d t o d e t e r m i n e w h e t h e r t h e a d d i t i o n a l a s s u r a n c e i n t h e c o r r e c t n e s s o f t h e s y s l e m m o d e l i s w o r t h t h e r e q u i r e d e f f o r t . H o w e v e r , s u c h e f f o r t s e e m s t o b e w e l l - w a r r a n t e d f o r e m b e d d e d s y s t e m s , s i n c e t h e i r f a i l u r e m a y l e a d t o s i g n i fi c a n t l o s s e s . M a n a g i n g C o m p l e x i t y . A s m e n t i o n e d e a r l i e r , a n a l y s i s o f d i s t r i b u t e d a n d r e a l - t i m e s y s t e m s s i g n i f i c a n t l y i n - c r e a s e s t h e c o m p l e x i t y o f t h e a n a l y s i s . I n o r d e r t o m a n a g e t h e a n a l y s i s , w e e m p l o y s e v e r a l t e c h n i q u e s : 1 . C o m p l e m e n t a r y s y s t e m m o d e l s : F o r t h e D C S c a s e s t u d y , w e c r e a t e d t h r e e c o m p l e m e n t a r y s y s t e m m o d e l s , a l l f o c u s i n g o n d i f f e r e n t a s p e c t s o f t h e s y s t e m b e h a v i o r . A s s u c h , a n a l y s i s c a n b e f o c u s e d o n s p e c i fi c c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e s y s t e m s , w i t h o u t i n c r e a s i n g t h e c o m p l e x i t y o f t h e a n a l y s i s . H o w e v e r , a n a l y s i s f o c u s i n g o n c e r t a i n p o r t i o n s o f t h e s y s t e m d o e s n o t i m p l y c o r r e c t n e s s o f t h e p r e p e r t y f o r t h e w h o l e s y s t e m . S p e c i fi c a l l y , w h e n c o m p o s i n g t h e s y s t e m m o d e l s t h a t w e r e a n a l y z e d i n i s o l a t i o n , t h e d e p e n d e n c i e s b e t w e e n t h e f e a t u r e s o f t h e d i f f e r e n t m o d e l s n e e d t o b e t a k e n i n t o c a r e f u l c o n s i d e r a t i o n . 2 . V a r i a b l e a b s t r a c t i o n : D e v e l o p e r s m a y a b s t r a c t v a r i a b l e s a n d o r g a n i z e i n t e r v a l s o f v a l u e s i n t o e q u i v - a l e n c e c l a s s e s . A l l t h e v a l u e s i n a n e q u i v a l e n c e c l a s s a r e e x p e c t e d t o h a v e c o m p a r a b l e i m p a c t o n t h e s y s t e m . F o r e x a m p l e , i n t h e c o n c e p t u a l m o d e l f o r t h e D C S , t h e s t a t e o f a w i n d o w h a s b e e n a b s t r a c t e d t o a b o o l e a n v a r i a b l e : t r u e i f t h e w i n d o w i s c l o s e d a n d f a l s e i f t h e w i n d o w i s o p e n . A s s u c h , t h e c o m p l e x i t y 2 1 9 o f t h e a n a l y s i s c a n b e d e c r e a s e d b y r e d u c i n g t h e n u m b e r o f c o m b i n a t i o n s o f v a r i a b l e v a l u e s t h a t n e e d t o b e a n a l y z e d . . T i m i n g G r a n u l a r i t y : T h e s e l e c t e d t i m i n g g r a n u l a r i t y m a y h a v e a n i m p a c t o n t h e c o m p l e x i t y o f t h e s y s t e m m o d e l . H a v i n g a t i m e u n i t r e p r e s e n t a m i l l i s e c o n d , w h i l e r e q u i r e m e n t s i n t h e m i n u t e s n e e d t o b e a n a l y z e d , l e a d s t o a l a r g e i n c r e a s e i n s t a t e s p a c e , d u e t o a l a r g e n u m b e r o f p o s s i b l e t i m e r v a l u e s . I n a d d i t i o n , p r o p e r t y v i o l a t i o n s u n c o v e r e d u s i n g s u c h a n a p p r o a c h m a y b e u n n e c e s s a r i l y l o n g a n d c o m p l e x . F o r e x a m p l e , a l a r g e p o r t i o n o f t h e v i o l a t i o n t r a c e m a y c o n s i s t o f t i m e t i c k s a n d m a k e u n d e r s t a n d i n g t h e t r a c e c u m b e r s o m e . I f n e c e s s a r y , a d e v e l o p e r m a y c r e a t e c o m p l e m e n t a r y U M L m o d e l s w i t h d i f f e r e n t t i m i n g g r a n u l a r i t i e s , e a c h f o c u s i n g o n d i f f e r e n t a s p e c t s f o r t h e s y s t e m . F o r i n s t a n c e , w e h a v e c r e a t e d t w o d i f f e r e n t m o d e l s f o r t h e E C S c a s e s t u d y i n S e c t i o n 3 . 3 : o n e f o c u s i n g o n fi n e - g r a i n e d r e a l - t i m e r e q u i r e m e n t s ( w i t h a t i m i n g g r a n u l a r i t y o f 0 . 5 m i l l i s e c o n d s ) a n d o n e f o c u s i n g o n m o r e c o a r s e - g r a i n e d r e a l - t i m e r e q u i r e m e n t s ( w i t h a t i m i n g g r a n u l a r i t y o f 1 0 0 m i l l i s e c o n d s ) . . C o n c u r r e n c y : A D R E i n h e r e n t l y c o n t a i n s c o n c u r r e n t c o m p o n e n t s t h a t e x e c u t e i n p a r a l l e l . H o w e v e r , t h i s c o n c u r r e n c y i s t h e s o u r c e f o r a s i g n i fi c a n t i n c r e a s e i n c o m p l e x i t y f o r a n a l y z i n g t h e m o d e l , c o m m o n l y r e f e r r e d t o a s t h e s t a t e e x p l o s i o n p r o b - l e m [ 4 7 ] . T h e r e f o r e , i t i s i m p o r t a n t t o l i m i t t h e n u m b e r o f c o n c u r r e n t a c t i o n s p e r f o r m e d b y t h e c o m p o n e n t s a n d f o c u s o n t h e m o s t c r i t i c a l a s p e c t s . F o r e x - a m p l e , c o m p o n e n t s e x c h a n g i n g h e a r t b e a t m e s s a g e s o n a p e r i o d i c b a s i s m a y a d d a s i g n i fi c a n t i n c r e a s e t o t h e s t a t e s p a c e . T h e r e f o r e , i f t h i s h e a r t b e a t m e c h a n i s m i s n o t t h e m a i n f o c u s o f t h e a n a l y s i s a n d u n l i k e l y t o i n t r o d u c e e r r o r s i n t o t h e s y s t e m m o d e l , t h e n d e v e l o p e r s m a y c h o o s e t o e x c l u d e t h i s f u n c t i o n a l i t y f r o m t h e i r s y s t e m m o d e l s i n o r d e r t o r e d u c e t h e c o m p l e x i t y . I m p a c t o f i Q M A P a n d R A X T h e i t e r a t i v e m o d e l i n g a n d a n a l y s i s p r o c e s s h a s a s i g n i fi c a n t i m p a c t o n t h e e f f o r t n e e d e d t o c o n s t r u c t a s y s t e m m o d e l . S p e c i f y i n g t h e p r o p e r t i e s t h a t n e e d t o b e r e a l i z e d i n a n i n c r e m e n t p r i o r t o m o d e l i n g p r o m p t a d e v e l o p e r t o u n d e r s t a n d t h e b e h a v i o r t o b e r e a l i z e d b e f o r e p e r f o r m i n g t h e m o d e l i n g . A s s u c h , t h e e f f o r t o f c r e a t i n g t h e U M L m o d e l i s g r e a t l y r e d u c e d . I n a d d i t i o n , t h e r a p i d f e e d b a c k p r o v i d e d b y t h e a p p r o a c h f a c i l i t a t e s t h e d i s c o v e r y o f e r r o r s , s i n c e t h e y w e r e i n t r o d u c e d d u r i n g t h e m o s t r e c e n t m o d i fi c a t i o n t o t h e s y s t e m m o d e l . T h e d i s t r i b u t e d a n a l y s i s p e r f o r m e d b y t h e H P C C g r e a t l y i n c r e a s e s t h e b e n e fi t s g a i n e d f r o m i Z M A P . \ N h e r e u s i n g a s i n g l e m a c h i n e o n l y f o r t h e a n a l y s i s f o r b i d s t h e u s e o f o u r i t e r a t i v e a p p r o a c h a s a n o n l i n e t e c h n i q u e , t h e a n a l y s i s t i m e i s s i g n i fi c a n t l y r e d u c e d u s i n g R A X . M o d e l c h e c k e r s a r e m o s t e f f e c t i v e i n fi n d i n g e r r o r s a n d p r o d u c i n g v i o l a t i o n t r a c e s [ 7 8 ] . s i n c e e r r o r s a r e o f t e n u n c o v e r e d a f t e r a n a l y z i n g a f r a c t i o n o f t h e s t a t e s p a c e o n l y . T h e r e f o r e , p r o p e r t y v i o l a t i o n s a r e c o m m o n l y t h e fi r s t a n a l y s i s r e s u l t s t o b e r e p o r t e d b y R A X a n d d e v e l o p e r s h a v e i m m e d i a t e f e e d b a c k o n t h e c u r r e n t s t a t e o f t h e m o d e l a n d p r o p e r t i e s . A n o t h e r a d v a n t a g e o f t h e r e m o t e a n a l y s i s u s i n g t h e H P C C i s t h a t t h e c o s t . o f a n a l y s i s d o e s n o t d e p e n d o n t h e n u m b e r o f p r o p e r t i e s t h a t n e e d b e a n a l y z e d . A s l o n g a s t h e m a x i m u m c a p a c i t y o f t h e H P C C h a s n o t b e e n r e a c h e d , a d d i n g a p r o p e r t y t o b e a n a l y z e d t o a n i n c r e m e n t d o e s n o t , d i s c o u n t i n g n e g l i g i b l e o v e r h e a d , i n c r e a s e t h e t o t a l t i m e n e e d e d t o p e r f o r m t h e a n a l y s i s a t t h e e n d o f a n i t e r a t i o n . A s s u c h , d e v e l o p e r s d o n o t n e e d t o l i m i t t h e a n a l y s i s t o t h e m o s t i m p o r t a n t p r o p e r t i e s o n l y o r e x c l u d e p r o p e r t i e s t h a t t h e y b e l i e v e h a v e n o t b e e n i m p a c t e d b y t h e m o s t r e c e n t m o d i fi c a t i o n ; a l l r e l e v a n t p r o p e r t i e s c a n b e a n a l y z e d . T h i s s t r a t e g y h a s s h o w n t o b e b e n e fi c i a l , 2 2 1 s i n c e t h e c a s e s t u d i e s h a v e d e m o n s t r a t e d t h a t a l l t h e e f f e c t s o f a s y s t e m m o d i fi c a t i o n c a n n o t b e r e l i a b l y p r e d i c t e d b y a d e v e l o p e r , a s t h e n u m b e r o f p o s s i b l e i n t e r a c t i o n s i n t h e s y s t e m i s i n t r a c t a b l e . T h e r e f o r e , p r o p e r t i e s m a y b e v i o l a t e d w h e n n o t e x p e c t e d b y t h e d e v e l o p e r . S p e c i fi c a l l y , t h e u s e o f R A X h a s s h o w n t o b e b e n e fi c i a l f o r D R E s , s i n c e t h e r e a l - t i m e a n d d i s t r i b u t e d a s p e c t s o f t h e s e s y s t e m s i n c r e a s e t h e c o m p l e x i t y o f t h e s y s t e m s , a n d t h e r e f o r e , t h e a n a l y s i s . C h a p t e r 8 R e l a t e d W o r k T h i s c h a p t e r o v e r v i e w s r e l a t e d w o r k . T h e o r d e r f o r p r e s e n t i n g t h e r e l a t e d w o r k r e fl e c t s t h e o r d e r i n w h i c h t h e d i s s e r t a t i o n t o p i c s h a v e b e e n p r e s e n t e d . F i r s t , S e c - t i o n 8 . 1 p r e s e n t s w o r k r e l a t e d t o t h e r e a l — t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s . S e c o n d , S e c - t i o n 8 . 2 d e s c r i b e s w o r k r e l a t e d t o o u r s y n t a x - g u i d e d s p e c i fi c a t i o n a p p r o a c h . T h i r d , S e c t i o n 8 . 3 d i s c u s s e s w o r k r e l a t e d t o o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s . F i n a l l y , S e c t i o n 8 . 4 p r e s e n t s w o r k r e l a t e d t o t h e i t e r a t i v e a n d i n c r e m e n t a l m o d e l i n g a n d a n a l y s i s p r o c e s s . 8 . 1 R e a l - t i m e S p e c i fi c a t i o n P a t t e r n s D u e t o t h e n a t u r e o f o u r a p p r o a c h , w e c o v e r a n u m b e r o f d i f f e r e n t t y p e s o f r e l a t e d p r o j e c t s . F i r s t , w e o v e r v i e w n a t u r a l - l a n g u a g e b a s e d a p p r o a c h e s f o r f o r m a l s p e c i fi c a t i o n s a n d o t h e r f o r m a t s f o r r e a l - t i m e p r o p e r t i e s . N e x t , w e p r e s e n t w o r k r e l a t e d t o o u r r e a l - t i m e m o d e l i n g a n d a n a l y s i s a p p r o a c h . S p e c i fi c a t i o n o f r e a l - t i m e p r o p e r t i e s . O t h e r r e l a t e d w o r k a d d r e s s e s t h e d e fi n i t i o n a n d u s e o f s p e c i fi c a t i o n - o r i e n t e d p a t - t e r n s . S m i t h e t a l . d e v e l o p e d P r o p e l [ 5 0 , 1 9 8 ] , w h e r e t h e y e x t e n d t h e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s b y D w y e r e t a l . [ 6 2 ] t o a d d r e s s i m p o r t a n t a n d s u b t l e a s p e c t s a b o u t a p r o p - 2 2 3 e r t y , s u c h a s w h a t h a p p e n s i n a . c a u s e - e f f e c t r e l a t i o n i f t h e c a u s e r e c u r s b e f o r e t h e e f f e c t h a s o c c u r r e d . T h e s e e x t e n s i o n s a r e c u r r e n t l y o n l y a p p l i c a b l e t o r e a l - t i m e p r o p e r t i e s . I n a d d i t i o n , t h e e x t e n d e d s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s a r e c a p t u r e d i n t e r m s o f g r a p h i c a l fi n i t e s t a t e a u t o m a t a , a n d n o r e p r e s e n t a t i o n i n a t e m p o r a l l o g i c i s o f f e r e d . O u r s p e c i - f i c a t i o n p a t t e r n s m a y a l s o b e c a p t u r e d i n t e r m s o f a n a u t o m a t a - b a s e d r e p r e s e n t a t i o n , e . g . , t i m e d a u t o m a t a . T h e r e f o r e , e x t e n s i o n s t o r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n s p a t t e r n s s i m i - l a r t o P r o p e l a r e p o s s i b l e a n d c o u l d b e i n v e s t i g a t e d . P e p e r e t a l . [ 1 6 4 ] h a v e d e v e l o p e d a r e l a t e d a p p r o a c h i n w h i c h t R T T L ( t a i l o r e d r e a l - t i m e t e m p o r a l l o g i c ) [ 1 2 7 ] i s u s e d t o s p e c i f y c o m m o n l y o c c u r r i n g r e q u i r e m e n t s o f r e a l - t i m e s y s t e m s . T h e a u t h o r s d e s c r i b e h o w t o d i s c o v e r a n d d o c u m e n t r e a l - t i m e r e q u i r e m e n t s p a t t e r n s c a p t u r i n g s y s t e m r e - q u i r e m e n t s i n a r e u s a b l e m a n n e r a n d h o w t o u s e t h e s e p a t t e r n s i n a n i t e r a t i v e r e - q u i r e m e n t s p e c i fi c a t i o n d e v e l o p m e n t a p p r o a c h . R e a l - t i m e r e q u i r e m e n t s p a t t e r n s a l s o o f f e r a n a t u r a l l a n g u a g e r e p r e s e n t a t i o n o f t h e c a p t u r e d p r o p e r t y . D i f f e r i n g f r o m o u r a p p r o a c h , t h e y f o c u s o n o n e t e m p o r a l l o g i c o n l y a n d d o n o t p r e s e n t s c o p e d v e r s i o n s o f t h e i r p a t t e r n s i n t h e s p i r i t o f D w y e r e t a l . [ 6 2 ] . G r u h n a n d L a n e [ 8 9 ] d e s c r i b e a c o l l e c t i o n o f s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s f o r t i m e - r e l a t e d p r o p e r t i e s . I n c o n t r a s t t o o u r w o r k , t h e y u s e a n o p e r a t i o n a l p r o p e r t y s p e c i fi c a t i o n a p p r o a c h u s i n g t i m e d o b s e r v e r a u t o m a t a , i n s t e a d o f a d e c l a r a t i v e a p p r o a c h u s i n g m u l t i p l e r e a l - t i m e t e m p o r a l l o g i c s . D a r i m o n t a n d v a n L a m s w e e r d e [ 5 4 , 5 5 ] i n t r o d u c e d a l i b r a r y o f g e n e r i c r e fi n e m e n t p a t t e r n s t h a t e n a b l e d e v e l o p e r s t o c o n s t r u c t d e t a i l e d r e q u i r e m e n t s f r o m g o a l s w i t h - o u t h a v i n g t o u n d e r s t a n d t h e u n d e r l y i n g m a t h e m a t i c s o f t e m p o r a l l o g i c r e fi n e m e n t s . M o r e r e c e n t l y , L e t i e r a n d v a n L a m s w e e r d e [ 1 3 6 ] d e s c r i b e d g o a l p a t t e r n s t o s p e c i f y c o m m o n l y o c c u r r i n g g o a l s t h a t i n c l u d e r e a l - t i m e i n f o r m a t i o n , b u t t h e s e g o a l p a t t e r n s d o n o t i n c o r p o r a t e s c o p e s a n d f o c u s o n o n e p a r t i c u l a r r e a l - t i m e t e m p o r a l l o g i c o n l y . F i n a l l y , e x a m p l e s o f h o w t o c a p t u r e r e a l - t i m e p r o p e r t i e s a m e n a b l e f o r f o r m a l a n a l y s i s c a n b e f o u n d i n n u m e r o u s p a p e r s [ 2 5 , 9 5 , 9 8 , 1 2 6 , 1 3 6 , 1 5 1 ] . I n a d d i t i o n , t h e M T t o o l s e t [ 4 8 ] o f f e r s r e a l - t i m e l o g i c ( R T L ) [ 1 0 7 ] t e m p l a t e s w i t h p l a c e h o l d e r s i n s t r a t e g i c p l a c e s . H o w e v e r , t o t h e b e s t o f o u r k n o w l e d g e , t h e s e a p p r o a c h e s d o n o t e x t e n d a n d s t r u c t u r e t h e r e a l - t i m e p r o p e r t i e s i n t o a p a t t e r n s y s t e m i n t h e s p i r i t o f D w y e r e t a l . [ 6 2 ] , a r e l i m i t e d t o a s i n g l e t e m p o r a l l o g i c , a n d d o n o t o f f e r d i f f e r e n t s c o p e s f o r a p r O p e r t y . A n a l y s i s o f r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n s . O t h e r r e l a t e d w o r k i n c l u d e s a p p r o a c h e s r e l a t e d t o o u r r e a l — t i m e U M L m o d e l f o r - m a l i z a t i o n a n d a n a l y s i s a p p r o a c h . T h e U M L s t a n d a r d 1 . 5 [ 1 5 8 ] p r o v i d e s o n l y a b a s i c m e a n s t o s p e c i f y t i m i n g i n f o r m a t i o n , s u c h a s e l a p s e d - t i m e e v e n t s . L a v a z z a e t a l . [ 1 3 3 ] d e s c r i b e a c a s e s t u d y i n w h i c h t h e y m a k e u s e o f t i m i n g c o n s t r u c t s p r o v i d e d b y U M L 1 . 5 a n d t h e n t r a n s l a t e t h e c o n s t r u c t e d m o d e l s i n t o t h e T R I O s p e c i fi c a t i o n l a n g u a g e [ 8 3 ] . T h e y n o t e t h a t t h e t i m i n g c o n s t r u c t s o f U M L 1 . 5 l e a d t o u n n e c e s s a r y m o d e l c o m p l e x i t y , s i n c e “ a r t i fi c i a l s t a t e s ” n e e d t o b e i n t r o d u c e d t o o v e r c o m e t h e l a c k o f e x p r e s s i v e n e s s o f t h e s e c o n s t r u c t s . T h e U M L P r o fi l e f o r S c h e d u l a b i l i t y , P e r f o r - m a n c e , a n d T i m e a d d r e s s e s t h i s p r o b l e m b y i n t r o d u c i n g t i m e - r e l a t e d o b j e c t s a n d d a t a t y p e s , b u t d o e s n o t p r o v i d e a f o r m a l s e m a n t i c s . F l a k e a n d M u e l l e r [ 7 2 ] d e s c r i b e a n a p p r o a c h t h a t e x t e n d s t h e o b j e c t c o n s t r a i n t l a n g u a g e ( O C L ) 2 . 0 m e t a m o d e l [ 1 5 6 ] t o s p e c i f y t e m p o r a l c o n s t r a i n t s o n s t a t e s a n d p r o v i d e a m a p p i n g t o c l o c k e d c o m p u - t a t i o n t r e e l o g i c ( C C T L ) , b u t t h e a u t h o r s d o n o t d e s c r i b e h o w t h e s e c o n s t r a i n t s c a n b e f o r m a l l y v e r i fi e d . I n U M L 2 . 0 [ 1 5 9 ] , a s i m p l e t i m e m o d e l i s i n t r o d u c e d f o r s p e c - i f y i n g t i m i n g r e l a t e d i n f o r m a t i o n . U n f o r t u n a t e l y , t h e p r o p o s e d t i m e m o d e l i s s t i l l i n f o r m a l [ 2 7 ] . S e v e r a l t o o l s h a v e b e e n d e v e l o p e d f o r t h e a n a l y s i s o f r e a l - t i m e m o d e l s . S o m e t o o l s [ 3 5 , 2 0 8 ] a l s o u s e S p i n f o r e x e c u t i n g t h e a n a l y s i s . H o w e v e r , t h e s e t o o l s d o n o t o f f e r a n y s u p p o r t f o r t h e g r a p h i c a l m o d e l i n g o f a s y s t e m , n o r f o r v i s u a l i z i n g v i o l a t i o n t r a c e s i n t e r m s o f U M L d i a g r a m s ( p r o v i d e d t h r o u g h T h e s e u s [ 8 5 ] ) . O t h e r t o o l s d o n o t . i n v o l v e e i t h e r U M L o r S p i n , s u c h a s C h e c k M a t e [ 1 1 0 ] , H y T e c h [ 9 9 ] , K r o n o s [ 3 6 ] , T L C [ 1 3 0 ] , a n d U P P A A L [ 1 6 5 ] . I n U P P A A L [ 1 6 5 ] m o d e l s a r e d e s c r i b e d a s fl a t , t i m e d 2 2 5 a u t o m a t a . U P P A A L ’ s s p e c i fi c a t i o n l a n g u a g e f o r p r o p e r t i e s i s a s u b s e t o f T C T L . L a m — p o r t [ 1 3 1 ] d e s c r i b e s t h e u s e o f m o d e l c h e c k e r T L C [ 1 3 0 ] t o a n a l y z e m o d e l s p e c i fi e d i n t h e T L A + , a s p e c i fi c a t i o n l a n g u a g e b a s e d o n t h e T L A l o g i c [ 1 3 0 ] , i n w h i c h h e m o d e l s t i m e a s a d i s c r e t e v a r i a b l e . H e c o m p a r e s h i s a p p r o a c h t o s e v e r a l o t h e r f o r m a l a n a l y s i s t o o l s , i n c l u d i n g U P P A A L , a n d c o n c l u d e s t h a t t h e a p p r o a c h s p e c i f y i n g t i m e a s a d i s c r e t e v a r i a b l e c o m b i n e d w i t h c o n v e n t i o n a l m o d e l c h e c k i n g t e c h n i q u e s o f f e r s p e r f o r m a n c e c o m p a r a b l e t o a p p r o a c h e s u s e s i m p l i c i t t e c h n i q u e s f o r c o n t i n u o u s t i m e . F o r s o m e i n s t a n c e s , t h e d i s c r e t e a p p r o a c h u s i n g T L C e v e n o u t p e r f o r m s t h e c o n t i n u o u s a p p r o a c h e s , w h i l e o f f e r i n g a m o r e e x p r e s s i v e s p e c i fi c a t i o n l a n g u a g e . I n o u r e x p e r i - e n c e , t h e u s e o f U M L i n o u r a p p r o a c h , i n c o n t r a s t t o fl a t t i m e d a u t o m a t a o r T L A + , i n c r e a s e s t h e a c c e s s i b i l i t y f o r f o r m a l m e t h o d s n o v i c e s a n d r e d u c e s t h e p e r c e i v e d m o d e l c o m p l e x i t y . F o r e x a m p l e , o u r a p p r o a c h s u p p o r t s t h e u s e o f n e s t e d a n d c o n c u r r e n t s t a t e s i n U M L , w h i c h c a n s i g n i fi c a n t l y r e d u c e m o d e l c o m p l e x i t y . E n a b l i n g t h e u s e o f U M L f o r U P P A A L , H U G O / R T [ 1 1 3 ] a n d F U J A B A [ 4 2 ] t r a n s l a t e t i m e d U M L m o d e l s i n t o t i m e d s t a t e m a c h i n e s i n U P P A A L . H U G O / R T u s e s c o l l a b o r a t i o n a n d s e q u e n c e d i a g r a m s t o s p e c i f y c o r r e c t n e s s p r o p e r t i e s , w h i l e F u j a b a u s e s A T C T L ( t h e u n i v e r - s a l l y q u a n t i fi e d s u b s e t o f T C T L ) . U s i n g t h e s e s p e c i fi c a t i o n a p p r o a c h e s , H U G O / R T a n d F U J A B A a l l o w t h e a n a l y s i s o f p r o p e r t i e s c o m p l e m e n t a r y t o o u r a p p r o a c h . R e c e n t l y , G r a f e t a l . [ 8 7 , 1 5 2 ] h a v e d e v e l o p e d a U M L f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k c o m p a t i b l e w i t h t h e U M L R T p r o fi l e [ 1 5 7 ] u s i n g t h e m o d e l o f t i m e d a u t o m a t a w i t h u r g e n c y [ 3 1 ] . T h e t o o l s u p p o r t s a r i c h s e t o f o b j e c t - o r i e n t e d f e a t u r e s , i n c l u d i n g g e n - e r a l i z a t i o n , p o l y m o r p h i s m , a n d d y n a m i c b i n d i n g o f o p e r a t i o n s . T h e s p e c i fi c m o d e l o f t i m e d a u t o m a t a u s e d e n a b l e s t h e d e r i v a t i o n o f s t a t e t i m e i n v a r i a n t s f r o m t h e g u a r d s a n d a d d r e s s e s s c h e d u l i n g i s s u e s . I n c o n t r a s t t o o u r w o r k , p r o p e r t i e s a r e e n c o d e d i n t e r m s o f U M L o b s e r v e r c l a s s a n d s t a t e d i a g r a m s i n s t e a d o f t e m p o r a l l o g i c f o r m u l a e . T h e r e f o r e , p r o p e r t i e s a r e e x p r e s s e d i n a n o p e r a t i o n a l m a n n e r , w h i l e w e c h o s e t h e d e c l a r a t i v e a p p r o a c h u s i n g o u r r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s . 2 2 6 I n c o n c l u s i o n , n o n e o f t h e a f o r e m e n t i o n e d a p p r o a c h e s c o m b i n e s a d e c l a r a t i v e s p e c i fi c a t i o n a p p r o a c h f o r p r o p e r t i e s b a s e d o n a r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s y s t e m , t h e u s e o f U M L f o r t h e s p e c i fi c a t i o n o f t h e s y s t e m m o d e l , a n d i n t e g r a t i o n i n t o a r o u n d t r i p e n g i n e e r i n g p r o c e s s t h a t s u p p o r t s t h e v i s u a l i z a t i o n o f p r o p e r t y v i o l a t i o n s i n t e r m s o f t h e o r i g i n a l U M L m o d e l s . 8 . 2 N a t u r a l L a n g u a g e - b a s e d S p e c i fi c a t i o n s G e n e r a l t e c h n i q u e s h a v e b e e n d e v e l o p e d f o r e x p r e s s i n g s y s t e m r e q u i r e m e n t s s u i t — a b l e f o r f o r m a l a n a l y s i s , s u c h a s K A O S [ 5 3 ] , S C R a n d S C R * [ 9 6 ] , a n d R S M L [ 9 4 ] . T h e s e t e c h n i q u e s , h o w e v e r , d o n o t u s e n a t u r a l l a n g u a g e t o e x p r e s s r e q u i r e m e n t s a n d , i n s t e a d , u s e m o r e f o r m a l n o t a t i o n s , s u c h a s t e m p o r a l l o g i c s , t a b u l a r n o t a t i o n s , o r a s t a t e m a c h i n e - b a s e d l a n g u a g e . W o r k m o r e d i r e c t l y r e l a t e d t o o u r a p p r o a c h a r e t h e s e t e c h n i q u e s t h a t t r a n s l a t e r e q u i r e m e n t s s p e c i fi e d i n n a t u r a l l a n g u a g e i n t o f o r - m a l s p e c i fi c a t i o n s . N u m e r o u s a p p r o a c h e s [ 2 1 , 4 1 , 7 6 , 1 0 2 , 1 4 9 , 1 7 4 ] c o n s t r u c t f o r m a l . s p e c i fi c a t i c m s i n d i f f e r e n t f o r m s ( s u c h a s t e m p o r a l l o g i c s , O O - b a s e d r e p r e s e n t a t i o n s , P r o l o g s p e c i fi c a t i o n s ) , f r o m n a t u r a l l a n g u a g e t o s u p p o r t a v a r i e t y o f t a s k s , r a n g i n g f r o m c o m p l e t e n e s s a n d c o n s i s t e n c y c h e c k i n g t o f o r m a l v a l i d a t i o n a n d v e r i fi c a t i o n . W h i l e t h e s e a p p r o a c h e s a l l o w t h e u s e o f m o d e r a t e l y r e s t r i c t e d n a t u r a l l a n g u a g e ( a c o m p l e t e l y u n r e s t r i c t e d l a n g u a g e i s c o n s i d e r e d u n d e s i r a b l e f o r p r a c t i c a l a n d t e c h n i c a l r e a s o n s [ 1 7 4 ] ) , t h i s t y p e o f e x t r a c t i o n i s a m o r e a m b i t i o u s g o a l t h a n o u r a p p r o a c h u s - i n g s y n t a x - g u i d e d d e r i v a t i o n a n d m o d e l - b a s e d i n s t a n t i a t i o n , s i n c e i t r e q u i r e s a d v a n c e d n a t u r a l l a n g u a g e p r o c e s s i n g a p p r o a c h e s a n d t e c h n i q u e s t o d e a l w i t h i m p r e c i s i o n a n d a m b i g u i t i e s i n h e r e n t t o n a t u r a l l a n g u a g e s p e c i fi c a t i o n s . S i m i l a r t o o u r n a t u r a l l a n g u a g e g r a m m a r , F l a k e e t a l . [ 7 1 ] i n t r o d u c e d a s y n t a x a n d s e m a n t i c s f o r a s u b s e t o f E n g l i s h t o s p e c i f y c l o c k e d c o m p u t a t i o n a l t r e e l o g i c ( C C T L ) p r o p e r t i e s b a s e d o n t h e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s b y D w y e r e t a l . I n c o n t r a s t t o t h e w o r k p r e s e n t e d i n t h i s d i s s e r t a t i o n , t h e y f o c u s e x c l u s i v e l y o n C C T L a n d d o n o t i n c l u d e o t h e r r e a l - t i m e t e m p o r a l l o g i c s o r s u p p o r t f o r s c o p e s . T h e i r g r a m m a r i s a l s o n o t e n t i r e l y b a s e d o n a p a t t e r n s y s t e m . C o r b e t t e t a l . [ 5 2 ] d e v e l o p e d t h e B a n d e r a S p e c i fi c a t i o n L a n g u a g e ( B S L ) t o s p e c i f y p r o p e r t i e s o f d y n a m i c s o f t w a r e t o b e a n a l y z e d w i t h f o r m a l a n a l y s i s t o o l s . S i m i l a r t o o u r w o r k , t h e y m a p B S L s t a t e m e n t s t o i n s t a n c e s o f a s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s y s t e m [ 6 2 ] . H o w e v e r , t h e y f o c u s o n s p e c i f y i n g p r o p e r t i e s f o r p r o g r a m s w r i t t e n i n t h e J a v a p r o g r a m m i n g l a n g u a g e a n d B S L s t a t e m e n t s a r e m o r e f o r m u l a - l i k e t h a n s t r u c t u r e d n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t i e s c r e a t e d u s i n g o u r a p p r o a c h . F a n t e c h i e t a l . [ 6 8 ] u s e n a t u r a l l a n g u a g e c o n s t r u c t s t h a t m a p d i r e c t l y i n t o A C T L , a n a c t i o n - b a s e d v a r i a n t o f C T L . U s e r i n p u t i s u s e d t o r e s o l v e a m b i g u i t i e s t h a t m i g h t b e e n c o u n t e r e d i n t h e i n p u t p h r a s e . W h i l e t h i s a p p r o a c h i s d i r e c t l y r e l a t e d t o o u r s , i t r e s t r i c t s t h e s o u r c e l a n g u a g e a c c o r d i n g t o t h e s t r u c t u r e o f t h e t a r g e t e d t e m p o r a l l o g i c [ 1 7 4 ] . W h i l e o u r a p p r o a c h a l s o r e s t r i c t s t h e s o u r c e l a n g u a g e , t h i s r e s t r i c t i o n i s n o t d u e t o t h e s t r u c t u r e o f t h e t a r g e t e d t e m p o r a l l o g i c ( s ) , b u t , i n s t e a d , i s d u e t o t h e s t r u c t u r e o f t h e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s y s t e m , w h i c h a f f e c t s t h e s t r u c t u r e o f t h e n a t u r a l l a n g u a g e g r a m m a r . A s s u c h , o u r g r a m m a r c a n s u p p o r t m u l t i p l e t a r g e t l a n g u a g e s b e c a u s e a s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s y s t e m m a y i n c l u d e m a p p i n g s t o m u l t i p l e f o r m a l s p e c i fi c a t i o n l a n g u a g e s . I n s u m m a r y , n o n e o f t h e a f o r e m e n t i o n e d a p p r o a c h e s c o m b i n e s t h e c o m p l e t e n e s s o f a p a t t e r n s s y s t e m , t h e s u p p o r t f o r r e a l - t i m e p r o p e r t i e s , a m e n a b i l i t y f o r f o r m a l v a l i - d a t i o n a n d v e r i fi c a t i o n w i t h a w i d e v a r i e t y o f f o r m a l v a l i d a t i o n a n d v e r i fi c a t i o n t o o l s , a n d t h e a c c e s s i b i l i t y o f a n a t u r a l l a n g u a g e r e p r e s e n t a t i o n i n a n y n a t u r a l l a n g u a g e s u b s e t f o r w h i c h a c o n t e x t - f r e e , n o n - r e c u r s i v e g r a m m a r w i t h o u t r e p e t i t i o n s c a n b e c o n s t r u c t e d . S e v e r a l o t h e r p r o j e c t s h a v e i n v e s t i g a t e d h o w t o m a k e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s m o r e a c c e s s i b l e v i a m o r e i n f o r m a l r e p r e s e n t a t i o n s . S m i t h e t a l . d e v e l o p e d P r o p e l [ 5 0 , 1 9 8 ] , w h e r e t h e y e x t e n d e d t h e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s b y D w y e r e t a l . [ 6 2 ] t o a d d r e s s i m - 2 2 8 p o r t a n t a n d s u b t l e a s p e c t s a b o u t a p r o p e r t y , s u c h a s w h a t h a p p e n s i n a c a u s e - e f f e c t r e l a t i o n i f t h e c a u s e r e c u r s b e f o r e t h e e f f e c t h a s o c c u r r e d . T h e s e e x t e n d e d s p e c i fi c a - t i o n p a t t e r n s a r e s p e c i fi e d i n t e r m s o f fi n i t e - s t a t e a u t o m a t a i n s t e a d o f t e m p o r a l l o g i c f o r m u l a e , a n d n a t u r a l l a n g u a g e t e m p l a t e s h e l p a s p e c i fi e r t o p r e c i s e l y c a p t u r e a p r o p - e r t y i n n a t u r a l l a n g u a g e . I n c o n t r a s t t o o u r a p p r o a c h , t h e i r f o c u s l i e s o n c a p t u r i n g s u b t l e p r o p e r t i e s o f i n d i v i d u a l s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s , a n d t h e y d o n o t p r o v i d e b u i l t - i n s u p p o r t f o r t h e f o r m a l a n a l y s i s o f t h e s e p r o p e r t i e s . M o n d r a g o n a n d G a t e s d e v e l o p e d a t o o l c a l l e d P r o s p e c [ 1 5 0 ] f o r t h e s p e c i fi c a t i o n o f p r o p e r t i e s b a s e d o n D w y e r e t a l . ’ s s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s . T h e t o o l o f f e r s a s s i s t a n c e i n t h e s p e c i fi c a t i o n p r o c e s s a n d e x - t e n d s t h e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s y s t e m b y D w y e r e t a l . w i t h c o m p o s i t i o n a l p a t t e r n s . D i f f e r i n g f r o m o u r t o o l s u i t e , t h e y d o n o t i n c l u d e s u p p o r t f o r n a t u r a l l a n g u a g e r e p - r e s e n t a t i o n s . O t h e r t o o l s r e l a t e d t o S P I D E R a r e g e n e r a l - p u r p o s e s y n t a x - d i r e c t e d e d i t o r s w i t h - o u t i n h e r e n t s u p p o r t f o r f o r m a l a n a l y s i s , s u c h a s t h e S y n t h e s i z e r G e n e r a t o r [ 1 8 0 ] . I n a d d i t i o n , t o o l s l i k e t h e I F A D I S t o o l k i t [ 1 3 7 ] a n d t h e M T t o o l s e t [ 4 8 ] o f f e r t e m p o r a l l o g i c t e m p l a t e s t o s p e c i f y p r o p e r t i e s t o b e c h e c k e d , b u t d o n o t i n c o r p o r a t e n a t u r a l l a n g u a g e s u p p o r t . 8 . 3 O b j e c t A n a l y s i s P a t t e r n s S e v e r a l a p p r o a c h e s e x i s t . t h a t m a k e u s e o f p a t t e r n s i n t h e e a r l y s t a g e s o f a s o f t w a r e d e v e l o p m e n t p r o c e s s . I n d e p e n d e n t o f a p p l i c a t i o n d o m a i n , C o a d e t a l . [ 4 9 ] p e r f o r m e d e a r l y w o r k o n o b j e c t - o r i e n t e d a n a l y s i s p a t t e r n s . M o r e r e c e n t l y , F o w l e r [ 7 4 ] i d e n t i - fi e d h i g h - l e v e l a n a l y s i s p a t t e r n s t h a t m i g h t b e u s e d t o r e p r e s e n t c o n c e p t u a l m o d e l s o f b u s i n e s s p r o c e s s e s , s u c h a s a b s t r a c t i o n s f r o m a c c o u n t i n g , t r a d i n g , a n d o r g a n i z a - t i o n a l r e l a t i o n s h i p s . F e r n a n d e z a n d Y u a n [ 7 0 ] i n t r o d u c e d s e m a n t i c a n a l y s i s p a t t e r n s , w h i c h i n c l u d e e i t h e r a f e w u s e c a s e s o r a s m a l l s e t o f r e q u i r e m e n t s a n d c a p t u r e d y - 2 2 9 n a m i c b e h a v i o r o f t h e p r o p o s e d s o l u t i o n i n t e r m s o f s t a t e a n d s e q u e n c e d i a g r a m s . G e y e r - S c h u l z a n d H a h s l e r [ 8 2 ] a d d m o r e s t r u c t u r e t o t h e i r d e s c r i p t i o n s o f a n a l y s i s p a t t e r n s a n d f o c u s o n t h e d o m a i n o f c o o p e r a t i v e w o r k a n d c o l l a b o r a t i v e a p p l i c a t i o n s . H a m z a e t a l . [ 3 , 9 1 , 9 2 ] h a v e e x p l o r e d t h e a r e a o f s t a b l e a n a l y s i s p a t t e r n s , i n w h i c h t h e y f o c u s o n a n a l y s i s p a t t e r n s t h a t a r e s t a b l e o v e r t i m e a n d p a r a d i g m s h i f t s . G r o s s a n d Y u [ 8 8 ] i n v e s t i g a t e d t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n n o n - f u n c t i o n a l r e q u i r e m e n t s a n d d e s i g n p a t t e r n s , a n d R o b e r t s o n [ 1 8 3 ] d i s c u s s e d t h e u s e o f e v e n t / u s e c a s e m o d e l i n g t o i d e n t i f y , d e fi n e , a n d a c c e s s r e q u i r e m e n t s p r o c e s s p a t t e r n s . S u t c l i f f e e t a l . [ 2 0 0 ] d e - s c r i b e h o w s c e n a r i o s o f u s e c a s e s c a n b e i n v e s t i g a t e d t o i d e n t i f y g e n e r i c r e q u i r e m e n t s f o r d i f f e r e n t a p p l i c a t i o n c l a s s e s . F i n a l l y , v a n L a m s w e e r d e e t a l . d e v e l o p e d K A O S ( K n o w l e d g e A c q u i s i t i o n i n a u t O m a t e d S p e c i fi c a t i o n ) [ 5 3 ] , a n a p p r o a c h t o s u p p o r t a g o a l - d r i v e n r e q u i r e m e n t s e n g i n e e r i n g a p p r o a c h . G o a l p a t t e r n s a r e u s e d t o s u p p o r t t h e s p e c i fi c a t i o n o f c o m m o n s y s t e m b e h a v i o r i n t e m p o r a l l o g i c , s i m i l a r t o t h e s p e c i fi - c a t i o n p a t t e r n s b y D w y e r e t a l . [ 6 2 ] , a n d g o a l r e fi n e m e n t p a t t e r n s [ 5 5 ] c a n b e u s e d t o a i d i n t h e c o n s t r u c t i o n o f c o m p l e t e a n d c o r r e c t g o a l r e fi n e m e n t g r a p h s . I n c o m p a r i s o n w i t h o u r w o r k , n o n e o f t h e a f o r e m e n t i o n e d a p p r o a c h e s i s t a i l o r e d t o t h e e m b e d d e d s y s t e m s d o m a i n . M a d l e t a l . [ 1 4 0 ] u s e t i m e d a u t o m a t a t o m o d e l D R E s a n d u s e t h e U P P A A L m o d e l c h e c k e r t o a n a l y z e t h e p r o p e r t i e s . I n c o n t r a s t t o o u r w o r k , t h e y f o c u s o n Q u a l i t y o f S e r v i c e ( Q o S ) p r o p e r t i e s , s u c h a s d e p e n d a b i l i t y a n d g r a c e f u l d e g r a d a t i o n , i n s t e a d o f f u n c t i o n a l r e q u i r e m e n t s . M o r e c l o s e l y r e l a t e d t o o u r a p p r o a c h , P e t t i t a n d G o m a a [ 1 6 6 ] p r o v i d e b e h a v i o r a l t e m p l a t e s f o r s e t s o f o b j e c t s i n c o n c u r r e n t s o f t w a r e a r c h i t e c t u r e s . I n c o n t r a s t t o o u r a p p r o a c h , t h e i r f o r m a l i s m o f c h o i c e i s c o l o r e d P e t r i n e t s ( C P N ) [ 1 0 8 ] a n d t h e i r a n a l y s i s i s c u r r e n t l y l i m i t e d t o s i m u l a t i o n a n d t h e d e t e c t i o n o f p e r f o r m a n c e i s s u e s . O t h e r s h a v e i d e n t i fi e d s o f t w a r e a r c h i t e c t u r e p a t t e r n s [ 1 9 3 ] , d a t a b a s e a c c e s s p a t t e r n s [ 1 1 1 ] , f a u l t - t o l e r a n t t e l e c o m m u n i c a t i o n s y s t e m p a t t e r n s [ 1 0 ] , d e s i g n p a t t e r n s t a i l o r e d t o d i s t r i b u t e d r e a l - t i m e e m b e d d e d s y s t e m s [ 1 , 1 6 8 , 1 6 9 , 1 9 5 ] , d e s i g n p a t t e r n s f o r a v i o n i c s c o n t r o l s y s t e m s [ 1 3 5 ] , r e a l - t i m e d e s i g n p a t t e r n s [ 6 0 , 6 7 ] , s e c u r i t y p a t t e r n s [ 1 2 4 ] , e t c . H o w e v e r , t h e s e p a t t e r n s f o c u s o n a r c h i t e c t u r e a n d d e s i g n , r a t h e r t h a n r e q u i r e m e n t s a n d a n a l y s i s . I n c o n c l u s i o n , n o n e o f t h e a f o r e m e n t i o n e d a p p r o a c h e s o f f e r s a c o m b i n a t i o n o f p a t t e r n s t o g u i d e c o n s t r u c t i o n o f c o n c e p t u a l m o d e l s o f c e n t r a l i z e d a n d d i s t r i b u t e d r e a l — t i m e e m b e d d e d s y s t e m s , t e m p l a t e s f o r t h e f o r m a l s p e c i fi c a t i o n o f c r i t i c a l p r o p e r - t i e s , a n d i n t e g r a t i o n w i t h a f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k t a i l o r e d t o t h e s o f t w a r e a n a l y s i s p r o c e s s o f e m b e d d e d s y s t e m s d e v e l o p m e n t . 8 . 4 I t e r a t i v e D e v e I O p m e n t P r o c e s s A w i d e v a r i e t y o f i n c r e m e n t a l a n d i t e r a t i v e d e v e l o p m e n t p r o c e s s e s e x i s t s , s u c h a s t h e S p i r a l M o d e l [ 2 9 ] , t h e R a t i o n a l U n i fi e d P r o c e s s [ 1 0 6 ] , t h e A g i l e U n i fi e d P r o c e s s [ 2 0 ] , A g i l e M o d e l D r i v e n D e v e l o p m e n t [ 1 9 ] , A g i l e M o d e l D r i v e n A r c h i t e c - t u r e [ 1 4 8 ] , a n d E x t r e m e P r o g r a m m i n g ( X P ) [ 2 4 ] . O u r i t e r a t i v e a n d i n c r e m e n t a l m o d e l i n g a n d a n a l y s i s p r o c e s s s h a r e s s e v e r a l c h a r a c t e r i s t i c s w i t h t h e s e a p p r o a c h e s , s u c h a s i n c r e m e n t a l d e v e l o p m e n t a n d r a p i d f e e d b a c k . H o w e v e r , i z M A P i s t a i l o r e d t o t h e c o n s t r u c t i o n o f a n a l y s i s m o d e l s o f e m b e d d e d s y s t e m s t o b e a n a l y z e d w i t h t h e U M L f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k . T h e u s e o f f o r m a l a n a l y s i s t o o l s t o p e r f o r m r e g r e s s i o n a n a l y s i s o f s o f t w a r e s p e c - i fi c a t i o n s h a s b e e n p r o p o s e d p r e v i o u s l y b y A l u r e t a l . [ 1 8 ] . S e v e r a l c o m p l e m e n t a r y t e c h n i q u e s h a v e b e e n d e v e l o p e d t o c o m b i n e t h e u s e o f f o r m a l m e t h o d s a n d i t e r a t i v e d e v e l o p m e n t a p p r o a c h e s . S u h a i b e t a l . [ 1 9 9 ] c r e a t e d a m o d e l i n g a n d a n a l y s i s p r o - c e s s t e r m e d e x t r e m e f o r m a l m o d e l i n g ( X F M ) . A l t h o u g h t h e i r a p p r o a c h i s s i m i l a r t o o u r s , t h e y f o c u s o n p r e s c r i p t i v e f o r m a l h a r d w a r e m o d e l s s p e c i fi e d i n P r o m e l a [ 1 0 3 ] . S u h a i b e t a l . [ 1 9 9 ] a l s o i n v e s t i g a t e d t h e e f f e c t o f d i f f e r e n t i n c r e m e n t o r d e r i n g s o n m o d e l s c r e a t e d u s i n g X F M a n d r e p o r t r e s u l t s s i m i l a r t o w h a t w e h a v e o b t a i n e d i n o u r c a s e s t u d y : S o m e o r d e r s m a y r e s u l t e a r l y i n a l a r g e r s t a t e s p a c e t h a n n e c e s s a r y , h i n d e r i n g t h e p e r f o r m a n c e o f a n i t e r a t i v e m o d e l i n g a n d a n a l y s i s a p p r o a c h . A n o t h e r a p p r o a c h t h a t i n t e g r a t e s i t e r a t i v e a n d i n c r e m e n t a l s o f t w a r e d e v e l o p m e n t a n d f o r m a l m e t h o d s i s S L A M [ 1 0 1 ] t h a t u s e s a n o b j e c t - o r i e n t e d f o r m a l s p e c i fi c a t i o n l a n g u a g e , t e r m e d S L A M - S L , t o m o d e l s e q u e n t i a l s o f t w a r e p r o g r a m s . F o r m u l a e c a n b e u s e d t o a s s e r t c o n d i t i o n s d u r i n g t h e e x e c u t i o n o f a p r o g r a m a n d , t h e r e b y , r e p l a c e u n i t t e s t s . I n a d d i t i o n , p r e — a n d p o s t - c o n d i t i o n s c a n b e u s e d t o p r o v e t h a t a p r o g r a m s t i l l v e r - i fi e s a l l r e q u i r e m e n t s a f t e r a n i n c r e m e n t a l d e v e l o p m e n t s t e p . H e n z i n g e r e t a l . [ 1 0 0 ] h a v e d e v e l o p e d a n a p p r o a c h t e r m e d e z r t r e m e m o d e l c h e c k i n g a n d i m p l e m e n t e d t h e a p p r o a c h i n t o a n E c l i p s e p l u g - i n [ 2 8 ] . I n t h i s a p p r o a c h , t h e y u s e t h e B L A S T m o d e l c h e c k e r [ 1 0 0 ] t o i m p l e m e n t a n e f fi c i e n t r e g r e s s i o n v e r i fi c a t i o n e n v i r o n m e n t f o r C p r o - g r a m s . I n c o n t r a s t t o o u r a p p r o a c h , n e i t h e r S L A M n o r E x t r e m e M o d e l C h e c k i n g a p p l i e s t o U M L m o d e l s . O t h e r r e l a t e d a p p r o a c h e s u s i n g U M L h a v e b e e n p r o p o s e d . B o g e r e t a l . [ 3 0 ] p r o p o s e e x t r e m e m o d e l i n g , i n ‘ w h i c h t h e y a p p l y p r i n c i p l e s o f X P t o t h e m o d e l i n g p h a s e o f s o f t w a r e d e v e l o p m e n t . T o m a k e t h e i r m o d e l s e x e c u t a b l e a n d t e s t a b l e , t h e y u s e a m a p p i n g o f U M L s t r u c t u r a l a n d d y n a m i c d i a g r a m s t o P e t r i n e t s . R e l a t e d t o e x t r e m e m o d e l i n g , H a y a s h i e t a l . [ 9 3 ] i n t r o d u c e t h e S M A R T m o d e l i n g s y s t e m , w h i c h u s e s a c t i o n s e m a n t i c s a n d o f f e r s t e s t - d r i v e n b e h a v i o r a l g u i d a n c e . D i f f e r i n g f r o m o u r a p p r o a c h , e x t r e m e m o d e l i n g a n d S M A R T f o c u s o n e x e c u t a b i l i t y a n d t e s t i n g o f U M L d i a g r a m s , w h i l e o u r g o a l i s t h e f o r m a l a n a l y s i s o f a d h e r e n c e t o f o r m a l l y a n a l y z a b l e p r o p e r t i e s . I n s u m m a r y , n o n e o f t h e a f o r e m e n t i o n e d a p p r o a c h e s c o m b i n e s t h e s u p p o r t f o r n a t u r a l l a n g u a g e s p e c i fi c a t i o n o f f o r m a l l y a n a l y z a b l e p r o p e r t i e s , t h e r i g o r o f f o r m a l a n a l y s i s , g u i d a n c e o f m o d e l i n g a n d a n a l y s i s , a n d a n a n a l y s i s p r o c e s s t h a t p r o v i d e s i n c r e m e n t a l c h a n g e r a p i d f e e d b a c k . 2 3 2 C h a p t e r 9 C o n c l u s i o n s I n t h i s d i s s e r t a t i o n , w e h a v e d e s c r i b e d a n i t e r a t i v e a n d i n c r e m e n t a l p r o c e s s f o r t h e m o d e l i n g a n d a n a l y s i s o f c o n c e p t u a l U M L m o d e l s f o r e m b e d d e d s y s t e m s . T h e p r o c e s s i s a p p l i c a b l e t o a w i d e c l a s s o f e m b e d d e d s y s t e m s , i n c l u d i n g D R E s , a n d i s d e s i g n e d t o b e i n t e g r a t e d i n t o a l a r g e r , m o r e c o m p l e t e U M L r o u n d t r i p e n g i n e e r i n g p r o c e s s . I m p o r t a n t c o m p l e m e n t a r y c o m p o n e n t s i n t h e r o u n d t r i p e n g i n e e r i n g p r o c e s s i n c l u d e M c U m b e r a n d C h e n g ’ s U M L f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k [ 1 4 6 ] w i t h i t s r e a l - t i m e e x t e n s i o n s [ 1 1 7 ] a n d t h e U M L v i s u a l i z a t i o n t o o l T h e s e u s [ 8 5 ] . U s i n g t h e r o u n d t r i p e n - g i n e e r i n g p r o c e s s , a n e m b e d d e d s y s t e m s d e v e l o p e r h a s a m e a n s t o p e r f o r m r o u n d t r i p c o n s t r u c t i o n , a n a l y s i s , a n d r e fi n e m e n t o f U M L d i a g r a m s f o r e m b e d d e d s y s t e m s , w h i l e l a r g e l y k e e p i n g t h e f o r m a l a s p e c t s o f t h e p r o c e s s t r a n s p a r e n t . I n o u r e x p e r i e n c e , t h i s p r o c e s s l e a d s t o c o n c e p t u a l s y s t e m m o d e l s t h a t c a n b e m o r e r e a d i l y u n d e r s t o o d , d u e t o t h e i r s e m i - f o r m a l g r a p h i c a l n a t u r e . I n a d d i t i o n , t h e r e fi n e m e n t p r o c e s s o f t h e m o d e l s i s f a c i l i t a t e d t h r o u g h t h e a d v a n c e d p r o p e r t y s p e c i fi c a t i o n a n d a n a l y s i s v i s u - a l i z a t i o n c a p a b i l i t i e s . A s a r e s u l t o f t h i s p r o c e s s , t h e d e t e c t i o n a n d c o r r e c t i o n o f e r r o r s i n t h e m o d e l s i s f a c i l i t a t e d , a n d t h e q u a l i t y o f t h e r e s u l t i n g m o d e l i n g a r t i f a c t s i s i m p r o v e d . 9 . 1 C o n t r i b u t i o n s T h i s d i s s e r t a t i o n m a k e s f o u r m a i n c o n t r i b u t i o n s : 1 . T h e r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s s i g n i fi c a n t l y f a c i l i t a t e t h e s p e c i fi c a t i o n o f r e a l - t i m e p r o p e r t i e s i n d i f f e r e n t . r e a l — t i m e t e m p o r a l l o g i c s , s i m i l a r t o t h e q u a l i - t a t i v e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s b y D w y e r e t a l . [ 6 2 ] . I n o u r s u r v e y o f 9 r e q u i r e m e n t s d o c u m e n t s . 8 0 o u t o f 1 0 5 r e a l - t i m e r e q u i r e m e n t s m a t c h e d o n e o f o u r r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s . T h e m u l t i - p r o n g e d a p p r o a c h e n a b l e s s p e c i fi e r s t o u s e t h e a n a l y s i s t o o l a n d s p e c i fi c a t i o n l a n g u a g e b e s t s u i t e d f o r t h e m o d e l a n d p r o p e r t y u n d e r c o n s i d e r a t i o n . I n a d d i t i o n , t h e i n t e g r a t i o n i n t o t h e t i m i n g - e x t e n d e d f o r - m a l i z a t i o n f r a m e w o r k f o r U M L p r o v i d e s a m e a n s f o r a d e v e l o p e r o f e m b e d d e d s y s t e m s t o c r e a t e a g r a p h i c a l m o d e l o f a n e m b e d d e d s y s t e m , a u t o m a t i c a l l y g e n - e r a t e t h e c o r r e s p o n d i n g f o r m a l s p e c i fi c a t i o n s , a n d t h e n u s e a u t o m a t e d a n a l y s i s t e c h n i q u e s t o a n a l y z e t h e s y s t e m m o d e l f o r a d h e r e n c e t o p r o p e r t i e s s p e c i fi e d u s i n g t h e r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s . W e a n t i c i p a t e t h a t s i m i l a r s p e c i fi c a - t i o n p a t t e r n s a n d s p e c i f i c a t i o n p a t t e r n s y s t e m s c a n b e d e v e l o p e d f o r d i f f e r e n t d o m a i n s a n d t e m p o r a l l o g i c s b y d i r e c t l y o r i n d i r e c t l y r e u s i n g t h e s e p a t t e r n s . 2 . O u r s y n t a x - g u i d e d p r o p e r t y s p e c i fi c a t i o n a p p r o a c h p r o v i d e s a m e a n s t o u s e i n f o r — m a l , n a t u r a l l a n g u a g e - b a s e d n o t a t i o n s f o r c a p t u r i n g q u a l i t a t i v e a n d r e a l - t i m e p r o p e r t i e s . T h e s t r u c t u r e d E n g l i s h g r a m m a r g r e a t l y f a c i l i t a t e s t h e u n d e r s t a n d - i n g o f t h e m e a n i n g o f a t e m p o r a l l o g i c p r o p e r t y , t h e r e b y m a k i n g o u r a p p r o a c h m o r e a c c e s s i b l e t o n o n — e x p e r t s i n f o r m a l m e t h o d s . I n a d d i t i o n , o u r d e r i v a t i o n a n d i n s t a n t i a t i o n a p p r o a c h p r o v i d e s g u i d a n c e t o d e v e l o p e r s l e s s e x p e r i e n c e d i n t h e s p e c i fi c a t i o n o f f o r m a l l y a n a l y z a b l e p r o p e r t i e s . A s s u c h , t h e a p p r o a c h f c - c i l i t a t e s t h e s p e c i fi c a t i o n o f f o r m a l l y a n a l y z a b l e n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t i e s f o r a c o n c e p t u a l m o d e l . T h e S P I D E R t o o l s u i t e p r o v i d e s a s i n g l e e n v i r o n m e n t f o r s p e c i fi c a t i o n c o n s t r u c t i o n a n d a n a l y s i s t h a t i s e x t e n s i b l e t o t h e u s e o f s e v e r a l 2 3 4 f o r m a l a n a l y s i s t o o l s b y o f f e r i n g t h e a b i l i t y t o p l u g i n a d d i t i o n a l F o r m a l A n a l - y s i s T o o l C o n n e c t o r c o m p o n e n t s . T h e r e f o r e , a w i d e v a r i e t y o f f o r m a l a n a l y s i s t o o l s c a n b e u s e d t o a n a l y z e t h e b e h a v i o r a l p r o p e r t i e s . ‘ . T h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s f o r e m b e d d e d s y s t e m s g i v e g u i d a n c e t o d e v e l o p e r s i n t h e c o n s t r u c t i o n o f s t r u c t u r a l a n d b e h a v i o r a l m o d e l s i n U M L a t t h e a n a l - y s i s p h a s e . D u e t o t h e l i m i t e d n u m b e r o f c l a s s e s t y p i c a l l y u s e d i n e m b e d d e d s y s t e m s , e v e n h a v i n g a s m a l l n u m b e r o f f r e q u e n t l y u s e d o b j e c t a n a l y s i s p a t - t e r n s c a n g r e a t l y a s s i s t e m b e d d e d s y s t e m d e v e l o p e r s i n i d e n t i f y i n g t h e k e y o b - j e c t s o f a n e m b e d d e d s y s t e m a n d c a p t u r i n g t h e i r t i m i n g - d e p e n d e n t a n d t i m i n g - i n d e p e n d e n t b e h a v i o r i n c o n c e p t u a l U M L m o d e l s . T h e a p p l i c a t i o n o f p a t t e r n s a m o n g s e v e r a l s y s t e m s l e a d s t o u n i f o r m i t y a m o n g t h e a n a l y s i s m o d e l s , t h e r e b y g r e a t l y e n h a n c i n g t h e u n d e r s t a n d a b i l i t y o f t h e s y s t e m s a n d i m p r o v i n g c o m m u - n i c a t i o n b e t w e e n t h e d i f f e r e n t m e m b e r s o f d e v e l o p m e n t t e a m s . I n a d d i t i o n , r e u s e i s p o t e n t i a l l y f a c i l i t a t e d n o t o n l y a t t h e ~ a n a l y s i s , b u t a l s o a t t h e d e s i g n a n d c o d e l e v e l s . F i n a l l y , t h e c o n s t r a i n t s i n c l u d e d i n a n o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n p r o v i d e a m e a n s t o v a l i d a t e w h e t h e r a p a t t e r n h a s b e e n a p p l i e d p r o p e r l y t o a s y s t e m m o d e l . T h e d e v e I O p e r u s e s t h e p r o p e r t y t e m p l a t e s p r o v i d e d i n t h e “ C o n s t r a i n t s ” s e c t i o n o f t h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n a n d i n s t a n t i a t e s t h e m t o b e a p p l i c a b l e t o t h e s y s t e m m o d e l . V i o l a t i o n s o f t h e s e i n s t a n t i a t e d p r o p e r t i e s i n d i c a t e e r r o r s i n t h e a p p l i c a t i o n o f t h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n . . T h e i t e r a t i v e a n d i n c r e m e n t a l m o d e l i n g a n d a n a l y s i s p r o c e s s i 2 M A P s i g n i fi c a n t l y f a c i l i t a t e s t h e c o n s t r u c t i o n a n d a n a l y s i s o f c o n c e p t u a l m o d e l s o f e m b e d d e d s y s - t e m s , w h i l e i m p r o v i n g t h e q u a l i t y o f t h e a r t i f a c t s . T h i s p r o c e s s f a c i l i t a t e s t h e r a p i d d i s c o v e r y a n d c o r r e c t i o n o f m o d e l i n g a n d p r o p e r t y s p e c i fi c a t i o n e r r o r s , s i n c e e r r o r s a r e f o u n d a t t h e e n d o f e a c h i t e r a t i o n . O u r i z M A P t o o l s u i t e p r o - v i d e s a c c o m p a n y i n g t o o l s u p p o r t f o r t h e p r o c e s s . I n o r d e r t o e n h a n c e t h e p e r - f o r m a n c e o f t h e a n a l y s i s p h a s e , w e p r o v i d e r e m o t e a n a l y s i s c a p a b i l i t i e s t h a t u s e c o m p u t a t i o n a l r e s o u r c e s p r o v i d e d b y t h e H i g h P e r f o r m a n c e C o m p u t i n g C e n t e r a t M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y . T h e m a i n c o n t r i b u t i o n s s i g n i fi c a n t l y f a c i l i t a t e t h e m o d e l i n g a n d a n a l y s i s o f c o n - c e p t u a l U M L m o d e l s o f e m b e d d e d s y s t e m s . T h e s e c o n t r i b u t i o n s a r e n o t i s o l a t e d , b u t i n s t e a d b u i l d u p o n o n e a n o t h e r . T h e s y n t a x - g u i d e d p r o p e r t y s p e c i fi c a t i o n a p p r o a c h m a k e s u s e o f t h e r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s f o r f o r m a l i z i n g r e a l - t i m e p r o p e r t i e s e x p r e s s e d i n n a t u r a l l a n g u a g e . T h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s u s e t h e s y n t a x - g u i d e d s p e c i fi c a t i o n a p p r o a c h t o i n c l u d e f o r m a l l y a n a l y z a b l e n a t u r a l l a n g u a g e c o n s t r a i n t s . F i n a l l y , t h e i n c r e m e n t a l a n d i t e r a t i v e m o d e l i n g a n d a n a l y s i s a p p r o a c h u s e s t h e s y n t a x - g u i d e d s p e c i fi c a t i o n a p p r o a c h a n d o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s t o p r o v i d e s u p p o r t i n i t s p l a n n i n g a n d m o d e l i n g p h a s e s . U n d e r t h e s e o v e r a r c h i n g m a i n c o n t r i b u t i o n s , s e v e r a l a d d i t i o n a l c o n t r i b u t i o n s a r e m a d e b y t h i s d i s s e r t a t i o n : R e a l - t i m e S p e c i fi c a t i o n P a t t e r n M a p p i n g s . T h e d i s s e r t a t i o n p r e s e n t s t h e c o m p l e t e m a p p i n g s o f a l l r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s t o t h r e e d i f f e r e n t t e m p o r a l l o g i c s : M T L [ 1 6 , 1 2 6 ] , T C T L [ 1 4 ] , a n d R T G I L [ 1 7 6 ] . T h e r e a l - t i m e t e m p o r a l l o g i c f o r m u l a e i n t h e r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s m a y a l s o s e r v e a s a b a s i s f o r c o m p a r i n g t h e s y n t a x o f t h e t h r e e r e a l - t i m e t e m p o r a l l o g i c s , a n d f o r t h e d e v e l o p m e n t o f c u s t o m i z e d s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s y s t e m s f o c u s i n g o n a s p e c i fi c t e m p o r a l l o g i c o r a p p l i c a t i o n d o m a i n . W e a n t i c i p a t e t h a t s i m i l a r s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s a n d s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s y s t e m s c a n b e d e v e l o p e d f o r d i f f e r e n t d o m a i n s a n d t e m p o r a l l o g i c s b y d i r e c t l y o r i n d i r e c t l y r e u s i n g t h e s e p a t t e r n s . N a t u r a l L a n g u a g e G r a m m a r s . I n t h i s d i s s e r t a t i o n , w e p r e s e n t e d t w o d i f f e r e n t n a t u r a l l a n g u a g e g r a m m a r s t h a t c a n b e u s e d f o r t h e s p e c i fi c a t i o n o f q u a l i t a t i v e a n d r e a l — t i m e p r o p e r t i e s . W h i l e o n e g r a m - 2 3 6 m a r c r e a t e s m o r e f o r m u l a - l i k e s e n t e n c e s ( s e e S e c t i o n 4 . 2 ) , t h e l a n g u a g e o f t h e o t h e r g r a m m a r i s t a i l o r e d t o t h e i n s t a n t i a t i o n o f p l a c e h o l d e r s w i t h f r e e — f o r m t e x t ( s e e S e c - t i o n 5 . 2 ) . \ V e d o n o t c l a i m t h a t b o t h t h e s e g r a m m a r s f u l fi l l a l l n e e d s t h a t a d e v e l o p e r m a y h a v e f o r s p e c i f y i n g p r o p e r t i e s . T h e r e f o r e , d e v e l o p e r s m a y c r e a t e t h e i r o w n n a t - u r a l l a n g u a g e g r a m m a r s , e . g . , f o r l a n g u a g e s o t h e r t h a n E n g l i s h , a n d u s e t h e s e g r a m - m a r s i n c o m b i n a t i o n w i t h o u r s p e c i fi c a t i o n a p p r o a c h . T h e s p e c i fi c a t i o n a p p r o a c h , a s w e l l a s t h e a c c o m p a n y i n g t o o l s u p p o r t , w a s d e s i g n e d t o b e r e a d i l y c u s t o m i z a b l e , a n d w e h a v e d e m o n s t r a t e d t h i s c u s t o m i z a b i l i t y i n i n v e s t i g a t i o n s n o t d e s c r i b e d i n t h i s d i s s e r t a t i o n , e . g . , f o r t h e v i s u a l i z a t i o n o f r e q u i r e m e n t s i n U M L m o d e l s [ 1 2 5 ] a n d t h e u s e - c a s e b a s e d m o d e l i n g a n d a n a l y s i s o f f a i l s a f e f a u l t — t o l e r a n t s y s t e m s [ 6 4 ] . A p p l i c a b i l i t y t o D R E D e v e l o p m e n t . T h e w o r k p r e s e n t e d i n t h i s d i s s e r t a t i o n a d d r e s s e s t h e r e c e n t i n c r e a s e i n d e m a n d f o r D R E s [ 1 , 2 , 5 6 , 8 0 , 1 6 8 , 1 6 9 , 1 7 0 , 1 7 1 ] . A l l c o m p o n e n t s o f t h i s p r o c e s s w e r e d e v e l o p e d s o t h a t t h e y s u p p o r t t h e m o d e l i n g a n d a n a l y s i s o f d i s t r i b u t i o n a n d r e a l - t i m e a s p e c t s o f a D R E . F o r e x a m p l e , a l l o f o u r c o m p o n e n t s s u p p o r t t h e i n c l u s i o n o f r e a l - t i m e i n f o r m a t i o n . I n a d d i t i o n , t h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s d e s c r i b e s t r a t e g i e s t o m o d e l a n d a n a l y z e d i s t r i b u t i o n a s p e c t s o f a D R E ( s u c h a s t h e C o n t r o l l e r D e c o m p o s e ( 3 1 3 ) a n d T a s k ( 3 5 2 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s ) a n d p o i n t o u t i s s u e s t h a t c o u l d l e a d t o p r o b l e m s i n D R E s ( s u c h a c e n t r a l i z e d f a u l t h a n d l i n g i n t h e F a u l t H a n d l e r ( 3 4 1 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n ) . C a s e S t u d i e s . T h r o u g h o u t t h i s d i s s e r t a t i o n , a p r i o r i t y h a s b e e n t h e c a r e f u l v a l i d a t i o n o f e v e r y c o m - p o n e n t o f t h e w o r k i n t e r m s o f s e v e r a l r e a l - w o r l d c a s e s t u d i e s . T h e s e c a s e s t u d i e s w e r e e i t h e r p r o v i d e d b y i n d u s t r i a l c o l l a b o r a t o r s ( s u c h a s t h e d i e s e l fi l t e r s y s t e m a n d e l e c t r o n i c a l l y c o n t r o l l e d s t e e r i n g s y s t e m ) , o r c a n b e f o u n d i n t h e p u b l i c d o m a i n ( s u c h a s t h e d o o r c o n t r o l s y s t e m [ 1 0 4 ] ) . F o r e a c h c a s e s t u d y , w e e x p l a i n o u r fi n d i n g s i n 2 3 7 d e t a i l a n d s u m m a r i z e l e s s o n s l e a r n e d . T o o l s u p p o r t . C o n s i d e r a b l e e f f o r t h a s b e e n s p e n t o n t h e d e v e l o p m e n t o f s u p p o r t i n g t o o l s f o r t h e w o r k p r e s e n t e d i n t h i s d i s s e r t a t i o n . T h e s e t o o l s h a v e b e e n v a l i d a t e d t h r o u g h u s e i n t h e c a s e s t u d i e s . D u r i n g t h e d e v e l o p m e n t o f t h e s e t o o l s , p r i o r i t y w a s a l w a y s g i v e n t o t h e c u s t o m i z a b i l i t y a n d e x t e n d a b i l i t y o f t h e t o o l s , u s i n g t e c h n i q u e s s u c h a s X M L [ 2 1 2 ] a n d t h e J a v a P l u g - i n F r a m e w o r k [ 6 ] . I n a d d i t i o n , r e u s a b i l i t y w a s a l s o a n i m p o r t a n t i s s u e i n t h e d e v e l o p m e n t o f t h e t o o l s . T h e d e v e l o p e d t o o l s h a v e b e e n s u c c e s s f u l l y u s e d b y s e v e r a l s t u d e n t s f o r t h e i r r e s p e c t i v e p r o j e c t s . I n a d d i t i o n , p o r t i o n s o f t h e s o u r c e c o d e w e r e r e u s e d b y s t u d e n t s i n t h e d e v e l o p m e n t o f t h e i r o w n s o f t w a r e t o o l s [ 4 , 1 3 8 ] . D i s t r i b u t e d A n a l y s i s . I n o r d e r t o e n h a n c e t h e p e r f o r m a n c e o f o u r i t e r a t i v e a n d i n c r e m e n t a l m o d e l i n g a n d a n a l y s i s p r o c e s s , w h i c h n e e d s t o a n a l y z e a l a r g e n u m b e r o f p r o p e r t i e s f o r t h e r e g r e s s i o n a n a l y s i s , w e h a v e d e v e l o p e d r e m o t e a n a l y s i s c a p a b i l i t i e s t h a t u s e t h e c o m p u t a t i o n a l r e s o u r c e s p r o v i d e d b y t h e H i g h P e r f o r m a n c e C o m p u t i n g C e n t e r ( H P C C ) a t M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y ( M S U ) [ 5 ] . T h e r e m o t e a n a l y s i s e x e c u t o r ( R A X ) d e v e l o p e d f o r t h i s p u r p o s e i s n o t o n l y l i m i t e d t o o u r i t e r a t i v e m o d e l i n g a n d a n a l y s i s a p p r o a c h . S i n c e a s i n g l e n o d e o f t h e H P C C o f f e r s m o r e c o m p u t i n g r e s o u r c e s t h a n a r e g u l a r w o r k s t a - t i o n , R A X c a n a l s o b e u s e d t o i n c r e a s e t h e a n a l y s i s p e r f o r m a n c e o f t h e S p i n m o d e l c h e c k e r [ 1 0 3 ] f o r a P r o m e l a m o d e l n o t c r e a t e d u s i n g i 2 M A P . I n a d d i t i o n , R A X c o u l d b e a d a p t e d t o a l s o s u p p o r t a d d i t i o n a l f o r m a l a n a l y s i s t o o l s , s u c h a s t h e S M V [ 1 4 4 ] a n d U P P A A L [ 1 6 5 ] m o d e l c h e c k e r s . 9 . 2 F u t u r e W o r k S e v e r a l d i r e c t i o n s f o r f u t u r e w o r k a r e p o s s i b l e . T h e r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t - t e r n r e p o s i t o r y c o u l d b e e x t e n d e d w i t h o t h e r c o m m o n l y u s e d r e a l — t i m e s p e c i fi c a - 2 3 8 t i o n t e c h n i q u e s b e y o n d t h e t e m p o r a l l o g i c s a d d r e s s e d i n t h i s d i s s e r t a t i o n , s u c h a s A S T R A L [ 8 4 ] , R T L [ 1 0 7 ] , R T T L [ 1 6 2 ] , t R T T L [ 1 2 7 ] , T I L C O [ 1 4 3 ] , T P T L [ 1 7 ] , T R I O [ 8 3 ] , a n d t i m e d a u t o m a t a [ 1 4 ] . W e e x p e c t t h a t d i f f e r e n t c o m b i n a t i o n s o f t e m - p o r a l l o g i c s w i l l l e a d t o d i f f e r e n t p a t t e r n s . I n a d d i t i o n , t o e x t e n d t h e r e a l - t i m e p a t t e r n r e p o s i t o r y , r e q u i r e m e n t s d o c u m e n t s f r o m o t h e r a p p l i c a t i o n d o m a i n s , s u c h a s t e l e c o m - m u n i c a t i o n a n d m o b i l e c o m p u t i n g s y s t e m s , c o u l d b e a n a l y z e d i n a n e f f o r t t o u n c o v e r a d d i t i o n a l r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s . C u r r e n t l y , o u r s y n t a x - g u i d e d s p e c i fi c a t i o n a p p r o a c h i s t a r g e t e d a t t h e n o v i c e s p e c i fi e r , a s e v i d e n c e d b y t h e s t e p - b y - s t e p g u i d a n c e d u r i n g t h e d e r i v a t i o n p r o c e s s a n d m a k i n g t h e f o r m a l s p e c i fi c a t i o n l a n g u a g e t r a n s p a r e n t t o t h e d e v e l o p e r . W e a c - k n o w l e d g e t h a t t h e s t e p w i s e , s p e c i fi c a t i o n - f a c i l i t a t i n g f e a t u r e s , w h i l e h e l p f u l f o r t h e n o v i c e s p e c i fi e r , m i g h t b e t o o c o n s t r a i n i n g f o r d e v e l o p e r s w i t h a d v a n c e d k n o w l e d g e i n f o r m a l s p e c i fi c a t i o n a n d a n a l y s i s . T h i s p r o b l e m i s c o m m o n l y e n c o u n t e r e d i n s y n t a x - d i r e c t e d e d i t i n g a p p r o a c h e s [ 1 1 2 ] a n d t e c h n i q u e s c o u l d b e i n v e s t i g a t e d t o m i t i g a t e t h e s e p r o b l e m s , s u c h a s t h e u s e o f m u l t i p l e v i e w s a n d d i f f e r e n t l e v e l s o f a s s i s t a n c e f o r t h e d e r i v a t i o n a n d i n s t a n t i a t i o n t a s k s . I n a d d i t i o n , t e c h n i q u e s c o u l d b e i n v e s t i - g a t e d t h a t a s s i s t d e v e l o p e r s i n c o n s t r u c t i n g t h e n a t u r a l l a n g u a g e g r a m m a r , s i n c e t h e g r a m m a r i s p i v o t a l f o r t h e e f f e c t i v e a p p l i c a t i o n o f o u r a p p r o a c h . O t h e r d i r e c t i o n s f o r f u t u r e w o r k a r e a l s o p o s s i b l e , s u c h a s i n t e g r a t i n g e x t e n s i o n s t h a t a d d r e s s p r o p e r t y s u b t l e t i e s s i m i l a r t o t h e P r o p e l w o r k [ 1 9 8 ] . P o s s i b l e f u t u r e w o r k r e g a r d i n g t h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s i n c l u d e s t h e e x t e n s i o n o f t h e a p p r o a c h t o a d d i t i o n a l a p p l i c a t i o n d o m a i n s , e . g . , t e l e c o m m u n i c a t i o n s y s t e m s . D u r i n g t h e e x t e n s i o n p r o c e s s , w e e x p e c t t h a t e x i s t i n g o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s c a n b e r e fi n e d , a s w e l l a s n e w p a t t e r n s u n c o v e r e d . I n a d d i t i o n , m e a n s c o u l d b e i n v e s t i g a t e d t o f a c i l i t a t e t h e a p p l i c a t i o n o f t h e U M L d i a g r a m t e m p l a t e s i n t h e p a t t e r n s , e . g . , p r o v i d i n g a g r a p h i c a l u s e r i n t e r f a c e f o r s e l e c t i n g a n d i n s t a n t i a t i n g t h e t e m p l a t e s . F i n a l l y , i n v e s t i g a t i o n s c o u l d b e p e r f o r m e d t o h e l p d e v e l o p e r s r e c o g n i z e o b j e c t a n a l y s i s 2 3 9 p a t t e r n s t h a t a r e a p p l i c a b l e t o a s p e c i fi c s y s t e m m o d e l a n d m a n a g e t h e i r a s s o c i a t e d c o n s t r a i n t s . O n g o i n g w o r k i n t h i s d i r e c t i o n u s e s g o a l — o r i e n t e d r e q u i r e m e n t s a n a l y s i s t e c h n i q u e s [ 2 1 0 ] t o m o d e l r e q u i r e m e n t s , d e t e r m i n e t h e a p p l i c a b i l i t y o f o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s , a n d e s t a b l i s h t h e r e l a t i o n s b e t w e e n r e q u i r e m e n t s a n d c o n s t r a i n t s . R e g a r d i n g t h e a c c o m p a n y i n g t o o l s u p p o r t , f u t u r e w o r k c o u l d i n v e s t i g a t e h o w t o f u r t h e r i m p r o v e t h e a n a l y s i s p e r f o r m a n c e o f t h e U M L f o r m a l i z a t i o n f r a m e w o r k . T h e u s e o f o t h e r f o r m a l a n a l y s i s t o o l s c o u l d b e c o n s i d e r e d t o d e t e r m i n e w h i c h t o o l c o u l d p r o v i d e a b e t t e r a n a l y s i s p e r f o r m a n c e . P o s s i b l e e x t e n s i o n s i n c l u d e t h e m o d e l c h e c k e r S M V [ 1 4 4 ] a n d t h e r e a l - t i m e m o d e l a n a l y s i s t o o l s K r o n o s [ 3 6 ] , U P P A A L [ 1 6 5 ] , a n d H y t e c h [ 9 9 ] . S p e c i fi c a l l y , t h e r e a l - t i m e m o d e l c h e c k e r s c o u l d p r o v i d e s i g n i fi c a n t p e r f o r m a n c e i n c r e a s e s f o r m o d e l s a n d p r o p e r t i e s t h a t c o n t a i n r e a l - t i m e i n f o r m a t i o n . F i n a l l y , t h e u s a b i l i t y o f t h e s u p p o r t i n g t o o l s c o u l d b e i n v e s t i g a t e d w i t h a l a r g e n u m b e r o f d e v e l o p e r s w i t h d i f f e r e n t b a c k g r o u n d s , a n d t h e t o o l s c o u l d b e e n h a n c e d a c c o r d i n g t o t h e f e e d b a c k r e c e i v e d . A p o s s i b l e i m p r o v e m e n t i s t h e m o r e s e a m l e s s i n t e g r a t i o n o f t h e S P I D E R a n d i 2 M A P t o o l s u i t e s w i t h t h e r e m a i n i n g c o m p o n e n t s o f t h e U M L r o u n d t r i p e n g i n e e r i n g p r o c e s s , e . g . , T h e s e u s [ 8 5 ] . T h e s e e f f o r t s c o u l d b e f a c i l i t a t e d t h r o u g h t h e u s e o f a s o f t w a r e f r a m e w o r k p r o v i d i n g a l a r g e p o r t i o n o f t h e r e q u i r e d f u n c t i o n a l i t y , s u c h a s t h e E c l i p s e f r a m e w o r k [ 7 3 ] . . : . . ‘ } . 1 1 ) . » 2 1 5 , 3 . n £ I y . . . . t i h u ‘ u P > | < . _ 3 ! . . . . ; t 3 k . k u q . . _ ; . ! 3 2 . 7 . L . 1 . l o i C ‘ . 1 5 7 3 . 2 5 3 5 . 5 . . 5 fi n ! ~ . m n 2 & . € . : i n . . . 3 ; . t f ; t v x w I I k . A 7 . . I : , I n . i . ! ‘ . { % . ~ 4 . . . : 1 3 - r 2 , ( fi . 3 1 : ' v f i i . . . . n a 7 e . c t o r : ? ‘ i . 5 1 - ’ 1 . ; l ! » I . 1 ‘ l . ‘ 5 n G . ! . \ L a I « . e : 9 0 . ‘ 1 1 : “ : . : 3 . . . . . 1 . £ 3 3 ? 3 . 2 . 1 . . : 1 . 2 5 9 . 1 1 1 : . 3 3 . . . 1 . . . . . . 2 3 . 1 . . . { i f } ‘ . n . . . i n 2 1 : 3 2 » u . r i i ? 4 . 1 . . . . 3 . . . ? I . . . - N E S I S 2 0 0 1 1 M M D 0 0 6 : 7 H 5 L I B R A R Y M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y P L A C E I N R E T U R N B O X t o r e m o v e t h i s c h e c k o u t f r o m y o u r r e c o r d . T o A V O I D F I N E S r e t u r n o n o r b e f o r e d a t e d u e . M A Y B E R E C A L L E D w i t h e a r l i e r d u e d a t e i f r e q u e s t e d . D A T E D U E D A T E D U E D A T E D U E — , ' _ ' § . . 1 9 : r s 2 0 6 8 2 / 0 5 p : / C I R C / D a I e D u e . i n d d - p . 1 M O D E L - D R I V E N D E V E L O P M E N T A N D A N A L Y S I S O F H I G H A S S U R A N C E S Y S T E M S V O L U M E I I B y S A S C H A J . K O N R A D A D I S S E R T A T I O N S u b m i t t e d t o M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y i n p a r t i a l f u l fi l l m e n t o f t h e r e q u i r e m e n t s f o r t h e d e g r e e o f D O C T O R O F P H I L O S O P H Y D e p a r t m e n t o f C o m p u t e r S c i e n c e 2 0 0 6 A P P E N D I C E S 2 4 1 R e : R e A p p e n d i x A R e a l - t i m e S p e c i fi c a t i o n P a t t e r n R e p o s i t o r y T h i s c h a p t e r c o n t a i n s t h e c o m p l e t e r e a l - t i m e s p e c i f i c a t i o n p a t t e r n r e p o s i t o r y . A p p e n d i x A . 1 c o n t a i n s t h e M i n i m u m D u r a t i o n p a t t e r n , A p p e n d i x A . 2 c o n t a i n s t h e M a x i m u m D u r a t i o n p a t t e r n , A p p e n d i x A . 3 c o n t a i n s t h e P e r i o d i c O c c u r r e n c e p a t t e r n , A p p e n d i x A . 4 c o n t a i n s t h e B o u n d e d R e s p o n s e p a t t e r n , a n d A p p e n d i x A . 5 c o n t a i n s t h e B o u n d e d I n v a r i a n c e p a t t e r n . A . 1 M i n i m u m D u r a t i o n P a t t e r n 0 P a t t e r n N a m e a n d C l a s s i fi c a t i o n M i n i m u m D u r a t i o n : D u r a t i o n C a t e g o r y 0 P a t t e r n I n t e n t T h i s p a t t e r n c a p t u r e s t h e p r o p e r t y t h a t e v e r y t i m e t h e s t a t e f o r m u l a P s w i t c h e s f r o m f a l s e t o t r u e , i t w i l l r e m a i n t r u e f o r a t l e a s t c t i m e u n i t ( s ) . T h e r e b y , i t i s p o s s i b l e t o s p e c i f y a l o w e r b o u n d o n t h e d u r a t i o n o f a n o c c u r r e n c e o f P . N o t e t h a t i f P n e v e r h o l d s , t h e n t h e f o r m u l a i s v a c u o u s l y t r u e . I n a d d i t i o n , i f P 2 4 2 h o l d s a t t h e b e g i n n i n g o f a s c o p e , t h e p r o p e r t y d o e s n o t a p p l y t o t h i s i n i t i a l o c c u r r e n c e o f P , s i n c e i t i s n o t k n o w h o w l o n g P h a s h e l d u p t o t h i s s t a t e ( a l t e r n a t i v e f o r m a l i z a t i o n s a r e p o s s i b l e ) . 0 E x a m p l e M a p p i n g s — M T L : G l o b a l l y : B e f o r e R : A f t e r Q : B e t w e e n Q a n d R : A f t e r Q u n t i l R : I n t h e p r e s e n c e o f F : I n t h e a b s e n c e o f F : F r o m w h e n F n e v e r h o l d s : E K P v ( — i P W D S C P D o r » . — > ( ( p v ( — . p u ( c 1 9 0 3 / \ a n ) v R ) ) ) L l R ) [ H Q - > E I ( P v ( - 1 1 3 W D S C P D ) C ( ( Q / \ u R / \ O R ) — > ( ( p v ( — u p u ( U g c c p / \ a s ) v R ) ) ) u R ) ) E I ( ( Q / \ — 1 R ) — > ( ( P v ( a ? W ( U S A F / \ a s ) v R ) ) ) W R ) ) O F — > ( D ( P v ( - : P W E 1 3 . P ) ) ) D E F ) — — > ( E K P v ( - 1 ? 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N : i E — — I 1 e n ( c , i n f ) J F i g u r e A . 1 : R T G I L , M i n i m u m D u r a t i o n , G l o b a l l y 2 4 4 a L - * B e f o r e R : fl \ V l e n ( c , i n f ) F i g u r e A . 2 : R T G I L , i \ » ’ I i n i m u m D u r a t i o n , B e f o r e R * A f t e r Q : fl \ n / l e n ( c , i n f ) F i g u r e A . 3 : R T G I L , M i n i m u m D u r a t i o n , A f t e r Q * B e t w e e n Q a n d R : e m u - m u — 1 P P L . . . . . . . . . . . . . u _ , r I " L 1 1 e n ( c , i n f ) ~ - - - - » - - - - > i ” J l e n ( c , i n f ) F i g u r e A A : R T G I L , M i n i m u m D u r a t i o n , B e t w e e n Q a n d R * A f t e r Q u n t i l R : n I [ — 1 I o . . - ” R O ‘ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - O H R [ ' [ — 1 I L U 7 ‘ - - - » - - - - H ‘ ‘ 1 P P t - - - - - - - - H b , 7 > 1 e n ( c , i n f ) J ‘ - - - H - - - - - D | ‘ 1 P P L . . . . . . . . . . S 1 e n ( c , i n f ) J V . - - - N ‘ O A I ' H I L 1 — 1 I “ ‘ 1 R m - - . » - - . ~ \ > ' 1 P P L - - - - - - - - - H 1 e n ( c , i n f ) F i g u r e A . 5 : R T G I L , l \ " ' I i n i n n 1 m D u r a t i o n , A f t e r Q u n t i l R 2 4 6 A V 1 I — — F 1 I o - - - - - - I L , l V - ‘ - - - - - » - fl P I i n i m u n ' l - D - - - - - - - - - - - N P I I r L . — a . n t ( . h . G e u r a t i o n , I n \ , > N \ I 1 — P c e o f F . n . . . . . . . , i n ) f r e s e , > N y p — p I I T e G n r L 3 F L L L : L L ' I L o > F i g u r e A . 6 : R a : I n t h e a b F i * g u F r e r o A m . 7 w : h - - - - - - - - - - - - - - - - - s R e - n - T - c r I r 1 — — — — e I 1 — F i 1 . o f F : _ I . . . . . . . » . . . . . . . fl P G I F L n , e M i v e r n h i o l m d u m D s : . u . . u P l L r L - n e r a t i o - ( n - c , - - - N ' ' [ L i L A m ( H L — 1 F o ! - - - - u - | _ P - - - - - - - H , - i n I f ) n - - u P . t _ f F o \ h e a b s e n c e - - - - - - - - - M l I I I I I I ’ 7 \ I I I I I I * I n t h e p r e s e n c e o f F : . _ ‘ > P E 3 l 1 9 1 ) ( c , i n f ) F i g u r e A . 8 : R T G I L , M i n i m u m D u r a t i o n , F r o m w h e n F n e v e r h o l d s 2 4 7 0 E x a m p l e s a n d K n o w n U s e s E m b e d d e d s y s t e m s o f t e n h a v e c e r t a i n s t a t e s i n w h i c h t h e y h a v e t o r e m a i n f o r a c e r t a i n a m o u n t o f t i m e . F o r e x a m p l e , s o m e v a l v e s h a v e t o b e o p e n e d f o r a c e r t a i n a m o u n t o f t i m e o r w a r n i n g l i g h t s f o r t h e u s e r h a v e t o b e a c t i v a t e d f o r a s p e c i f i c d u r a t i o n . 0 R e l a t i o n s h i p s A r e l a t e d p a t t e r n t h a t i s u s e d t o s p e c i f y t h e m a x i m u m a m o u n t o f t i m e a s t a t e f o r m u l a h a s t o h o l d i s t h e I I I / [ r i r i ' l n m n D u r a t i o n r e a l - t i m e s p e c i f i c a t i o n p a t t e r n . A . 2 M a x i m u m D u r a t i o n P a t t e r n 0 P a t t e r n N a m e a n d C l a s s i fi c a t i o n M a x i m u m D u r a t i o n : D u r a t i o n C a t e g o r y 0 P a t t e r n I n t e n t T h i s p a t t e r n c a n b e u s e d t o r e s t r i c t t h e m a x i m u m a m o u n t o f t i m e a s t a t e f o r m u l a P c a n b e c o n t i n u o u s l y s a t i s f i e d ( a m a x i m u m o f 0 t i m e u n i t ( s ) ) o n c e i t s w i t c h e s f r o m f a l s e t o t r u e . N o t e t h a t i f P n e v e r h o l d s , t h e n t h e f o r m u l a i s v a c u o u s l y t r u e . I n a d d i t i o n , i f P h o l d s a t t h e b e g i n n i n g o f a s c o p e , t h e n t h e p r o p e r t y d o e s n o t a p p l y t o t h i s i n i t i a l o c c u r r e n c e o f P , s i n c e i t i s n o t k n o w h o w l o n g P h a s h e l d u p t o t h i s s t a t e ( a l t e r n a t i v e f o r m a l i z a t i o n s a r e p o s s i b l e ) . 2 4 9 0 E x a m p l e M a p p i n g s — M T L : G l o b a l l y : B e f o r e R : A f t e r Q : B e t w e e n Q a n d R : A f t e r Q u n t i l R : I n t h e p r e s e n c e o f F : I n t h e a b s e n c e o f F : F r o m w h e n F n e v e r h o l d s : E K P v ( a ? W ( P / \ O S C H P D D O R — > ( ( P V ( - 1 P U ( ( P / \ 0 a m v R ) ) v a ) » u a ) E K Q - + D ( P v ( — : P W ( P / \ O S C H P D D ) [ 1 ( ( 0 A - 1 R A o n ) — — + ( ( P v ( n P L ! 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H l ' [ " 1 I n L I - J I . - - - . » - - - . , . ‘ fl P P l — . . . . . . . . . . . w fl D r I ? > L I 1 e n ( 0 , c ] J V “ m u - m u — I P P L " " " " " " " " " " I . L 7 1 e n ( 0 , c ] J F i g u r e A . 1 2 : R T G I L , M a x i m u m D u r a t i o n , B e t w e e n Q a n d R A f t e r Q u n t i l R : m I 1 — 1 I o . - - ” \ Q L - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - » I I ' r 1 I R L 1 — 1 I ‘ - - - H - - - - - N ‘ ‘ fi P P L - - - - - - » i — | P E ) P > l e n ( 0 , c ] J V . - - - » - - - - , . " I P P L . . . . . . . . . . c ' i ' L I l e n ( 0 , c ] J V ‘ - — - N ‘ Q A i ' r — i I L U I — l R 5 - - . » - - N \ P fl P P ' — - - - - - - - D b l — - , > l e n ( 0 , c ] J a F i g u r e A . 1 3 : R T G I L , M a x i m u m D u r a t i o n , A f t e r Q u n t i l R 2 5 4 * I n t h e p r e s e n c e o f F : F i g u r e A . 1 5 : R T G I L , M a x i m u m D u r a t i o n , I n t h e a b s e n c e o f F E / \ I L V I F 2 1 > r r — 1 \ L l — 1 I o . - - - - - - - - - - - N - - - - - - - - - - - - - . 1 ‘ — I P P L - - - - - - - - - - w — ' > r I P L I 1 e n ( 0 , c ] J F i g u r e A . 1 4 : R T G I L , l \ ’ I a x i m u m D u r a t i o n , I n t h e p r e s e n c e o f F * I n t h e a b s e n c e o f F : r r 1 ‘ L L — 1 I fl F : > [ ' [ — 1 I L 1 — 1 7 ‘ . . . . . . . u , . . . . . . . . . . u N — 1 P P L - - - - - - - - - » i - - . > r I ? L I 1 e n ( 0 , c ] J a : F r o m w h e n F n e v e r h o l d s : I ' I L I o - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - fl ‘ l ' [ — 1 I L U I F A [ ' m I L l — 1 I o - - - » - - - - - ’ l \ > " 1 P P L - - - - - - - - » I - _ I P L — — i " 1 e n ( 0 , c ] J J F i g u r e A . 1 6 : R T G I L , M a x i m u m D u r a t i o n , F r o m w h e n F n e v e r h o l d s 0 E x a m p l e s a n d K n o w n U s e s E m b e d d e d s y s t e m s o f t e n n e e d t o r e s t r i c t t h e a m o u n t o f t i m e a s y s t e m c a n o p e r a t e i n a c e r t a i n s t a t e d u e t o f u n c t i o n a l o r s a f e t y r e a s o n s . F o r e x a m p l e , a n e n g i n e c o n t r o l l e r u s u a l l y r e s t r i c t s t h e a m o u n t o f t i m e t h e s y s t e m c a n b e i n c r a n k i n g m o d e t o p r e v e n t d a m a g e t o t h e e n g i n e . 0 R e l a t i o n s h i p s A r e l a t e d r e a l — t i m e s p e c i f i c a t i o n p a t t e r n i s t h e I i - I i n i m u m D u r a t i o n r e a l - t i m e s p e c i f i c a t i o n p a t t e r n t h a t c a n b e . u s e d t o s p e c i f y t h e m i n i t n m n a m o u n t o f t i m e a s t a t e f o r m u l a h a s t o h o l d . 2 5 6 A . 3 P e r i o d i c O c c u r r e n c e P a t t e r n 0 P a t t e r n N a m e a n d C l a s s i fi c a t i o n P e r i o d i c O c c u r r e n c e : P e r i o d i c C a t e g o r y 0 P a t t e r n I n t e n t T h i s p a t t e r n d e s c r i b e s t h e p e r i o d i c s a t i s f a c t i o n o f a s t a t e f o r m u l a . I n t u i t i v e l y , i t c a p t u r e s t h e p r o p e r t y t h a t i n e v e r y i n t e r v a l [ ( 1 , a + c ] w i t h i n t h e s c o p e o f t h e p r o p e r t y a t t i m e a 6 T I M E , t h e s t a t e f o r m u l a P h a s t o h o l d a t l e a s t o n c e . 0 E x a m p l e M a p p i n g s — M T L : G l o b a l l y : D C O S C P ) B e f o r e R : < > R — > ( ( o g x p v R ) ) u R ) A f t e r Q : E I ( Q — e E K O g C P D B e t w e e n Q a n d R : [ 3 ( ( Q / \ R R / \ O R ) — - > ( ( 0 9 3 0 ) v 1 1 ) ) ? ! R ) ) A f t e r Q u n t i l R : [ 3 ( ( 0 A - 1 R ) — > ( ( O S A P v 1 1 ) ) W 1 1 ) ) I n t h e p r e s e n c e o f F : o r - — > ( C I ( < > S C P ) ) I n t h e a b s e n c e 0 s z D C - i F ) — > ( E I ( < > S C P ) ) F r o m w h e n F n e v e r h o l d s : C K ( O S C P ) V ( O F ) ) 2 5 7 — T C T L : G l o b a l l y : A G ( A F S C P ) B e f o r e R : A [ ( ( A F S C ( P V R V A G ( - ' 1 R ) ) ) ) W R ] A f t e r Q : A G ( Q — — > A G ( A F S C P ) ) B e t w e e n Q a n d R : A G ( ( Q / \ - — . 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I l ' I L I I a n ( 0 , C ] F i g u r e A . 1 8 : R T G I L , P e r i o d i c O c c u r r e n c e , B e f o r e R * A f t e r Q : I ' I L I o - - - - - - - - - - - - - ” ‘ Q A F 1 — 1 I L 1 — P I I . - - - - - - - - w P I " I L I F i g u r e A . 1 9 : R T G I L , 1 e n ( 0 , c ] P e r i o d i c O c c u r r e n c e , A f t e r Q ’ n \ * B e t w e e n Q a n d R : [ ' r — i I L U I o . - - - - - N W 0 L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . u R E m I L U I . - - - - - » i P I I > 1 e n ( 0 , c ] V o - - - - - - - - - - - - - - - - - - - N I ' A L I 1 e n ( 0 , c ] J F i g u r e A . 2 0 : R T G I L , P e r i o d i c O c c u r r e n c e , B e t w e e n Q a n d R * A f t e r Q u n t i l R : ‘ 1 ’ 1 e n ( o , c ] J 1 e n ( 0 , c ] F i g u r e A . 2 1 : R T G I L , P e r i o d i c O c c u r r e n c e , A f t e r Q u n t i l R * I n t h e p r e s e n c e o f F : / \ I v 7 F : > I ’ [ — 1 I L L — 1 I o - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - w P i ’ I L I 1 e n ( 0 , c ] F i g u r e A . 2 2 : R T G I L , P e r i o d i c O c c u r r e n c e , I n t h e p r e s e n c e o f F > I < I n t h e a b s e n c e o f F : [ — 1 I U I _ _ , F : > f [ — 1 I L U fl 0 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - » | P i ' I L I l e n ( 0 , c ] F i g u r e A . 2 3 : R T G I L , P e r i o d i c O c c u r r e n c e , I n t h e a b s e n c e o f F a : F r o m w h e n F n e v e r h o l d s : I I o - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - fl ‘ [ ' r — i I L L I I F A [ - [ ' 1 I p L 1 — 1 I o - - - - - - - - - - - - - - - - - - N P I ’ I L I 1 e n ( 0 , c ] J 0 E x a m p l e s a n d K n o w n U s e s T h i s p a t t e r n i s c o m m o n l y u s e d i n e m b e d d e d s y s t e m s , a s t h e s e s y s t e m s c o r n - m o n l y p e r f o r m p e r i o d i c t a s k s . F o r e x a m p l e , a w a t c h d o g h a s t o b e c o m e a c t i v e a t l e a s t e v e r y c t i m e u n i t ( s ) a n d v e r i f y t h a t c e r t a i n s y s t e m c o n s t r a i n t s a r e n o t v i o l a t e d . A d d i t i o n a l l y , e m b e d d e d s y s t e m s o f t e n a l s o h a v e t o p e r f o r m s p e c i f i c s e r v i c e s p e r i o d i c a l l y , s u c h a s s e n d i n g a h e a r t b e a t ( a m e s s a g e d e n o t i n g t h a t t h e e m b e d d e d s y s t e m i s f u n c t i o n i n g c o r r e c t l y ) t o o t h e r e m b e d d e d s y s t e m s u s i n g a c o m m u n i c a t i o n d e v i c e , 6 . 9 . , a C A N b u s [ 1 8 2 ] . 0 R e l a t i o n s h i p s T h e u n t i m e d v e r s i o n o f t h e P e r i o d i c O c c u r r e n c e p a t t e r n , e x p r e s s e d a s C H O P ) i n L T L , c a n b e f o u n d i n s e v e r a l p u b l i c a t i o n s ( s u c h a s [ 1 0 3 ] ) . I t i s c o m m o n l y u s e d t o s p e c i f y t h e a b s e n c e o f n o n - p r o g r e s s c y c l e s i n a . s y s t e m . I n [ 1 2 1 ] , t h e p a t t e r n i s n a m e d B o u n d e d R e c u r r e n c e p a t t e r n , b u t h a s s i n c e b e e n r e n a m e d t o P e r i o d i c O c c u r r e n c e b a s e d o n f e e d b a c k t h a t w e h a v e r e c e i v e d . A . 4 B o u n d e d R e s p o n s e P a t t e r n 0 P a t t e r n N a m e a n d C l a s s i f i c a t i o n B o u n d e d R e s p o n s e : R e a l - t i m e O r d e r C a t e g o r y 0 P a t t e r n I n t e n t T h i s p a t t e r n c a p t u r e s a c a u s e — e f f e c t r e l a t i o n b e t w e e n t w o s t a t e s . I f t h e fi r s t s t a t e o c c u r s , t h e n t h e s e c o n d s t a t e h a s t o f o l l o w a t m o s t c t i m e u n i t ( s ) l a t e r . N o t e t h a t a s c o p e b o u n d a r y c a n n o t i n t e r r u p t t h e r e s p o n d i n g s t a t e f r o m o c c u r r i n g f o r t h e f o r m u l a t o h o l d , m e a n i n g t h a t t h e s e c o n d s t a t e h a s t o o c c u r b e f o r e a n y d e l i m i t i n g s c o p e s t a t e ( a l t e r n a t i v e f o r m a l i z a t i o n s a r e p o s s i b l e , i n w h i c h t h e o c c u r r e n c e o f t h e s c o p e d e l i m i t e r w o u l d b e c o n s i d e r e d a c o r r e c t r e s p o n s e ) . 0 E x a m p l e M a p p i n g s — M T L : G l o b a l l y : [ I M P — + 0 9 3 ) B e f o r e R : O R — + ( ( P — > ( n R 1 1 3 6 ( 8 A fi R ) ) ) U R ) A f t e r Q : C K Q — > [ 3 ( P - > 0 9 3 ) ) B e t w e e n Q a n d R : C l ( ( Q A fi R A O R ) — — + ( ( P — + ( n R U § C ( S A — 1 R ) ) ) U R ) ) A f t e r Q u n t i l R : [ 1 ( ( Q A - : R ) — > ( ( P — + ( n R 1 1 3 6 ( 8 A - 1 R ) ) ) W R ) ) I n t h e p r e s e n c e o f F : O F — > ( C K P — — > 0 5 6 8 ) ) I n t h e a b s e n c e o f F : [ Z N - 1 F ) — > ( C K ? — > 0 5 6 8 ) ) F r o m w h e n F n e v e r h o l d s : C l ( ( P — > 0 3 6 8 ) V ( O F ) ) ’ 1 ‘ — T C T L : G l o b a l l y : B e f o r e R : A f t e r Q : B e t w e e n Q a n d R : A f t e r Q u n t i l R : I n t h e p r e s e n c e o f F : I n t h e a b s e n c e o f F : F r o m w h e n F n e v e r h o l d s : — - R T G I L : * G l o b a l l y : I ' " " 1 1 e n ( 0 , c ] A G ( P - + A F S C S ) A [ ( P — - > ( A [ - 1 R 1 1 5 , . ( 8 A a r e ] v A G ( n R ) ) ) V V R ] A G ( Q - + A G ( P — e A F S C S ) ) A G ( ( Q A - n R ) - — > A [ ( ( P — — > ( ( A I n R u s e - ( S A R R ) ] ) ) ) v A G ( n R ) ) V V R I ) A G ( ( Q A - t R ) _ + A [ ( P — + A E R U S A S A — : R ) ] ) I V R ] ) A G ( P — + A F S C ( S v A G ( — r 0 ) ) / \ A G ( F — e A G ( P - + A F S C S ) ) A L A G < P — + ( A F S C ( S v A F F ) ) ) V v F ] A G ( P — - > ( A F S C ( S v A F F ) ) ) F i g u r e A 2 5 : R T G I L , B o u n d e d R e s p o n s e , G l o b a l l y 2 6 4 * B e f o r e R : I ' I L I o - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - N W R I ' m I L I — 1 I s - - - - - - - - - - - - - - - N P t L - - - - - - - - - » i 1 e n ( 0 , c } F i g u r e A 2 6 : R T G I L , B o u n d e d R e s p o n s e , B e f o r e R > I < A f t e r Q : I ' I L I o - - - - - - - - - - - - - ” ‘ Q A I " r 1 I L 1 — ] o - - - . . | ’ P L . . . . . . . . . . . . m r I S L I l e n ( 0 , c ] F i g u r e A . 2 7 : R T G I L , B o u n d e d R e s p o n s e , A f t e r Q * B e t w e e n Q a n d R : r — l I L _ I I o - - - - - - ” ‘ N O l — . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . N R l ' r — I I L U I . - - - - . | > P ‘ - - - - - - D D | e — f l e n ( 0 , c ] J F i g u r e A 2 8 : R T G I L , B o u n d e d R e s p o n s e , B e t w e e n Q a n d R * A f t e r Q u n t i l R : I ' r — i I L U I o - - - - - - - - - - - N \ O ‘ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ’ H r I ” L U fl * - - - - H P L - u n w L — i s 1 e n ( 0 , c ] V > I " r 1 I L U I — 1 R ° - - - - - N P ‘ - - - - - - W 1 e n ( 0 , c I J F i g u r e A 2 9 : R T G I L , B o u n d e d R e s p o n s e , A f t e r Q u n t i l R 2 6 6 ' ' [ f = [ L > / V 1 U — “ \ 1 1 ‘ - - - - - - - - - D I fl \ I I P ‘ r i I - f a - n - ( - 0 - - - - - - - - - - D ” 5 I I , c ] a : I n t h e p r e s e n c e o f F : F i g u r e A . 3 0 : R T G I L , B o u n d e d R e s p o n s e , I n t h e p r e s e n c e o f F * I n t h e a b s e n c e o f F : E m I L U I _ I F 2 > I ' r — l I L U I ‘ - - - - - - - - - - P l P ' - - - - - - - - - - - - - - - M r I 8 L I l e n ( 0 , c ] F i g u r e A . 3 1 : R T G I L , B o u n d e d R e s p o n s e , I n t h e a b s e n c e o f F 2 6 7 * F r o m w h e n F n e v e r h o l d s : I ' I L I s - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - N ‘ F 1 — 1 I L U I F A 1 ' 1 — 1 I L U I > o - - - - - - - N P ‘ - - - - - - - - - - W l e n ( 0 , c ] I F i g u r e A . 3 2 : R T G I L , B o u n d e d R e s p o n s e , F r o m w h e n F n e v e r h o l d s 0 E x a m p l e s a n d K n o w n U s e s T h i s p a t t e r n i s c o m m o n l y u s e d t o d e n o t e p e r f o r m a n c e c o n s t r a i n t s , w h i c h a r e c o m m o n l y e n c o u n t e r e d i n e m b e d d e d s y s t e m s . T h e c o r r e c t f u n c t i o n i n g o f e m - b e d d e d s y s t e m s o f t e n c r i t i c a l l y d e p e n d s o n t i m e l y r e s p o n s e . F o r e x a m p l e , a f t e r a b u t t o n p u s h a s y s t e m r e s p o n s e i s e x p e c t e d t o h a p p e n w i t h i n a c e r t a i n a m o u n t o f t i m e . 0 R e l a t i o n s h i p s A d i r e c t l y r e l a t e d p a t t e r n i s t h e R e s p o n s e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n b y D w y e r e t a l . [ 6 2 ] , w h i c h c a n b e u s e d t o s p e c i f y q u a l i t a t i v e c a u s e - e f f e c t r e l a — t i o n s h i p s . A s i m i l a r ( u n s c o p e d ) p a t t e r n i s t h e s o — c a l l e d A c h i e v e g o a l d e fi n i t i o n p a t t e r n b y D a r i m o n t a n d v a n L a m s w e e r d e [ 5 5 ] a n d i t s t i m e - b o u n d e d v e r s i o n p r e s e n t e d i n [ 1 3 6 ] . A n o t h e r u n s c o p e d i n s t a n c e o f t h e B o u n d e d R e s p o n s e p a t - t e r n i s p r e s e n t e d i n [ 9 8 ] . A s t h e b o u n d e d r e s p o n s e p r o p e r t y i s o n e o f t h e m o s t c o m m o n r e a l - t i m e p r o p e r t i e s , i t h a s a l s o b e e n m e n t i o n e d i n n u m e r o u s o t h e r p u b l i c a t i o n s ( s u c h a s [ 2 5 , 1 2 6 ] ) . A r e l a t e d r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n i s t h e B o u n d e d I n v a r i a n c e r e a l — t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n . T h i s p a t t e r n c a n b e u s e d t o s p e c i f y t h e a m o u n t o f t i m e 2 6 8 a n o t h e r s t a t e f o r m u l a h a s t o b e i n v a r i a n t o n c e s o m e s t a t e f o r m u l a . h o l d s . I t c a n a l s o b e u s e d t o s p e c i f y t h e a b s e n c e o f a n o c c u r r e n c e f o r a c e r t a i n a m o u n t o f t i m e a f t e r s o m e s t a t e f o r m u l a h o l d s . 2 6 9 A . 5 B o u n d e d I n v a r i a n c e P a t t e r n 0 P a t t e r n N a m e a n d C l a s s i fi c a t i o n B o u n d e d I n v a r i a n c e : R e a l - t i m e O r d e r C a t e g o r y 0 P a t t e r n I n t e n t T h e B o u n d e d I n v a r i a n c e p a t t e r n i s u s e d t o s p e c i f y t h a t a s t a t e f o r m u l a S c o n - t i n u o u s l y h o l d s f o r c u n i t s o f t i m e o n c e s o m e o t h e r s t a t e f o r m u l a P h o l d s . T h e p a t t e r n c a n a l s o b e u s e d t o d e s c r i b e t h e a b s e n c e o f a n o c c u r r e n c e b y r e p l a c i n g S w i t h fi S . N o t e t h a t a s c o p e b o u n d a r y c a n n o t i n t e r r u p t t h e o c c u r r e n c e o f S f o r c t i m e u n i t ( s ) i n o r d e r f o r t h e p r o p e r t y t o b e s a t i s fi e d . 0 E x a m p l e M a p p i n g s — M T L : G l o b a l l y : C K P — > [ 1 3 6 8 ) B e f o r e R : O R — > ( ( P - — > [ 3 3 6 ( 8 A - t R ) ) U R ) A f t e r Q : C K Q — * [ 3 ( ( P — + [ 3 9 8 ) » B e t w e e n Q a n d R : [ 3 ( ( 0 A - R A O R ) — > ( ( P — r I D E A S A - v R ) ) u R ) ) A f t e r Q u n t i l R : [ : 1 f o A n R ) - — > ( ( P — — > E 1 3 4 8 A - 1 R ) ) W R ) ) I n t h e p r e s e n c e o f F : O F - — > ( C ( P — + D E C S » I n t h e a b s e n c e o f F : C K — I F ) - + ( C K P — > 8 9 8 ) ) F r o m w h e n F n e v e r h o l d s : D ( ( P — r [ 3 3 6 3 ) V ( O F ) ) 2 7 0 — T C T L : G l o b a l l y : B e f o r e R : A f t e r Q : B e t w e e n Q a n d B : A f t e r Q u n t i l R : I n t h e p r e s e n c e o f F : I n t h e a b s e n c e o f F : F r o m w h e n F n e v e r h o l d s : — R T G I L : > I = G l o b a l l y : O r ‘ i ‘ fi r ' u ! A G ( P — > A G S C S ) A [ ( P — > A G S C ( ( S A fi R ) v A G ( n R ) ) ) W R ] A G ( Q — > A G ( P — + A G S C S D A G ( ( Q A fi R ) - — > A [ ( P _ + A G S C ( ( S A — » R ) v A G ( - 1 R ) ) ) W R 1 ) A G ( ( Q A - 1 R ) — » A [ ( P _ . A c s c t s A a n » W R 1 ) A G ( P _ _ , A G S C ( S v A G ( - F ) ) ) A A G ( F — > A G ( P — > A s s e s » A I A G ( P — > ( A G S C ( S v A F F ) ) ) W F ] A G ( P — - > ( A c h ( S v A F F ) ) ) ‘ 5 ’ l e n ( c , i n f ) F i g u r e A . 3 3 : R T G I L , B o u n d e d I n v a r i a n c e , G l o b a l l y 2 7 1 1 — 1 " * B e f o r e R : l e n ( c , i n f ) F i g u r e A . 3 4 : R T G I L , B o u n d e d I n v a r i a n c e , B e f o r e R a : A f t e r Q : [ ' J L I o - - - - - - - - - - - - - H ‘ Q A [ ' F “ ! I L L T I o - - - - H W P > | _ . . . . . . . . . . . . . N — ' > . r I 5 L I 1 e n ( c , i n f ) F i g u r e A . 3 5 : R T G I L , B o u n d e d I n v a r i a n c e , A f t e r Q 2 7 2 \ u ’ * B e t w e e n Q a n d R : 1 ' m I L U I . - - - - - N ~ ‘ 0 L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1 ' m I R L U I e - u - u P L - - - - - - - - v i _ fl S > 1 e n ( c , i n f ) ‘ - - - - N P L . . . . . . . . . . . . . . . . r ' I ‘ L I 1 e n ( c , i n f ) J F i g u r e A . 3 6 : R T G I L , B o u n d e d I n v a r i a n c e , B e t w e e n Q a n d R a : A f t e r Q u n t i l R : m I U I o - . ” \ O L ' - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ' D . ‘ I " r — i I R L U I ‘ - - - - - D I P L - - - - - - - - - D 1 s _ ' > l e n l c . i n f ) ‘ - - - - - - D ‘ P L . . . . . . . . . . . . . . . r I ‘ L I 1 e n ( c . i n f ) J V s - - - ” V O A 1 ' 1 — 1 I L U I — l R I ‘ - - - - - - - D I P L - - - - - - - - - D 4 _ _ 1 l e n ( c , i n f ) F i g u r e A . 3 7 : R T G I L , B o u n d e d I n v a r i a n c e , A f t e r Q u n t i l R 2 7 3 a : I n t h e p r e s e n c e o f F : E A I L V I F : > r 1 — 1 I L U I o - - - - - - - - - - - . l P I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . u _ _ I . r a s L I 1 e n ( c , i n f ) F i g u r e A . 3 8 : R T G I L , B o u n d e d I n v a r i a n c e , I n t h e p r e s e n c e o f F * I n t h e a b s e n c e o f F : [ ' r — i I L U I — 1 F = > [ ' 1 — 1 \ L U I o - - - - - - - - - - - - - ’ 1 P L . . . . . . . . . . . . . . ‘ 1 e n ( c , i n f ) F i g u r e A . 3 9 : R T G I L , B o u n d e d I n v a r i a n c e , I n t h e a b s e n c e o f F a : F r o m w h e n F n e v e r h o l d s : [ ' I L I * - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 ' I r 1 — 1 I f U I F A f 1 — 1 A L U I . - - - - - - - - - - - N > P L . . . . . . . . . . ’ q . 1 1 e n ( c , i n f ) , F i g u r e A . 4 0 : R T G I L , B o u n d e d I n v a r i a n c e , H o r n w h e n F n e v e r h o l d s 2 7 4 0 E x a m p l e s a n d K n o w n U s e s E m b e d d e d s y s t e m s o f t e n i n h i b i t c e r t a i n a c t i o n s i n r e s p o n s e t o o t h e r o c c u r r e n c e s . F o r e x a m p l e , i n c a s e o f e r r o r s p e r f o r m i n g a n o p e r a t i o n , t h e s a m e o p e r a t i o n i s u s u a l l y p r o h i b i t e d f o r a c e r t a i n a m o u n t o f t i m e . 0 R e l a t i o n s h i p s A g l o b a l l y - s c o p e d i n s t a n c e o f t h i s p a t t e r n i s p r e s e n t e d i n [ 9 8 ] . T h e p a t t e r n i s r e l a t e d t o t h e B o u n d e d R e s p o n s e r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n t h a t s p e c i fi e s a t i m e - b o u n d e d c a u s e - e f f e c t r e l a t i o n . T h e U n i v e r s a l i t y p a t t e r n b y D w y e r e t a l . [ 6 2 ] w i t h s c o p e “ A f t e r Q ” r e p r e s e n t s a n u n t i m e d v e r s i o n o f t h e B o u n d e d I n v a r i a n c e p a t t e r n . A n o t h e r q u a l i t a t i v e a n d u n s c o p e d i n s t a n c e o f t h i s p a t t e r n i s t h e s o — c a l l e d M a i n t a i n g o a l d e fi n i t i o n p a t t e r n b y D a r i m o n t a n d v a n L a m s w e e r d e [ 5 5 ] . U A 4 4 4 . ~ _ . . m h ‘ _ ~ _ _ ~ ” _ A 4 B . ] . . . ' n - i l I 3 ; “ D E M 9 0 1 1 ‘ : [ i l l ] ; . B U I ] P r o 0 f 1 } ; a n y I a l l I fl j o f t i : A p p e n d i x B A n a l y z i n g M T L P r o p e r t i e s T h i s c h a p t e r c o n t a i n s t h e r e m a i n i n g B i i c h i a u t o m a t a o f t h e g l o b a l l y - s c o p e d i n - s t a n c e s o f r e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s , u s e d t o f o r m a l i z e M T L p r o p e r t i e s t o b e u s e d w i t h o u r U M L r e a l — t i m e e x t e n s i o n s w i t h d i s c r e t e , w e a k l y m o n o t o n i c s e m a n - t i c s . A p p e n d i x B . 1 c o n t a i n s t h e a u t o m a t o n f o r t h e M i n i m u m D u r a t i o n p a t t e r n , A p — p e n d i x B . 2 c o n t a i n s t h e a u t o m a t o n f o r t h e M a x i m u m D u r a t i o n p a t t e r n , A p p e n d i x B . 3 c o n t a i n s t h e a u t o m a t o n f o r t h e P e r i o d i c O c c u r r e n c e p a t t e r n , a n d A p p e n d i x B . 2 c o n — t a i n s t h e a u t o m a t o n f o r t h e B o u n d e d R e s p o n s e p a t t e r n . T h e a u t o m a t o n f o r t h e B o u n d e d I n v a r i a n c e p a t t e r n i s d e s c r i b e d i n S e c t i o n 3 . 2 . B . 1 M i n i m u m D u r a t i o n P a t t e r n P r o p e r t y : C K P V ( fi P W D S C P D I n o r d e r t o v e r i f y t h i s p r o p e r t y , w e c r e a t e t h e B i i c h i a u t o m a t o n o f t h e c o m p l e m e n t o f t h e u n t i m e d M T L f o r m u l a C l ( P V ( fi P W U P ) ) . T h i s L T L f o r m u l a r e q u i r e s t h a t a n y t i m e P s w i t c h e s f r o m f a l s e t o t r u e , i t h o l d s i n d e fi n i t e l y . T h e r e f o r e , t h e B i i c h i a u t o m a t o n o f t h e c o m p l e m e n t w i l l a c c e p t a n y r u n o n w h i c h P h o l d s f o r s o m e a m o u n t o f t i m e , b u t b e c o m e s f a l s e e v e n t u a l l y . I n o r d e r t o e x c l u d e r u n s o n w h i c h P h o l d s f o r 2 7 6 ' [ i l . d ” I F 1 ; a t l e a s t c t i m e u n i t ( s ) , w e n e e d t o m o d i f y t h e B i i c h i a u t o m a t o n s o t h a t i t d o e s n o t a c c e p t t r a c e s o n w h i c h P h o l d s f o r a l e a s t c t i m e u n i t ( s ) . I n o r d e r t o e x c l u d e r u n s i n w h i c h P h o l d s f o r a t l e a s t c t i m e u n i t ( s ) , w e w i l l r e s e t t h e c l o c k t a t t h e f i r s t o c c u r r e n c e o f - : P a n d e v a l u a t e t h e v a l u e o f t a t t h e s e c o n d o c c u r r e n c e o f fi P , a f t e r P h a s h e l d i n b e t w e e n . I f t h e v a l u e o f t i s l e s s t h a n c o n t h e s e c o n d o c c u r r e n c e o f - 1 P , t h e n t h i s t r a c e i s a v i o l a t i o n t r a c e . T h e a u t o m a t o n c a p t u r i n g t h e t i m e d p r o p e r t y c a n b e s e e i n F i g u r e B . 1 . F o r e x a m p l e , t h e t i m e d o b s e r v a t i o n s e q u e n c e ( { l a l 0 l l l ) — * ( { P } , [ 1 , 1 ] ) — * ( { } , [ 1 , 0 0 l ) v i o l a t e s t h e p r o p e r t y t h a t P a l w a y s h a s t o h o l d f o r a t l e a s t o n e t i m e u n i t a n d w o u l d b e i d e n t i fi e d a s a v i o l a t i o n t r a c e a n d a c c e p t e d b y t h e a u t o m a t o n . ‘ F i g u r e B . 1 : A u t o m a t o n f o r M i n i m u m D u r a t i o n p a t t e r n w i t h s c o p e “ G l o b a l l y ’ B . 2 M a x i m u m D u r a t i o n P a t t e r n P r o p e r t y : C K P V ( fi P W ( P / \ O g ( : ( - 1 P ) ) ) ) \ V e u n t i m e t h e M T L f o r m u l a t o o b t a i n t h e f o l l o w i n g L T L f o r m u l a : [ 3 ( P V ( p p W ( P / \ ( > ( - 1 P ) ) ) ) . T h e L T L f o r m u l a r e q u i r e s t h a t e v e r y t i m e P s w i t c h e s f r o m f a l s e t o t r u e , P h a s t o e v e n t u a l l y b e c o m e f a l s e a g a i n . T h e r e f o r e , t h e c o m p l e m e n t a r y B i i c h i a u t o m a t o n a c c e p t s a l l t r a c e s o n w h i c h P d o e s n o t b e c o m e f a l s e . a f t e r h a v i n g s w i t c h e d f r o m f a l s e t o t r u e . I n o r d e r t o a n a l y z e t h e M a x i m u m D u r a t i o n p a t t e r n , w e w i l l m o d i f y t h e a u t o m a t o n s o t h a t i t o n l y a c c e p t s t r a c e s i n w h i c h P d o e s n o t b e c o m e f a l s e w i t h i n a t m o s t 0 t i m e u n i t ( s ) . T h e r e s u l t i n g a u t o m a t o n c a n b e s e e n i n F i g u r e B . 2 . A t a t i m e P b e c o m e s t r u e a f t e r h a v i n g b e e n f a l s e b e f o r e , t h e c l o c k t i s r e s e t . N o w a t r a c e i s o n l y a c c e p t e d i f P i s c o n t i n u o u s l y t r u e o r t h e v a l u e o f c l o c k t i s g r e a t e r t h a n c . F o r e x a m p l e , t h e t i m e d o b s e r v a t i o n s e q u e n c e F i g u r e B . 2 : A u t o m a t o n f o r M a x i m u m D u r a t i o n p a t t e r n w i t h s c o p e “ G l o b a l l y ” ( { } = [ 0 , 1 1 ) - > ( { P l e l 1 ~ 3 l ) — > ( { l a l 3 . 0 < > l ) 2 7 8 v i o l a t e s t h e p r o p e r t y t h a t P c a n o n l y h o l d f o r a t m o s t o n e t i m e u n i t ( e x p r e s s e d i n M T L a s [ K P V ( fi P W ( P A ( > 3 1 ( — 1 P ) ) ) ) ) a n d w o u l d b e i d e n t i f i e d a s a v i o l a t i o n t r a c e . 2 7 9 B . 3 P e r i o d i c O c c u r r e n c e P a t t e r n : P r o p e r t y : C l ( C g - P ) B y u n t i m i n g t h e M T L f o r m u l a , w e o b t a i n t h e L T L f o r m u l a C l ( O P ) . T h e c o m p l e - m e n t a r y B i i c h i a u t o m a t o n o f t h i s L T L f o r m u l a a c c e p t s a l l t r a c e s i n w h i c h P i s f a l s e a t s o m e s t a t e i n t h e t r a c e a n d r e m a i n s f a l s e i n d e f i n i t e l y . I n o r d e r t o a n a l y z e p r o p e r - t i e s o f t h e P e r i o d i c O c c u r r e n c e p a t t e r n , w e n e e d t o m o d i f y t h e B i i c h i a u t o m a t o n s o t h a t i t d o e s n o t o n l y a c c e p t t r a c e s i n w h i c h P r e m a i n s f a l s e i n d e f i n i t e l y , b u t f a i l s t o b e c o m e t r u e w i t h i n c t i m e u n i t ( s ) . T h e r e s u l t i n g a u t o m a t o n c a n b e s e e n i n F i g u r e B . 3 . A t a t i m e P i s f o u n d t o b e f a l s e , t h e c l o c k t i s r e s e t . A t r a c e i s a c c e p t e d w h e n P d o e s n o t b e c o m e t r u e b e f o r e ( t > c ) . F o r e x a m p l e , t h e t i m e d o b s e r v a t i o n s e q u e n c e ( { } , [ 0 , 1 l ) — * ( { P l l l J l ) - + ( { } » [ 1 , 3 l ) ~ + ( { P l a l 3 a 3 l ) — > v i o l a t e s t h e p r o p e r t y t h a t P h o l d s a t l e a s t o n c e e v e r y t i m e u n i t ( e x p r e s s e d i n M T L a s C l ( < > S I P ) ) , s i n c e i t d o e s n o t o c c u r i n a n y s t a t e a t t i m e 2 , a n d w o u l d b e i d e n t i fi e d a s a v i o l a t i o n t r a c e . F i g u r e B . 3 : A u t o m a t o n f o r P e r i o d i c O c c u r r e n c e p a t t e r n w i t h s c o p e “ G l o b a l l y ” B . 4 B o u n d e d R e s p o n s e P a t t e r n : P r o p e r t y : L ] ( P — + O S C S ) B y u n t i m i n g t h e M T L f o r m u l a , w e o b t a i n t h e L T L f o r m u l a C l ( P — — > O S ) . T h e c o m p l e m e n t a r y B i i c h i a u t o m a t o n o f t h i s L T L p r o p e r t y m a t c h e s a l l e x e c u t i o n t r a c e s i n w h i c h a n S d o e s n o t o c c u r a f t e r t h e o c c u r r e n c e o f P . T h i s a u t o m a t o n i s t o o w e a k ( i . e . , i t d o e s n o t a c c e p t s o m e t r a c e s t h a t v i o l a t e t h e p r o p e r t y ) , s i n c e i t d o e s n o t p u t a n y t i m i n g c o n s t r a i n t o n t h e o c c u r r e n c e o f S . I n o r d e r t o e n f o r c e t h a t S o c c u r s w i t h i n c t i m e u n i t ( s ) a f t e r P , w e a d d a c l o c k t t o t h e a u t o m a t o n t h a t i s r e s e t w h e n P o c c u r s . A f t e r t h e c l o c k c r e a c h e s a v a l u e g r e a t e r t h a n c , a n y o c c u r r e n c e o f S i s c o n s i d e r e d l a t e a n d t h e t r a c e m a t c h e s t h e a u t o m a t o n . I n d e t a i l , w e a d d t h e s t a t e m e n t ( V ( t > c ) ) t o t h e s e l f - l o o p o f t h e a c c e p t a n c e s t a t e . T h e r e s u l t i n g a u t o m a t o n c a n b e s e e n i n F i g u r e B . 4 . A t a t i m e B S / \ P h o l d s , t h e c l o c k t i s r e s e t . A t r a c e i s a c c e p t e d w h e n S d o e s n o t o c c u r b e f o r e t > c . F o r e x a m p l e , t h e t i m e d o b s e r v a t i o n s e q u e n c e F i g u r e B . 4 : A u t o m a t o n f o r B o u n d e d R e s p o n s e p a t t e r n w i t h s c o p e “ G l o b a l l y ” ( { } a l 0 v 1 l ) _ * ( { P } = l 1 a 1 l ) _ ‘ ) ( { } = l 1 ’ 3 l ) _ ’ ( { S l a l 3 3 3 l ) _ ’ v i o l a t e s t h e p r o p e r t y t h a t S h a s t o r e s p o n d t o P w i t h i n 1 t i m e u n i t ( e x p r e s s e d i n 2 8 1 I o f i n @ 6 1 1 1 ; h ) C 0 2 1 1 a i t a l u s 1 t h e C A p p e n d i x C O b j e c t A n a l y s i s P a t t e r n R e p o s i t o r y T h i s s e c t i o n c o n t a i n s t h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n r e p o s i t o r y , w i t h t h e e x c e p t i o n o f t h e U s e r I n t e r f a c e ( 1 0 8 ) p a t t e r n , w h i c h h a s b e e n p r e s e n t e d i n S e c t i o n 5 . 4 . A p - p e n d i x C . 1 c o n t a i n s t h e A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n , A p p e n d i x C . 2 c o n t a i n s t h e C o m m u n i c a t i o n L i n k ( 2 9 5 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n , A p p e n d i x C . 3 c o n - t a i n s t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n , A p p e n d i x C . 4 c o n t a i n s t h e C o n t r o l l e r D e c o m p o s e ( 3 1 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n , A p p e n d i x C . 5 c o n t a i n s t h e D e l a y C h a n n e l ( 3 2 5 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n , A p p e n d i x C . 6 c o n t a i n s t h e D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n , A p p e n d i x G ? c o n t a i n s t h e F a u l t H a n d l e r ( 3 4 1 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n , a n d A p p e n d i x ( 3 8 c o n t a i n s t h e T a s k ( 3 5 2 ) o b j e c t a n a l - y s i s p a t t e r n . 2 8 2 C . 1 I n t e n t : S i l t “ ' I . “ I ' S l l ‘ l l l , I l o t h a E f i l l m l i 8 . r o u q n z n d l u l ‘ r l d f ‘ . 4 . , 1 . ‘ l t w u i ‘ m b h fi l r a i i r a d a r i t t o r s a t v c o r r e c t l l l l c ) 3 ( - O I i l e r 1 m g . T l l l i Q n l } a t ! l I ' e P i C . 1 A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) : S t r u c t u r a l P a t t e r n I n t e n t : S p e c i f y v a r i o u s k i n d s o f s e n s o r s a n d a c t u a t o r s a n d t h e i r r e l a t i o n s h i p s i n a n e m b e d d e d s y s t e m . M o t i v a t i o n : E m b e d d e d s y s t e m s h a v e v a r i o u s k i n d s o f s e n s o r s a n d a c t u a t o r s t h a t a r e c o n n e c t e d t o c o m p u t i n g c o m p o n e n t s . A l t h o u g h m a n y o f t h e s e n s o r s a n d a c t u a t o r s a r e p h y s i c a l l y d i f f e r e n t , t h e i r b e h a v i o r i s s u f f i c i e n t l y s i m i l a r t o b e s t r u c t u r e d i n t o a p a t t e r n . T h e A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) p a t t e r n s h o w s h o w t o s p e c i f y t h e s e n s o r s a n d a c t u a t o r s f o r a n e m b e d d e d s y s t e m . M o s t s e n s o r s a n d a c t u a t o r s o n l y r e c e i v e o r s e t a v a l u e t h a t h a s t h e d a t a t y p e b o o l e a n , i n t e g e r , o r r e a l . B u t e v e n f o r m o r e c o m p l e x s e n s o r s a n d a c t u a t o r s , s u c h a s a r a d a r d e v i c e , t h i s p a t t e r n i s u s e f u l t o b e a b l e t o q u e r y t h e o p e r a t i o n a l s t a t e s o f a c t u a — t o r s a n d s e n s o r s ( b o o l e a n c h e c k t h a t i n d i c a t e s w h e t h e r t h e c o m p o n e n t i s f u n c t i o n i n g c o r r e c t l y ) , a n d o t h e r c o n d i t i o n s , w i t h a c o m m o n i n t e r f a c e . T h i s p a t t e r n a l s o t a k e s i n t o a c c o u n t t h a t a t t r i b u t e s s h o u l d o n l y b e a c c e s s e d t h r o u g h d e f i n e d o p e r a t i o n s i n o r d e r t o e n s u r e s y s t e m i n t e g r i t y a n d i n c r e a s e d r e u s a b i l i t y t h r o u g h i n f o r m a t i o n h i d - i n g . T h e A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) p a t t e r n u s e s a p u l l m e c h a n i s m ( e x p l i c i t r e q u e s t f o r i n f o r m a t i o n ) f o r p a s s i v e s e n s o r s a n d a p u s h m e c h a n i s m ( b r o a d c a s t o f i n f o r m a t i o n ) f o r a c t i v e s e n s o r s . F i g u r e C . 1 s h o w s a u s e c a s e d i a g r a m o f t h e A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) p a t t e r n . T w o o b j e c t i v e s o f t h i s p a t t e r n a r e e i t h e r t o s e t v a l u e s o r t o r e c e i v e v a l u e s . 2 8 3 S y s t e m Q R e a d s e n s o r s < < i n c l u d e > > S e n s o r N o r m a l o p e r a t i o n < < i n c l u d e > > S e t a c t u a t o r s A c t u a t o r F i g u r e C . 1 : U M L u s e c a s e d i a g r a m o f t h e A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) p a t t e r n U s e C a s e : N o r m a l o p e r a t i o n A c t o r s : N o n e D e s c r i p t i o n : N o r m a l o p e r a t i o n a l m o d e o f t h e s y s t e m . I n c l u d e s : S e t a c t u a t o r s , R e a d s e n s o r s E x t e n d s : - U s e C a s e : R e a d s e n s o r s A c t o r s : S e n s o r D e s c r i p t i o n : T h e s y s t e m r e a d s v a l u e s f r o m t h e s e n s o r s . I n c l u d e s : - E x t e n d s : - 2 8 4 F L ' s e C 4 A c t o r : D e s c r i l n c l u d E x t e n r T 3 ; i n F l i ' l l i t " I l l p I l ' d l l ‘ f r ) 1 ' I l l t ‘ l l h ) ” ( " l l l l p r I I ; T h e ( ) 1 r e p r e w z , a n d ( ) 1 ; \ 0 0 1 [ 0 C U s e C a s e : S e t a c t u a t o r s A c t o r s : A c t u a t o r D e s c r i p t i o n : T h e s y s t e m s e t s a c t u a t o r v a l u e s . I n c l u d e s : - E x t e n d s : — T h i s p a t t e r n r e l a t e s t o t h e f o u r - v a r i a b l e m o d e l b y P a r n a s a n d M a d e y [ 1 6 3 ] s h o w n i n F i g u r e C 2 . T h e m o n i t o r e d v a r i a b l e s ( M O N ) a r e p h y s i c a l q u a n t i t i e s m e a s u r e d b y t h e p h y s i c a l r e p r e s e n t a t i o n s o f t h e a c t i v e a n d p a s s i v e s e n s o r s . T h e I N - r e l a t i o n t r a n s f o r m s t h e M O N t o I N P U T a n d r e p r e s e n t s t h e t r a n s f o r m a t i o n o f t h e v a l u e s o f t h e p h y s i c a l s e n s o r s t o t h e i r s o f t w a r e r e p r e s e n t a t i o n s . T h e b e h a v i o r o f t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t s i s d e fi n e d b y t h e S O F T r e l a t i o n s h i p t h a t . m a p s I N P U T t o O U T P U T . T h e O U T P U T i s t h e n t r a n s f o r m e d f r o m t h e s o f t w a r e a c t u a t o r s t o t h e i r p h y s i c a l r e p r e s e n t a t i o n s w i t h t h e c o n t r o l l e d v a r i a b l e s ( C O N ) . O v e r a l l , t h e r e l a t i o n s I N , S O F T , a n d O U T h a v e t o p e r f o r m t h e r e q u i r e m e n t s o f t h e s y s t e m , d e n o t e d b y t h e R E Q - r e l a t i o n s h i p t h a t m a p s f r o m t h e m o n i t o r e d t o t h e c o n t r o l l e d v a r i a b l e s . R E Q M O N > C O N I N O U T I N P U T > O U T P U T S O F T F i g u r e C . 2 : P a r n a s a n d M a d e y f o u r — v a r i a b l e m o d e l [ 1 6 3 ] A p p l i c a b i l i t y : T h e A c t u a t o r — S e n s o r ( 2 8 3 ) p a t t e r n i s a p p l i c a b l e 0 i n a n y c e n t r a l i z e d o r d i s t r i b u t e d e m b e d d e d s y s t e m , a n d p a r t i c u l a r l y u s e f u l w h e n n u m e r o u s a c t u a t o r s a n d S C D S O I ' S C X l S t . S t r u c t u r e : A U M L c l a s s d i a g r a m f o r t h e A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) p a t t e r n i s s h o w n i n F i g u r e C . 3 . F o u r d i f f e r e n t t y p e s o f a c t i v e s e n s o r s , p a s s i v e s e n s o r s , a n d a c t u a t o r s a r e i l l u s t r a t e d i n t h i s p a t t e r n . T h e b o o l e a n , i n t e g e r , a n d r e a l c l a s s e s r e p r e s e n t t h e m o s t c o m m o n t y p e s o f s e n s o r s a n d a c t u a t o r s . T h e c o m p l e x c l a s s e s a r e s e n s o r s o r a c t u a t o r s t h a t u s e v a l u e s t h a t c a n n o t b e e a s i l y r e p r e s e n t e d i n t e r m s o f p r i m i t i v e d a t a t y p e s , s u c h a s a r a d a r d e v i c e . N o n e t h e l e s s , t h e s e d e v i c e s s h o u l d s t i l l s h a r e t h e i n t e r f a c e o f t h e a b s t r a c t c l a s s e s t o h a v e c o m m o n b a s i c f u n c t i o n a l i t i e s , s u c h a s o p e r a t i o n s t o q u e r y a c o m p o n e n t ’ s O p e r a t i o n a l s t a t u s . B e h a v i o r : F i g u r e C . 4 s h o w s a U M L s e q u e n c e d i a g r a m f o r a n e x a m p l e o f t h e A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) p a t t e r n i n a c l i m a t e c o n t r o l s y s t e m . A C o m p u t i n g C o m p o n e n t q u e r i e s a s e n s o r ( a p a s s i v e t e m p e r a t u r e s e n s o r ) a n d a n a c t u a t o r ( a r a d i a t o r v a l v e ) t o c h e c k t h e o p e r - a t i o n a l s t a t e f o r d i a g n o s t i c p u r p o s e s b e f o r e r e a d i n g o r s e t t i n g a v a l u e . T h e m e s s a g e s “ s e t p h y s i c a l v a l u e ” a n d “ g e t p h y s i c a l v a l u e ” a r e n o t m e s s a g e s e x c h a n g e d b e t w e e n o b j e c t s . I n s t e a d , t h e y d e s c r i b e t h e i n t e r a c t i o n b e t w e e n t h e p h y s i c a l d e v i c e s o f t h e s y s t e m a f f e c t i n g t h e e n v i r o n m e n t a n d t h e i r s o f t w a r e r e p r e s e n t a t i o n s . P a r t i c i p a n t s : 0 C o m p u t i n g C o m p o n e n t : O n e o r m o r e c o m p u t i n g c o m p o n e n t s o f t h e s y s t e m ; r e - c e i v i n g d a t a f r o m s e n s o r s a n d c o m p u t i n g t h e r e q u i r e d o u t p u t f o r t h e a c t u a t o r s . I n a c e n t r a l i z e d e m b e d d e d s y s t e m , o n l y o n e c o m p u t i n g c o m p o n e n t e x i s t s . 2 8 6 t x r c o e a t l r a p t u T s t m b c o A C A t r c o a l t r a a t e u T s R t b c A A t r c o r e a t g r a e t u t T s t n b c I A A t r n c o a a t e r a r o m t m a u t c “ A f o s e u l a v s l t o t u T e b c s A A B s t o . . g t n n i e t n u o p p m m o o C C . , 1 T T T T x e I t p c m r a o o r s C t n e s e b v S A l t c A I t a c e a R fl e s v b fi A c A r o s n e S r e t g c e r a t o r n s t l n s e e b v S A fi c A n a t e c l r a o o t o s - n a s e e b v S A fl c A r e a d s v a l u e s f r o m A b s t r a c t A b s o a c t A b s m c t A b s t r a c t P a s s N e B o o l e a n P a s s i v e l n t e g e r P a s s l v e R e a I P a s s l v e C o m p l e x S e n s o r S e n s o r S e n s o r S e n s o r C o n c r e t e C o n c r e t e C o n c r e t e C o n c r e t e P a s s i v e B o o l e a n P a s s i v e l n t e g e r P a s s i v e R e a l P a s s i v e C o m p l e x S e n s o n S e n s o r 1 S e n s o r t S e n s o r ‘ l C o n c r e t e C o n c r e t e C o n c r e t e C o n c r e t e B o o l e a n I n t e g e r R e a l C o m p l e x A c t u a t o n A c t u a t o r t A c t u a t o r t A c t u a t o r 1 F i g u r e C . 3 : U M L c l a s s d i a g r a m o f t h e A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) p a t t e r n 2 8 7 | I | l T T T T C o n c r e t e C o n c r e t e C o n c r e t e C o n c r e t e A c t i v e B o o l e a n A c t i v e l m e g e r A c t i v e R e a l A c t i v e C o m p l e x S e n s o r 1 S e n s o r 1 S e n s o r ‘ l S e n s o r 1 ‘ . W W W W W W W [ g e t O p e r a t l o n a l S t a t e o E ] E : £ = l I l : r e p o r t O p e r a t l o n a l S t a t e o : : : : l \ l | I I : g e t V a l u e O I ] i i i K i l : l l i “ " 0 i . 1 l I I I ’ l l . r e p o r I V a l u e o . u u u l \ l I l I i ’ i g e t O p e r a t i o n a l S t a t e O i i i r I \ I I I l I I I I l : L r e p o r t O p e r a t l o n a l S t a t e o : E l I l \ 1 l : : s e t V a l u e ( v a l u e ) : : : I r } I l = = a a 0 s : l T i 7 . I { I a c k O l r n i . \ . l l l I I I l I I I I I F i g u r e C . 4 : U M L s e q u e n c e d i a g r a m e x a m p l e o f t h e A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) p a t t e r n e A b s t r a c t P a s s i v e S e n s o r { a b s t r a c t } : D e fi n e s a n i n t e r f a c e f o r p a s s i v e s e n s o r s . e A b s t r a c t P a s s i v e B o o l e a n S e n s o r { a b s t r a c t } : D e fi n e s p a s s i v e b o o l e a n s e n s o r s . e A b s t r a c t P a s s i v e l n t e g e r S e n s o r { a b s t r a c t } : D e fi n e s p a s s i v e i n t e g e r s e n s o r s . e A b s t r a c t P a s s i v e R e a l S e n s o r { a b s t r a c t } : D e fi n e s p a s s i v e r e a l s e n s o r s . e A b s t r a c t P a s s i v e C o m p l e x S e n s o r { a b s t r a c t } : C o m p l e x p a s s i v e s e n s o r s h a v e t h e b a - s i c f u n c t i o n a l i t y o f t h e A b s t r a c t P a s s i v e S e n s o r c l a s s , b u t a d d i t i o n a l , m o r e e l a b o - r a t e , o p e r a t i o n s a n d a t t r i b u t e s n e e d t o b e s p e c i fi e d . 0 A b s t r a c t A c t i v e S e n s o r { a b s t r a c t } : D e fi n e s a n i n t e r f a c e f o r a c t i v e s e n s o r s . e A b s t r a c t A c t i v e B o o l e a n S e n s o r { a b s t r a c t } : D e fi n e s a c t i v e b o o l e a n s e n s o r s . 0 A b s t r a c t A c t i v e l n t e g e r S e n s o r { a b s t r a c t } : D e fi n e s a c t i v e i n t e g e r s e n s o r s . e A b s t r a c t A c t i v e R e a l S e n s o r { a b s t r a c t } : D e fi n e s a c t i v e r e a l s e n s o r s . 2 8 8 A b s t r a c t A c t i v e C o m p l e x S e n s o r { a b s t r a c t } : C o m p l e x a c t i v e s e n s o r s h a v e t h e b a s i c f u n c t i o n a l i t y o f t h e A b s t r a c t A c t i v e S e n s o r c l a s s , b u t a d d i t i o n a l , m o r e e l a b o r a t e , o p e r a t i o n s a n d a t t r i b u t e s . n e e d t o b e s p e c i fi e d . A b s t r a c t A c t u a t o r { a b s t r a c t } : D e fi n e s a n i n t e r f a c e f o r a c t u a t o r s . A b s t r a c t B o o l e a n A c t u a t o r { a b s t r a c t } : D e fi n e s b o o l e a n a c t u a t o r s . A b s t r a c t l n t e g e r A c t u a t o r { a b s t r a c t } : D e fi n e s i n t e g e r a c t u a t o r s . A b s t r a c t R e a l A c t u a t o r { a b s t r a c t } : D e fi n e s r e a l a c t u a t o r s . A b s t r a c t C o m p l e x A c t u a t o r { a b s t r a c t } : C o m p l e x a c t u a t o r s a l s o h a v e t h e b a s i c f u n c t i o n a l i t y o f t h e A b s t r a c t A c t u a t o r c l a s s , b u t a d d i t i o n a l , m o r e e l a b o r a t e o p - e r a t i o n s a n d a t t r i b u t e s n e e d t o b e s p e c i fi e d . A b s t r a c t P a s s i v e B o o l e a n S e n s o r l , A b s t r a c t P a s s i v e l n t e g e r S e n s o r l , A b s t r a c t P a s s i v e - R e a l S e n s o r l , A b s t r a c t P a s s i v e C o m p l e x S e n s o r l , A b s t r a c t A c t i v e B o o l e a n S e n s o r l , A b s t r a c t A c t i v e l n t e g e r S e n s o r l , A b s t r a c t A c t i v e R e a l S e n s o r l , A b s t r a c t A c t i v e C o m - p l e x S e n s o r l , A b s t r a c t B o o l e a n A c t u a t o r l , A b s t r a c t l n t e g e r A c t u a t o r l , A b s t r a c t R e - a l A c t u a t o r l , A b s t r a c t C o m p l e x A c t u a t o r l : C o n c r e t e e x a m p l e c l a s s e s d e fi n i n g t h e i n t e r f a c e s f o r s e n s o r s a n d a c t u a t o r s t h a t c a n b e i n s t a n t i a t e d . F i g u r e 0 5 s h o w s a U M L s t a t e d i a g r a m d e s c r i b i n g t h e r e a l - t i m e b e h a v i o r o f a n a c t i v e s e n s o r . A n a c t i v e s e n s o r p e r f o r m s t w o t a s k s c o n c u r r e n t l y : M o n i t o r i n g t h e s e n s o r v a l u e s ( i n t h e c o m p l e x s t a t e M o n i t o r v a l u e ) a n d s e n d i n g p e r i o d i c h e a r t b e a t s ( i n t h e c o m p l e x s t a t e H e a r t b e a t ) . S h o u l d t h e a c t i v e s e n s o r d e t e c t a c h a n g e i n t h e s e n s o r v a l u e ( d e n o t e d b y t h e s e n s o r V a l u e C h a n g e { ) e v e n t ) , t h e n t h e u p d a t e d v a l u e i s s e n t t o a l l r e c i p i e n t s . I n a d d i t i o n , t h e a c t i v e s e n s o r u s e s a t i m e r t t o s e n d p e r i o d i c h e a r t b e a t s e v e r y 0 t i m e u n i t ( s ) . S h o u l d t h e t i m e r t r e a c h t h e v a l u e c , t h e n t h e a c t i v e w l I I I I I I I I I I I Q J ‘ A c t i v e s e n s o r / — — _ — " ' — \ " " — — \ M o n i t o r v a l u e / H e a r t b e a t S e n d v a l u e d o I S e n d u p d a t e d s e n s o r v a l u e t o r e c i p i e n t s e e n s o r V a l u e F i g u r e C . 5 : U M L s t a t e d i a g r a m f o r a n a c t i v e s e n s o r i n t h e A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) p a t t e r n s e n s o r t r a n s i t i o n s t o t h e s t a t e H e a r t b e a t , i n w h i c h t h e a c t i v e s e n s o r s e n d s a h e a r t b e a t . A f t e r w a r d s , t h e a c t i v e s e n s o r r e s e t s t h e t i m e r a n d r e t u r n s t o t h e s t a t e W a i t . C o l l a b o r a t i o n s : 0 W h e n a C o m p u t i n g C o m p o n e n t n e e d s t o u p d a t e t h e v a l u e o f a P a s s i v e S e n s o r , i t q u e r i e s t h e s e n s o r s b y s e n d i n g t h e c o r r e s p o n d i n g m e s s a g e . 0 A c t i v e S e n s o r s a r e n o t q u e r i e d , b u t i n i t i a t e t h e t r a n s m i s s i o n o f s e n s o r v a l u e s t o a C o m p u t i n g C o m p o n e n t u p o n d e t e c t i n g a c h a n g e i n s e n s o r v a l u e . I n a d d i t i o n , a c t i v e s e n s o r s s e n d a h e a r t b e a t d u r i n g a s p e c i fi e d t i m e f r a m e s o t h a t a f a i l u r e o f a n a c t i v e s e n s o r c a n b e d e t e c t e d . e W h e n a C o m p u t i n g C o m p o n e n t n e e d s t o s e t a n o u t p u t v a l u e , i t s e n d s t h e v a l u e t o t h e a c t u a t o r , w h i c h s u b s e q u e n t l y p e r f o r m s t h e a c t u a t i o n . e T h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t c a n q u e r y o p e r a t i o n a l s t a t e s o f s e n s o r s a n d a c t u a t o r s t o d e t e r m i n e w h e t h e r t h e y a r e f u n c t i o n i n g c o r r e c t l y . 0 T h e A c t i v e S e n s o r s o f f e r o p e r a t i o n s t o m a n a g e s u b s c r i p t i o n s e r v i c e s t o t h e i r s e n - s o r v a l u e s , s u c h a s a d d i t i o n a n d r e m o v a l o f s u b s c r i b e r s . C o n s e q u e n c e s : 1 . S e n s o r a n d a c t u a t o r c l a s s e s h a v e a c o m m o n i n t e r f a c e . T h e r e f o r e , t h e r e a d a b i l i t y , u n d e r s t a n d a b i l i t y , a n d m a i n t a i n a b i l i t y o f t h e s y s t e m i s i m p r o v e d w h e n t h i s p a t t e r n i s u s e d . 2 . S e n s o r a n d a c t u a t o r v a l u e s c a n o n l y b e a c c e s s e d t h r o u g h m e s s a g e s . T h e s e n s o r o r a c t u a t o r t h e n d e c i d e s w h e t h e r t o a c c e p t t h e m e s s a g e . F o r e x a m p l e , i f a m e s s a g e a t t e m p t s t o s e t t h e v a l u e o f a n a c t u a t o r o u t s i d e a v a l i d r a n g e , t h e n t h e a c t u a t o r c l a s s m i g h t n o t a c c e p t t h e m e s s a g e , o r i t m i g h t u s e a d e f a u l t v a l u e i n s t e a d . C o n s t r a i n t s : T h e f o l l o w i n g c o n s t r a i n t s m u s t b e s a t i s fi e d a f t e r t h e A c t u a t o r — S e n s o r ( 2 8 3 ) p a t t e r n h a s b e e n a p p l i e d : 0 G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a s e n s o r o r a c t u a t o r f a i l s , t h e n e v e n t u a l l y t h e o p e r a t i o n a l s t a t e o f t h i s s e n s o r o r a c t u a t o r i s s e t t o f a l s e t o i n d i c a t e t h a t t h e c o m p o n e n t i s n o n - o p e r a t i o n a l . ( R e a l - t i m e v e r s i o n : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a s e n s o r o r a c t u a t o r f a i l s , t h e n t h e o p e r a t i o n a l s t a t e o f t h i s s e n s o r o r a c t u a t o r i s s e t t o f a l s e t o i n d i c a t e t h a t t h e c o m p o n e n t i s n o n — o p e r a t i o n a l a f t e r a t m o s t E t i m e u n i t ( s ) . ) 2 9 1 o G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e v a l u e o f a n a c t i v e s e n s o r c h a n g e s . t h e n e v e n t u a l l y t h e s u b s c r i b e r s f o r t h i s v a l u e r e c e i v e a n o t i f i c a t i o n . ( R e a l - t i m e v e r s i o n : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e v a l u e o f a n a c t i v e s e n s o r c h a n g e s , t h e n t h e s u b s c r i b e r s f o r t h i s v a l u e r e c e i v e a n o t i f i c a t i o n a f t e r a t m o s t E t i m e u n i t ( s ) . ) e G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t a s e n s o r v a l u e e x c e e d s i t s m a x i m u m . o G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t a s e n s o r v a l u e i s l e s s t h a n i t s m i n i m u m . e G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t a s e n s o r v a l u e i s i n v a l i d . o G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t a n a c t u a t o r v a l u e e x c e e d s i t s m a x i m u m . o G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t a n a c t u a t o r v a l u e i s l e s s t h a n i t s m i n i m u m . e G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t . a n a c t u a t o r v a l u e i s i n v a l i d . o G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a c o m p u t i n g c o m p o n e n t q u e r i e s t h e v a l u e o f a p a s s i v e s e n s o r , t h e n e v e n t u a l l y t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t r e c e i v e s t h e v a l u e . ( R e a l - t i m e v e r s i o n : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a c o m p u t i n g c o m p o n e n t q u e r i e s t h e v a l u e o f a p a s s i v e s e n s o r . t h e n t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t r e c e i v e s t h e v a l u e a f t e r a t m o s t c t i m e u n i t ( s ) . ) o G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a c o m p u t i n g c o m p o n e n t s e t s a n a c t u a t o r v a l u e , t h e n e v e n t u a l l y t h e a c t u a t o r p e r f o r m s t h e c o r r e s p o n d i n g a c t u a t i o n . ( R e a l - t i m e v e r s i o n : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a c o m p u t i n g c o m p o n e n t s e t s a n a c t u a t o r v a l u e , t h e n t h e a c t u a t o r p e r f o r m s t h e c o r r e s p o n d i n g a c t u a t i o n w i t h i n a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ) e G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t a n a c t i v e s e n s o r s e n d s a h e a r t b e a t m e s s a g e a t l e a s t e v e r y 5 t i m e u n i t ( s ) . 2 9 2 A p p l i c a b l e D e s i g n P a t t e r n s : e F a c t o r y M e t h o d d e s i g n p a t t e r n [ 7 7 ] : T h i s p a t t e r n c a n b e u s e d t o h a n d l e t h e o b j e c t c r e a t i o n o f t h e a c t u a t o r s a n d S C D S O I ‘ S . o O b s e r v e r d e s i g n p a t t e r n [ 7 7 ] : U s e t h i s p a t t e r n f o r a c t i v e s e n s o r s t o n o t i f y d e p e n d e n t s i f t h e s e n s o r v a l u e s c h a n g e . e F e a t u r e C o o r d i n a t i o n d e s i g n p a t t e r n s [ 6 7 ] : T h e s e p a t t e r n s d e s c r i b e d i f f e r e n t s t r a t e g i e s t o h a n d l e m e s s a g e s e q u e n c e s f o r t h e c o m m u n i c a t i o n w i t h a c t u a t o r s a n d s e n s o r . 0 F a c a d e d e s i g n p a t t e r n [ 7 7 ] : H o w t o d e fi n e a h i g h - l e v e l i n t e r f a c e f o r a s u b s y s t e m . e M e d i a t o r d e s i g n p a t t e r n [ 7 7 ] : H o w t o d e fi n e a n o b j e c t t h a t i s r e s p o n s i b l e f o r c o n t r o l l i n g a n d c o o r d i n a t i n g t h e i n t e r a c t i o n s o f a g r o u p o f o b j e c t s 0 A c c e p t o r - C o n n e c t o r d e s i g n p a t t e r n [ 1 8 7 ] : D e s c r i b e s a c t i v e / p a s s i v e c o n n e c t i o n e s t a b l i s h m e n t a n d s e r v i c e i n i t i a l i z a t i o n , u s e f u l f o r t h e d e s i g n a n d i m p l e m e n t a t i o n o f a c t i v e a n d p a s s i v e s e n s o r s . 0 D a t a B u s p a t t e r n [ 6 0 ] : P r o v i d e s a l o g i c a l b u s t o h a n d l e a l a r g e n u m b e r o f c l i e n t s a n d s e r v e r s . T h e p a t t e r n p r o v i d e s a p u s h a s w e l l a s a p u l l s t r a t e g y . A l s o K n o w n A s : T o b e d e t e r m i n e d . 2 9 3 K n o w n U s e s : 0 A d a p t i v e C r u i s e C o n t r o l S y s t e m [ 1 1 9 ] A d a p t i v e L i g h t C o n t r o l S y s t e m ( C h a p t e r 6 ) A d a p t i v e L i g h t C o n t r o l l e r [ 1 0 9 ] A n t i - l o c k B r a k e S y s t e m [ 1 1 6 ] D i e s e l F i l t e r S y s t e m ( C h a p t e r 5 ) D o o r C o n t r o l S y s t e m ( C h a p t e r 7 ) E l e c t r o n i c a l l y C o n t r o l l e d S t e e r i n g S y s t e m [ 1 1 9 ] R e l a t e d O b j e c t A n a l y s i s P a t t e r n s : 0 C o n t r o l l e r D e c o m p o s e ( 3 1 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n : A g l o b a l v i e w o n t h e r e l a t i o n o f t h e s e n s o r s a n d a c t u a t o r s t o t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t s a n d o t h e r c o m p o n e n t s i n a s y s t e m i s d e s c r i b e d . 0 D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n : T h i s p a t t e r n c a n b e u s e d t o d e t e c t a n d c o r r e c t e r r o r s a f f e c t i n g s e n s o r s a n d a c t u a t o r s . 0 F a u l t H a n d l e r ( 3 4 1 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n : U s e f u l f o r r a i s i n g t h e a b s t r a c t i o n l e v e l o f f a u l t h a n d l i n g w h e n a l a r g e n u m b e r o f s e n s o r s a n d a c t u a t o r s a r e p r e s e n t . 2 9 4 C . 2 C o m m u n i c a t i o n L i n k : ( 2 9 5 ) : B e h a v i o r a l P a t - t e r n I n t e n t : M o d e l c o m m u n i c a t i o n w i t h a n e x t e r n a l s y s t e m . M o t i v a t i o n : E m b e d d e d s y s t e m s c o m m o n l y o f f e r a d a t a l i n k c o n n e c t o r , t h r o u g h w h i c h a n e x t e r n a l d e v i c e c a n i n t e r a c t w i t h t h e s y s t e m . F o r e x a m p l e , t h e o n - b o a r d d i a g n o s t i c ( O B D ) s y s t e m r e q u i r e m e n t s [ 7 ] d e m a n d t h a t e v e r y c a r s o l d i n t h e U S p r o v i d e s a d a t a l i n k t o a l l o w d i a g n o s t i c d e v i c e s a c c e s s t o f a u l t c o d e s s t o r e d b y t h e e m b e d d e d s y s t e m . I n a d d i t i o n , s o m e e m b e d d e d s y s t e m m a y a l s o b e c o n t r o l l e d b y t h e e x t e r n a l d e v i c e , 6 . 9 . , f o r s y s t e m t e s t i n g o r c a l i b r a t i o n p u r p o s e s . T h e r e f o r e , i t i s i m p o r t a n t f o r a n e m b e d d e d s y s t e m t o p r o v i d e c o m m u n i c a t i o n a n d f a u l t d i a g n o s t i c c a p a b i l i t i e s . T h i s p a t t e r n d e s c r i b e s h o w t h e c o m m u n i c a t i o n n e e d s o f a s y s t e m c a n b e c a p t u r e d i n a c o n c e p t u a l m o d e l d u r i n g t h e o b j e c t a n a l y s i s p r o c e s s . I n a d d i t i o n t o m a n a g i n g c o m m u n i c a t i o n b e t w e e n s y s t e m c o m p o n e n t s a n d e x t e r n a l d e v i c e s , t h e c o m m u n i c a t i o n l i n k d e s c r i b e d i n t h i s p a t t e r n a l s o c o l l e c t s f a u l t c o d e s f r o m v a r i o u s s o u r c e s i n t h e s y s t e m . F o r e x a m p l e , a d i a g n o s t i c d e v i c e m a y r e q u e s t t h e f a u l t c o d e s f r o m t h e c o m m u n i c a t i o n l i n k , w h i c h i n t u r n q u e r i e s a l l t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t s i n t h e s y s t e m f o r t h e i r f a u l t c o d e s a n d r e p o r t s t h e m t o t h e d i a g n o s t i c d e v i c e . F i n a l l y , c o m m o n p r a c t i c e u s u a l l y r e q u i r e s a c o m m u n i c a t i o n l i n k t o s e n d a h e a r t b e a t m e s s a g e w i t h i n a s p e c i fi c t i m e f r a m e t o f a c i l i t a t e t h e d e t e c t i o n o f l i n k o r s y s t e m f a i l u r e s . F i g u r e C . 6 s h o w s a u s e c a s e d i a g r a m o f t h e C o m m u n i c a t i o n L i n k ( 2 9 5 ) p a t t e r n . E x t e r n a l e n t i t y F i g u r e 0 6 : U M L u s e c a s e d i a g r a m o f t h e C o m m u n i c a t i o n L i n k ( 2 9 5 ) p a t t e r n S y s t e m N o r m a l o p e r a t i o n < < e x t e n d > > < < i n c l u d e > > C o m m u n i c a t e w i t h e x t e r n a l e n t i t i e s < < i n c l u d e > > D i a g n o s e s y s t e m E x t e r n a l c o n t r o l U s e C a s e : N o r m a l o p e r a t i o n A c t o r s : N o n e D e s c r i p t i o n : N o r m a l o p e r a t i o n a l m o d e o f t h e s y s t e m . I n c l u d e s : - E x t e n d s : - U s e C a s e : C o m m u n i c a t e w i t h e x t e r n a l e n t i t i e s A c t o r s : E x t e r n a l e n t i t y D e s c r i p t i o n : C o m m u n i c a t e w i t h e x t e r n a l d e v i c e s . I n c l u d e s : - E x t e n d s : - 2 9 6 ‘ I I . U s e C a s e : D i a g n o s e s y s t e m A c t o r s : N o n e D e s c r i p t i o n : I n f o r m a t i o n m a y b e r e t r i e v e d f r o m t h e s y s t e m b y a n e x t e r n a l e n t i t y t h a t c a n b e u s e d f o r d i a g n o s t i c p u r p o s e s . I n c l u d e s : C o m m u n i c a t e w i t h e x t e r n a l e n t i t i e s E x t e n d s : - U s e C a s e : E x t e r n a l c o n t r o l A c t o r s : N o n e D e s c r i p t i o n : S p e c i a l u s e c a s e w h e r e t h e s y s t e m i s c o n t r o l l e d b y s o m e e x t e r n a l d e v i c e , 6 . 9 . , f o r s y s t e m c a l i b r a t i o n p u r p o s e s . I n c l u d e s : C o m m u n i c a t e w i t h e x t e r n a l e n t i t i e s E x t e n d s : N o r m a l o p e r a t i o n A p p l i c a b i l i t y : T h e C o m m u n i c a t i o n L i n k ( 2 9 5 ) p a t t e r n i s a p p l i c a b l e 0 i n c e n t r a l i z e d a n d d i s t r i b u t e d e m b e d d e d s y s t e m s t h a t n e e d t o c o m m u n i c a t e w i t h e x t e r n a l s y s t e m s . S t r u c t u r e : T h e s t r u c t u r e o f t h e C o m m u n i c a t i o n L i n k ( 2 9 5 ) p a t t e r n c a n b e s e e n i n F i g u r e C . 7 . T h e C o m m u n i c a t i o n L i n k i s a s s o c i a t e d w i t h o n e o r m o r e C o m p u t i n g C o m p o n e n t s t h a t m a y c o m m u n i c a t e w i t h e x t e r n a l d e v i c e s . I n a d d i t i o n , t h e C o m m u n i c a t i o n L i n k m a y r e q u e s t t h e c o d e s o f d e t e c t e d f a u l t s f r o m D e t e c t o r s a n d C o m p u t i n g C o m p o n e n t s . I n t u r n , t h e C o m m u n i c a t i o n L i n k f o r w a r d s t h e s e f a u l t c o d e s t o e x t e r n a l d i a g n o s t i c d e v i c e s . B e h a v i o r : F i g u r e C . 8 s h o w s t h e s t a t e d i a g r a m o f t h e C o m m u n i c a t i o n L i n k . T h e r e s p o n s i b i l i t y o f t h e C o m m u n i c a t i o n L i n k i s t o a l l o w c o m m u n i c a t i o n w i t h a n e x t e r n a l d e v i c e b y f o r - w a r d i n g d a t a p a c k e t s t o i n t e r n a l o r e x t e r n a l r e c i p i e n t s i n t h e c o m p l e x s t a t e P r o v i d e 2 9 7 C o m m u n l c a t l o n 0 - - 1 y L i n k \ r e q u e s t s c o m m u n i c a t e f a u l t l o g 1 / f r o m 0 . C o m p u t i n g C o m p o n e n t D e t e c t o r F i g u r e C . 7 : U M L c l a s s d i a g r a m f o r t h e C o m m u n i c a t i o n L i n k ( 2 9 5 ) p a t t e r n c o m m u n i c a t i o n . T h e C o m m u n i c a t i o n L i n k m a y a l s o r e q u e s t t h e c o d e s o f d e t e c t e d f a u l t s f r o m D e t e c t o r s a n d C o m p u t i n g C o m p o n e n t s a n d f o r w a r d s t h e s e f a u l t c o d e s t o e x t e r - n a l d i a g n o s t i c d e v i c e s . I n a d d i t i o n , i n t h e c o m p l e x s t a t e P r o v i d e c o m m u n i c a t i o n t h e C o m m u n i c a t i o n L i n k u s e s a t i m e r t t o s e n d p e r i o d i c h e a r t b e a t s e v e r y c t i m e u n i t ( s ) . S h o u l d t h e t i m e r t r e a c h t h e v a l u e c , t h e n t h e C o m m u n i c a t i o n L i n k t r a n s i t i o n s t o t h e s t a t e H e a r t b e a t , i n w h i c h a h e a r t b e a t i s s e n t . A f t e r w a r d s , t h e C o m m u n i c a t i o n L i n k r e s e t s t h e t i m e r a n d r e t u r n s t o t h e s t a t e W a i t . P a r t i c i p a n t s : e C o m p u t i n g C o m p o n e n t : A c o m p u t i n g c o m p o n e n t s i n t h e s y s t e m . I n a c e n t r a l i z e d s y s t e m , o n l y o n e c o m p u t i n g c o m p o n e n t c a n b e f o u n d . e C o m m u n i c a t i o n L i n k : P r o v i d e s c o m m u n i c a t i o n c a p a b i l i t i e s w i t h e x t e r n a l e n t i t i e s . e D e t e c t o r : D e t e c t o r i n t h e s y s t e m t h a t r e p o r t s d e t e c t e d f a u l t s t o t h e C o m m u n i - c a t i o n L i n k . f F d o r w a r d a t a d t i n t e r n a l o I n t e r n a l r e c i J p i e n t d o l F o r w a r F I t o / F o r w a r o d r w a r d d a t a t e o x t . e r m n r a l I n fl d e v i c e C o m m u n i c a t i o n l i n k / P r o v i d e c o m m u n i c a t i o n \ I l l I d l e I n c o m i n g D a t a ( d a t a ) n l Z o u t e d n e D I t - ( d a h i n l g e t F a u I t C o d e s I m I G a t h e r f a u l t c o d e s d o I G a t h e r f a u l t c o d e s I r o m c o m p o n e n t s I [ I I | S e n d f a u l t c o d e s \ d o I R e t u r n s t o r e d I a u I t c o d e s t o e x t e r n a l d e v i c e ‘ — _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ / F i g u r e 0 8 : U M L s t a t e d i a g r a m o f t h e C o m m u n i c a t i o n L i n k ( 2 9 5 ) p a t t e r n 2 9 9 C o l l a b o r a t i o n s : e T h e C o m m u n i c a t i o n L i n k p r o v i d e s c o m m u n i c a t i o n b e t w e e n a n e x t e r n a l d e v i c e a n d t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t s i n t h e s y s t e m . I n a d d i t i o n , a p e r i o d i c h e a r t b e a t m e s s a g e i s s e n t . 0 T h e C o m m u n i c a t i o n L i n k q u e r i e s C o m p u t i n g C o m p o n e n t s a n d D e t e c t o r s f o r f a u l t c o d e s i n t h e s y s t e m . 0 A f t e r w a r d s , t h e C o m m u n i c a t i o n L i n k f o r w a r d s t h e s e f a u l t c o d e s t o e x t e r n a l d e - v i c e s . C o n s e q u e n c e s : 1 . T h e s y s t e m p r o v i d e s c o m m u n i c a t i o n c a p a b i l i t i e s w i t h e x t e r n a l d e v i c e s . 2 . A s y s t e m c a n b e d i a g n o s e d b y o b t a i n i n g t h e f a u l t c o d e s t h r o u g h t h e C o m m u n i - c a t i o n L i n k . 3 . T h e s y s t e m p e r i o d i c a l l y s e n d s a h e a r t b e a t o n t h e c o m m u n i c a t i o n l i n k . C o n s t r a i n t s : T h e f o l l o w i n g c o n s t r a i n t s m u s t b e s a t i s fi e d a f t e r t h e C o m m u n i c a t i o n L i n k ( 2 9 5 ) p a t - t e r n h a s b e e n a p p l i e d : 0 G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t a h e a r t b e a t i s s e n t a t l e a s t e v e r y 5 t i m e u n i t ( s ) . o G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f d a t a i s r e c e i v e d f o r a s p e c i f i c r e c i p i e n t , t h e n e v e n t u a l l y t h e d a t a i s f o r w a r d e d t o t h e r e c i p i e n t . ( R e a l - t i m e v e r s i o n : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f d a t a i s r e c e i v e d f o r a s p e c i f i c r e c i p i e n t , t h e n t h e d a t a i s f o r w a r d e d t o t h e r e c i p i e n t a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ) 3 0 0 e G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e s t o r e d f a u l t c o d e s a r e r e q u e s t e d b L t h e e x t e r n a l d e v i c e , t h e n e v e n t u a l l y t h e f a u l t c o d e s a r e t r a n s m i t t e d t o t h e e x t e r n a l d e v i c e . ( R e a l - t i m e v e r s i o n : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e s t o r e d f a u l t c o d e s a r e r e q u e s t e d b y t h e e x t e r n a l d e v i c e , t h e n t h e f a u l t c o d e s a r e t r a n s m i t t e d t o t h e e x t e r n a l d e v i c e a f t e r a t m o s t E t i m e u n i t ( s ) . ) A p p l i c a b l e D e s i g n P a t t e r n s : 0 S e r i a l P o r t d e s i g n p a t t e r n [ 6 7 ] : T h i s d e s i g n p a t t e r n d e s c r i b e s a c l a s s t h a t c o m p l e t e l y e n c a p s u l a t e s t h e i n t e r f a c e o f a s e r i a l p o r t d e v i c e . 0 H i g h S p e e d S e r i a l P o r t d e s i g n p a t t e r n [ 6 7 ] : T h e h i g h s p e e d v a r i a n t o f t h e S e r i a l P o r t d e s i g n p a t t e r n [ 6 7 ] o f f e r s d i r e c t m e m - o r y a c c e s s ( D M A ) c a p a b i l i t i e s . A l s o K n o w n A s : T o b e d e t e r m i n e d . K n o w n U s e s C o m m u n i c a t i o n p a t t e r n R e l a t e d O b j e c t A n a l y s i s P a t t e r n s : 0 C o n t r o l l e r D e c o m p o s e ( 3 1 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n : T h i s o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n g i v e s t h e l o g i c a l a r c h i t e c t u r e t h a t d e s c r i b e s h o w t h e c o m m u n i c a t i o n l i n k r e l a t e s t o o t h e r c o m p o n e n t s i n t h e s y s t e m . 0 D e t e c t o r — C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n : T h e D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) p a t t e r n d e s c r i b e s t h e d e t e c t o r s , f r o m w h i c h t h e c o m m u n i c a t i o n l i n k m a y r e q u e s t a n e r r o r l o g . 3 0 1 0 C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n : T h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n d e s c r i b e s p o s s i b l e o p e r a t i o n a l m o d e s o f a c o m p u t i n g c o m p o n e n t , i n c l u d i n g m o d e s t h a t s h o u l d b e r e p o r t e d t o t h e c o m m u n i c a t i o n l i n k . 3 0 2 C . 3 C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) : B e h a v i o r a l P a t t e r n I n t e n t : S p e c i f y c o m p u t i n g c o m p o n e n t s f o r a r e a l - t i m e e m b e d d e d s y s t e m . M o t i v a t i o n : T h i s p a t t e r n i s c o n c e r n e d w i t h t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t s ( o f t e n a l s o r e f e r r e d t o a s c o n t r o l l e r s ) o f a n e m b e d d e d s y s t e m . C o m p u t i n g c o m p o n e n t s a r e t h e c o m p o n e n t s c a r r y i n g o u t c o m p u t a t i o n s a n d i n t e r a c t i n g w i t h t h e e n v i r o n m e n t t h r o u g h t h e s e n s o r a n d a c t u a t o r i n t e r f a c e s . I n a d i s t r i b u t e d e m b e d d e d s y s t e m , i n c o n t r a s t t o a c e n t r a l i z e d e m b e d d e d s y s t e m , s e v e r a l c o m p u t i n g c o m p o n e n t s e x i s t t h a t i n t e r a c t t h r o u g h m e s s a g e p a s s i n g . 1 A c o n t r o l l e r m a y b e a c l o s e d - l o o p c o n t r o l l e r o r a n o p e n - l o o p c o n t r o l l e r ( o f t e n a l s o c a l l e d n o n - f e e d b a c k c o n t r o l l e r ) [ 1 2 9 ] . A c l o s e d - l o o p c o n t r o l l e r u s e s f e e d b a c k t o d e t e r m i n e w h e t h e r i t a c h i e v e d i t s d e s i r e d g o a l a n d p e r f o r m s a d j u s t m e n t s a c c o r d i n g l y , w h i l e a n o p e n - l o o p c o n t r o l l e r c o m p u t e s t h e o u t p u t b a s e d o n l y o n t h e c u r r e n t s t a t e o f t h e s y s t e m a n d i t s m o d e l o f t h e s y s t e m a n d e n v i r o n m e n t . C o m p u t i n g c o m p o n e n t s c o m m o n l y h a v e s e v e r a l p o s s i b l e m o d e s o f o p e r a t i o n . F o r e x a m p l e , i n a d i s t r i b u t e d fl i g h t c o n t r o l s y s t e m o f a n a i r p l a n e , n o n e o f t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t s s h o u l d s h u t d o w n c o m p l e t e l y i n r e s p o n s e t o a f a u l t . I n t h e c a s e o f a s u f fi c i e n t l y s e v e r e f a u l t a t a s p e c i fi c c o m p u t i n g c o m p o n e n t , t h i s c o m p o n e n t s h o u l d e n t e r a p a r t i a l s h u t d o w n m o d e a n d o f f e r s b a s i c f u n c t i o n a l i t y n e e d e d t o s a f e l y o p e r a t e t h e p l a n e . G e n e r a l l y , d e p e n d i n g o n t h e s e v e r i t y o f t h e f a u l t , a c o m p u t i n g c o m p o n e n t m a y c h a n g e i t s c u r r e n t o p e r a t i o n a l m o d e , s u c h a s p e r f o r m i n g t h e p a r t i a l s h u t d o w n 1 I n c e n t r a l i z e d e m b e d d e d s y s t e m s , m o r e t h a n o n e c o m p u t i n g c o m p o n e n t m a y a l s o b e u s e d , e a c h r e s p o n s i b l e f o r d i f f e r e n t a s p e c t s o f t h e s y s t e m b e h a v i o r . F o r e x a m p l e , i n a c o f f e e m a k e r o n e c o m p u t - i n g c o m p o n e n t m a y c o n t r o l t h e c o n t a i n m e n t v e s s e l , w h i l e a n o t h e r c o m p u t i n g c o m p o n e n t c o n t r o l s t h e h o t w a t e r s o u r c e [ 1 4 2 ] . H o w e v e r , i n a c e n t r a l i z e d s y s t e m t h e s e c o m p u t i n g c o m p o n e n t s r e s i d e o n t h e s a m e n o d e , a n d c o m m o n l y d o n o t e x e c u t e c o n c u r r e n t l y . T h e r e f o r e , w e a s s u m e i n t h i s d i s s e r t a t i o n t h a t a c e n t r a l i z e d e m b e d d e d s y s t e m o n l y c o n t a i n s a s i n g l e c o m p u t i n g c o m p o n e n t . 3 0 3 u p o n d e t e c t i n g a c o m p o n e n t f a i l u r e . F i g u r e C . 9 g i v e s t h e u s e c a s e d i a g r a m f o r t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) p a t - t e r n , w i t h t h e m a j o r g o a l s o f a n e m b e d d e d s y s t e m t o o p e r a t e i n a n o r m a l o p e r a t i o n a l m o d e a n d i n t e r a c t w i t h a c t u a t o r s a n d s e n s o r s , a n d e n t e r a s a f e m o d e i f t h e c o r r e c t f u n c t i o n i n g o f t h e s y s t e m c a n n o t b e g u a r a n t e e d . S y s t e m < < e x t e n d > > N o r m a l o p e r a t i o n 4 S a f e m o d e S e n s o r A c t u a t o r F i g u r e 0 . 9 : U M L u s e c a s e d i a g r a m f o r t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) p a t t e r n U s e C a s e : N o r m a l o p e r a t i o n A c t o r s : A c t u a t o r , S e n s o r D e s c r i p t i o n : N o r m a l o p e r a t i o n a l m o d e o f t h e s y s t e m . I n c l u d e s : - E x t e n d s : - U s e C a s e : A c t o r s : D e s c r i p t i o n : I n c l u d e s : E x t e n d s : S a f e m o d e N o n e S p e c i a l m o d e i f c o r r e c t f u n c t i o n i n g c a n n o t b e g u a r a n t e e d d u e t o f a u l t s t h a t h a v e o c c u r r e d . T h e e x a c t l e v e l o f f u n c t i o n a l i t y i s s y s t e m - d e p e n d e n t . N o r m a l o p e r a t i o n 3 0 4 A p p l i c a b i l i t y : T h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) p a t t e r n i s a p p l i c a b l e 0 t o m o d e l c o m p u t i n g c o m p o n e n t s i n c e n t r a l i z e d a n d d i s t r i b u t e d e m b e d d e d s y s - t e m s . S t r u c t u r e : T h e U M L c l a s s d i a g r a m o f t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) p a t t e r n i s s h o w n i n F i g u r e C . 1 0 . I n a D R E , a C o m p u t i n g C o m p o n e n t c o m m u n i c a t e s w i t h o t h e r C o m p u t - i n g C o m p o n e n t s t h r o u g h m e s s a g e p a s s i n g , w h i l e i n a c e n t r a l i z e d e m b e d d e d s y s t e m o n l y o n e s u c h c o m p o n e n t e x i s t s . I n a d d i t i o n , a C o m p u t i n g C o m p o n e n t m a y i n t e r a c t w i t h t h e U s e r l n t e r f a c e i n o r d e r t o p r o v i d e i n f o r m a t i o n t o t h e u s e r a b o u t t h e c u r r e n t o p e r a t i o n a l s t a t e , a s w e l l a s r e c e i v e i n p u t f r o m t h e u s e r . c o m m u n i c a t e s w i t h ‘ ] l 3 C o m p u t i n g 1 " . 0 " 1 C — — c o l l a b o r a t e — U s e r l n t e r f a c e 0 . . * o m p o n e n t F i g u r e C . 1 0 : U M L c l a s s d i a g r a m f o r t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) p a t t e r n B e h a v i o r : F i g u r e C . 1 1 s h o w s a s t a t e d i a g r a m w i t h c o m m o n o p e r a t i o n a l m o d e s f o r C o m p u t i n g - C o m p o n e n t s . A n y o f t h e s e s t a t e s m a y b e h i e r a r c h i c a l , m e a n i n g t h e y c o n t a i n a d d i t i o n a l s t a t e s a n d t r a n s i t i o n s . T h e N o r m a l b e h a v i o r a n d I n i t i a l i z e s t a t e s a r e d e n o t e d a s b o x e s , s i n c e t h e y a r e c o m m o n l y t h e m o s t c o m p l e x s t a t e s , r e p r e s e n t i n g a g r e a t p o r t i o n o f t h e s y s t e m b e h a v i o r . N o t e t h a t n o t a l l o p e r a t i o n a l m o d e s a r e n e e d e d i n e v e r y C o m - p u t i n g C o m p o n e n t o f a D R E . F o r e x a m p l e , c o n t r o l l e r s i n A B S s y s t e m s g e n e r a l l y d o n o t p o s s e s p a r t i a l s h u t d o w n s t a t e s , b e c a u s e t h e s y s t e m c o n s t r a i n t s r e q u i r e t h a t a n 3 0 5 i n a c t i v e s y s t e m s h o u l d n o t a f f e c t t h e b a s i c f u n c t i o n a l i t y o f t h e b r a k e s . T h e r e f o r e , a n e m e r g e n c y s t o p , w h e r e a l l c o n t r o l l e r s c u t p o w e r , i s s u f fi c i e n t . T h e f o l l o w i n g o p e r a t i o n a l m o d e s a r e p r o v i d e d f o r C o m p u t i n g C o m p o n e n t s [ 5 7 ] : e P o w e r o f f : S t a t e p r e c e d i n g t h e a c t i v a t i o n o f a C o m p u t i n g C o m p o n e n t . o I n i t i a l i z e : I n t h i s s t a t e , t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t i n i t i a l i z e s . F o r e x a m p l e , t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t c h e c k s t h e o p e r a t i o n a l s t a t e s o f a l l c o m p o n e n t s a n d p e r f o r m s s a n i t y c h e c k s . e N o r m a l b e h a v i o r : T h i s s t a t e c a p t u r e s t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t w h e n n o f a u l t s h a v e o c c u r r e d a n d i t i s f u n c t i o n i n g n o r m a l l y . 0 M a n u a l / e x t e r n a l c o n t r o l : I n t h i s s t a t e , t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t i s c o n - t r o l l e d b y a n e x t e r n a l e n t i t y , s u c h a s a d i a g n o s t i c d e v i c e . 0 P r o d u c t i o n s t o p : T h i s s t a t e i s u s e f u l , f o r e x a m p l e , w h e n a h u m a n e n t e r s a h a z a r d o u s a r e a . T h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t s h o u l d b e a b l e t o c o m p l e t e i t s c u r r e n t t a s k a n d s e c u r e t h e e n v i r o n m e n t , b u t i t s h o u l d s h u t d o w n a s s o o n a s p o s s i b l e . 0 P r o t e c t i o n s t o p : C e a s e s o p e r a t i o n i m m e d i a t e l y , b u t d o e s n o t t u r n o f f p o w e r . T h i s s t a t e i s a p p r o p r i a t e , f o r e x a m p l e , w h e n a C o m p u t i n g C o m p o n e n t n e e d s t o b e s t o p p e d , b u t a d e v i c e s h o u l d c o n t i n u e t o o p e r a t e t o a v o i d h a z a r d o u s s i t u a t i o n s . F o r e x a m p l e , a c o o l i n g d e v i c e s h o u l d r e m a i n w o r k i n g e v e n i n c a s e o f a s y s t e m m a l f u n c t i o n . 0 P a r t i a l s h u t d o w n : T h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t o n l y o f f e r s b a s i c f u n c t i o n a l i t y ; f o r e x a m p l e , C o m p u t i n g C o m p o n e n t i n m e d i c a l d e v i c e s m a y r e m a i n i n a m o n i - t o r i n g s t a t e . 3 0 6 0 H o l d : N o f u n c t i o n a l i t y i s p r o v i d e d i n t h i s s t a t e , b u t s a f e t y a c t i o n s a r e t a k e n ; f o r e x a m p l e , a r o c k e t s e l f ~ d e s t r u c t s i n t h e c a s e o f a b n o r m a l f u n c t i o n s . T h e r e i s n o o u t g o i n g t r a n s i t i o n f r o m t h i s s t a t e ; a C o m p u t i n g C o m p o n e n t c a n o n l y b e r e a c t i v a t e d b y a c o m p l e t e r e s t a r t . F u r t h e r m o r e , a n e m e r g e n c y s t e p c a n b e p e r f o r m e d b y t h e s y s t e m . T h i s s t o p s t a t e i s n o t m o d e l e d a s a s e p a r a t e s t a t e b e c a u s e a n e m e r g e n c y s t o p t a k e s t h e s y s t e m t o t h e P o w e r o f f s t a t e i m m e d i a t e l y . M e c h a n i c a l b a c k u p d e v i c e s m a y b e r e q u i r e d t h e n t o a s s u r e a s a f e f u n c t i o n i n g o f t h e s y s t e m w h e n t h e p o w e r i s o f f . F o r e x a m p l e , a n A B S s y s t e m s t i l l p r o v i d e s s t a n d a r d m e c h a n i c a l b r e a k i n g a b i l i t i e s a f t e r t h e s y s t e m h a s b e e n p o w e r e d o f f . P a r t i c i p a n t s : 0 C o m p u t i n g C o m p o n e n t : C o n t r o l l e r s i n t h e s y s t e m , m a y i n t e r a c t t h r o u g h t h e e x - c h a n g e o f m e s s a g e s . I n c e n t r a l i z e d e m b e d d e d s y s t e m s , o n l y a s i n g l e C o m p u t i n g - C o m p o n e n t i s u s e d . . U s e r l n t e r f a c e : U s e r i n t e r f a c e o f t h e s y s t e m . C o l l a b o r a t i o n s : e A C o m p u t i n g C o m p o n e n t p e r f o r m s c o m p u t a t i o n s a n d i n t e r a c t s w i t h t h e e n v i r o n - m e n t o f t h e s y s t e m . I n o r d e r t o a c h i e v e i t s o p e r a t i o n a l g o a l s i n a d i s t r i b u t e d s y s t e m , t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t i n t e r a c t s w i t h o t h e r C o m p u t i n g C o m p o n e n t s i n t h e s y s t e m t h r o u g h m e s s a g e p a s s i n g . e T h e U s e r l n t e r f a c e i s u s e d t o s i g n a l t h e u s e r o f t h e s y s t e m t h e c u r r e n t o p e r a t i o n a l m o d e o f t h e s y s t e m . T h i s i n f o r m a t i o n i s i m p o r t a n t s o t h a t t h e u s e r i s a w a r e o f a s y s t e m t h a t i s w o r k i n g i n s a f e m o d e . I n a d d i t i o n , a u s e r p r o v i d e s i n p u t t o t h e s y s t e m t h r o u g h t h e U s e r l n t e r f a c e , e . g . , s e t t i n g t h e t e m p e r a t u r e o f a n a i r c o n d i t i o n i n g u n i t , a v a l u e w h i c h i s t h e n u s e d b y a C o m p u t i n g C o m p o n e n t . 3 0 7 n o i t a z i l a i t i n I [ d l o H w o n o r o w o p r n o o i l a m ! ] d e e i l l v t a t s a y t h u s i a f n o i t e b p I e m z a z o V i i l l I a I a i fl l c t O r l t t i f a r n f O m a t e I e r S r . e I I i i n [ l l o ! w o o d ] o d p N . ! f I w o p W t l e W s l l fl O S d P é r l m n fl w O o l d , m a t m u u a n h l / g a s e fl ] l a m a “ m O S [ 0 t — t e P l s A e r n w — o i W — e o o r t n o c l a l fl m O e S d t P x n w e o I l d t i u h s a u n d t u h s p o t s n o i t c e t a e M I U ‘ O r e S e t P n w o d t u h s - 3 0 8 p o n e n t ( 3 0 3 ) p a t t e r n F i g u r e 0 . 1 1 : U M L s t a t e d i a g r a m o f t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t i n t h e C o m p u t i n g C o m - l p o w e r o m fl l h o l d ( ) [ ] l P r o d u c t i o n s t o p ‘ L d o I C o m p l e t e c u r r e n t t a s k . . . l m t I a I I z e s u c c e e d e d ] ! C o n s e q u e n c e s : 1 . R e q u i r e d s a f e t y o p e r a t i o n a l m o d e s s h o u l d b e i m p l e m e n t e d i n t h e C o m p u t i n g - C o m p o n e n t s . 2 . H a r d w a r e a n d s o f t w a r e r e d u n d a n c i e s m a y b e r e q u i r e d f o r s o m e o p e r a t i o n a l m o d e s , t h e r e b y i n c r e a s i n g s y s t e m c o s t . C o n s t r a i n t s : T h e f o l l o w i n g c o n s t r a i n t s h a v e t o b e s a t i s fi e d a f t e r t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) p a t t e r n h a s b e e n a p p l i e d : 0 G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h e i n i t i a l i z a t i o n h a s f a i l e d a n d a c o m p u t i n g c o m p o n e n t e n t e r s t h e n o r m a l b e h a v i o r m o d e . o G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t a n i n i t i a l i z a t i o n s u c c e e d s w h i l e t h e r e a r e c o m p o n e n t f a i l u r e s . e G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a c o m p u t i n g c o m p o n e n t i s p o w e r e d o n a n d a l l c o m p o n e n t s a r e o p e r a t i o n a l , t h e n e v e n t u a l l y t h e i n i t i a l i z a t i o n o f t h i s c o m p o n e n t s u c c e e d s . ( R e a l - t i m e v e r s i o n : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a c o m p u t i n g c o m p o n e n t i s p o w e r e d o n a n d a l l c o m p o n e n t s a r e o p e r a t i o n a l , t h e n t h e i n i t i a l i z a t i o n o f t h i s c o m p o n e n t s u c c e e d s a f t e r a t m o s t E t i m e u n i t ( s ) . ) o G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e s y s t e m i s p o w e r e d o n , t h e n e v e n t u a l l y t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t b e g i n s t h e i n i t i a l i z a t i o n . ( R e a l - t i m e v e r s i o n : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e s y s t e m i s p o w e r e d 9 2 , t h e n t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t b e g i n s t h e i n i t i a l i z a t i o n a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) ) 3 0 9 e I n t h e a b s e n c e o f a f a u l t , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a c o m p u t i n g c o m p o n e n t e n t e r s t h e n o r m a l b e h a v i o r m o d e , t h e n e v e n t u a l l y t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t r e a c h e s i t s o p e r a t i o n a l g o a l . ( R e a l - t i m e v e r s i o n : I n t h e a b s e n c e o f a f a u l t , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a c o m p u t i n g c o m p o n e n t e n t e r s t h e n o r m a l b e h a v i o r m o d e , t h e n t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t r e a c h e s i t s o p e r a t i o n a l g o a l a f t e r a t m o s t c t i m e u n i t ( s ) . ) o I n t h e a b s e n c e o f a f a u l t , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a s p e c i f i c s e t o f i n p u t s i s p r o v i d e d t o t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t , t h e n e v e n t u a l l y t h e c o r r e c t o u t p u t i s p r o v i d e d . ( R e a l - t i m e v e r s i o n : I n t h e a b s e n c e o f a f a u l t , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f _ a _ s p e c i f i c s e t o f i n p u t s i s p r o v i d e d t o t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t , t h e n t h e c o r r e c t o u t p u t i s p r o v i d e d a f t e r a t m o s t E t i m e u n i t ( s ) . ) e G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t a c o m p u t i n g c o m p o n e n t i s i n m o r e t h a n o n e o p e r a t i o n a l m o d e s i m u l t a n e o u s l y . - G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a c e r t a i n o p e r a t i o n a l m o d e i s r e q u e s t e d o f a c o m p u t i n g c o m p o n e n t , t h e n e v e n t u a l l y t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t e n t e r s t h e r e q u e s t e d o p e r a t i o n a l m o d e . ( R e a l - t i m e v e r s i o n : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a c e r t a i n o p e r a t i o n a l m o d e i s r e q u e s t e d o f a c o m p u t i n g c o m p o n e n t , t h e n t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t e n t e r s t h e r e q u e s t e d o p e r a t i o n a l m o d e a f t e r a t m o s t 5 t i m e u n i t ( s ) . ) e G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a c o m p u t i n g c o m p o n e n t c h a n g e s i t s o p e r a t i o n a l m o d e , t h e n e v e n t u a l l y t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t n o t i f i e s t h e u s e r i n t e r f a c e o f t h e c h a n g e . ( R e a l — t i m e v e r s i o n : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a c o m p u t i n g c o m p o n e n t c h a n g e s i t s o p e r a t i o n a l m o d e , t h e n t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t n o t i f i e s t h e u s e r i n t e r f a c e o f t h e c h a n g e a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ) 3 1 0 A p p l i c a b l e D e s i g n P a t t e r n s : 0 S t r a t e g y d e s i g n p a t t e r n [ 7 7 ] : E n c a p s u l a t e a l g o r i t h m s f o r t h e o p e r a t i o n a l m o d e s a n d m a k e t h e m i n t e r c h a n g e - a b l e . 0 D o u b l e C h e c k e d L o c k i n g p a t t e r n [ 1 9 1 ] : A s s u r e t h a t t h r e a d - s a f e e x e c u t i o n o f i n i t i a l i z a t i o n c o d e , w h i l e a v o i d i n g u n n e c - e s s a r y l o c k i n g o v e r h e a d . 0 A c c e p t o r - C o n n e c t o r p a t t e r n [ 1 8 7 ] : D e c o u p l e c o m m u n i c a t i o n s e r v i c e i n i t i a l i z a t i o n f r o m t h e p r o c e s s i n g p e r f o r m e d o n c e t h e s e r v i c e s a r e i n i t i a l i z e d . A l s o K n o w n A s : T o b e d e t e r m i n e d . K n o w n U s e s : e A d a p t i v e C r u i s e C o n t r o l S y s t e m [ 1 1 9 ] 0 A d a p t i v e L i g h t C o n t r o l S y s t e m ( C h a p t e r 6 ) A d a p t i v e L i g h t C o n t r o l l e r [ 1 0 9 ] e A n t i - l o c k B r a k e S y s t e m [ 1 1 6 ] D i e s e l F i l t e r S y s t e m ( C h a p t e r 5 ) D o o r C o n t r o l S y s t e m ( C h a p t e r 7 ) e E l e c t r o n i c a l l y C o n t r o l l e d S t e e r i n g S y s t e m [ 1 1 9 ] 3 1 1 R e l a t e d O b j e c t A n a l y s i s P a t t e r n s : 0 D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n : T h e D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n d e s c r i b e s h o w f a u l t . d e - t e c t i o n a n d c o r r e c t i o n c a p a b i l i t i e s c a n b e i n c l u d e d i n t h e s y s t e m . 0 F a u l t H a n d l e r ( 3 4 1 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n : T h e F a u l t H a n d l e r ( 3 4 1 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n d e s c r i b e s h o w t o m o d e l g l o b a l a n d l o c a l f a u l t h a n d l e r t o p r o v i d e a h i g h e r l e v e l o f a b s t r a c t i o n f o r f a u l t h a n d l i n g . e U s e r I n t e r f a c e ( 1 0 8 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n : T h i s o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n c a n b e u s e d t o m o d e l a u s e r i n t e r f a c e , i n o r d e r t o s i g n a l t h e u s e r t h e c u r r e n t s y s t e m s t a t e a n d a c q u i r e i n p u t f r o m t h e u s e r . 3 1 2 C . 4 C o n t r o l l e r D e c o m p o s e ( 3 1 3 ) : S t r u c t u r a l P a t - t e r n I n t e n t : P r o v i d e a l o g i c a l r e f e r e n c e a r c h i t e c t u r e f o r a r e a l - t i m e e m b e d d e d s y s t e m . M o t i v a t i o n : T h e C o n t r o l l e r D c c o m p o s e ( 3 1 3 ) p a t t e r n d e c o m p o s e s a r e a l - t i m e e m b e d d e d s y s t e m i n t o v a r i o u s c o m p o n e n t s , s u c h a s c o m p u t i n g c o m p o n e n t s a n d a u s e r i n t e r f a c e c o m p o - n e n t w i t h i n d i c a t o r s a n d c o n t r o l s . T h i s p a t t e r n s e r v e s a s a f o u n d a t i o n f o r o t h e r o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s b y d e fi n i n g t h e b a s i c c o n c e p t s o t h e r o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s b u i l d u p o n . ( T h e C o n t r o l l e r D e c o m p o s e ( 3 1 3 ) p a t t e r n r e f e r s t o o t h e r o b j e c t a n a l y s i s p a t - t e r n s i n t h e “ R e l a t e d O b j e c t A n a l y s i s P a t t e r n s ” f i e l d f o r r e fi n e m e n t . ) T h e s t r u c t u r e o f t h e C o n t r o l l e r D e c o m p o s e ( 3 1 3 ) p a t t e r n i s b a s e d o n t h e l o g i c a l r e f e r e n c e a r c h i t e c - t u r e f o r e m b e d d e d s y s t e m s d e v e l o p e d b y B r o y [ 3 8 ] . I n c o n t r a s t t o B r o y ’ s r e f e r e n c e a r c h i t e c t u r e , w e a d d m o r e d e t a i l t o t h e a r c h i t e c t u r e , w h i l e s t i l l n o t u n n e c e s s a r i l y c o n s t r a i n i n g a p o s s i b l e i m p l e m e n t a t i o n o f t h e s y s t e m . F o r e x a m p l e , w e s p e c i f y m u l t i — p l e c o m p u t i n g c o m p o n e n t s a n d t h e i r i n t e r a c t i o n s , w i t h o u t s p e c i f y i n g i m p l e m e n t a t i o n d e t a i l s o n h o w t h e c o m p o n e n t s a n d t h e i n t e r a c t i o n s a r e i m p l e m e n t e d . F i g u r e C . 1 2 s h o w s a u s e c a s e d i a g r a m o f t h e C o n t r o l l e r D e c o m p o s e ( 3 1 3 ) p a t t e r n . A n e m b e d d e d s y s t e m r e c e i v e s i n p u t f r o m a n d p r o v i d e s o u t p u t t o t h e u s e r o f t h e s y s t e m , i n t e r a c t s w i t h t h e e n v i r o n m e n t t h r o u g h s e n s o r s a n d a c t u a t o r s , a n d h a s t h e c a p a b i l i t y t o c o m m u n i c a t e w i t h e x t e r n a l e n t i t i e s . 3 1 3 S y s t e m R e a d i n p u t f r o m c o n t r o l s < < i n c l u d e > > I n t e r a c t w i t h u s e r < < i n c l u d e > > A c t i v a t e i n d i c a t o r s U s e r . < < i n c l u d e > > Q R e a d s e n s o r s H a n d l e f a u l t s V < < i n c l u d e > > < < i n c l u d e > > « m C I U d e » A C o r r e c t e r r o r s S e n s o r < < e x t e n d > > N o r m a l o p e r a t i o n 4 < < i n c l u d e > > < < e x t e n d > > Q S e t a c t u a t o r s A E x t e r n a l c o n t r o l A c t u a t o r < < i n c l u d e > > Q C o m m u n i c a t e w i t h K e x t e r n a l e n t i t i e s < < i n c l u d e > > E x t e r n a l e n t i t y D i a g n o s e s y s t e m F i g u r e C . 1 2 : U M L u s e c a s e d i a g r a m o f t h e C o n t r o l l e r D e c o m p o s e ( 3 1 3 ) p a t t e r n 3 1 4 U s e C a s e : I n t e r a c t w i t h u s e r A c t o r s : N o n e D e s c r i p t i o n : T h e s y s t e m r e c e i v e s c o n t r o l v a l u e s a n d i n d i c a t e s c u r r e n t s y s t e m c o n d i t i o n s t o t h e u s e r . I n c l u d e s : R e a d i n p u t f r o m c o n t r o l s , A c t i v a t e i n d i c a t o r s E x t e n d s : - U s e C a s e : R e a d i n p u t f r o m c o n t r o l s A c t o r s : U s e r D e s c r i p t i o n : T h e s y s t e m r e a d s i n p u t s f r o m t h e c o n t r o l s . I n c l u d e s : - E x t e n d s : - U s e C a s e : A c t i v a t e i n d i c a t o r s A c t o r s : U s e r D e s c r i p t i o n : T h e s y s t e m a c t i v a t e s i n d i c a t o r s . I n c l u d e s : - E x t e n d s : - U s e C a s e : N o r m a l o p e r a t i o n A c t o r s : N o n e D e s c r i p t i o n : N o r m a l o p e r a t i o n a l m o d e o f t h e s y s t e m . I n c l u d e s : H a n d l e f a u l t s , R e a d s e n s o r s , S e t a c t u a t o r s E x t e n d s : - U s e C a s e : R e a d s e n s o r s A c t o r s : S e n s o r D e s c r i p t i o n : T h e s y s t e m r e a d s v a l u e s f r o m t h e s e n s o r s . I n c l u d e s : - E x t e n d s : - U s e C a s e : H a n d l e F a u l t s A c t o r s : N o n e D e s c r i p t i o n : T h e s y s t e m h a n d l e s o c c u r r i n g f a u l t s . I n c l u d e s : D e t e c t e r r o r s , C o r r e c t e r r o r s E x t e n d s : — U s e C a s e : D e t e c t e r r o r s A c t o r s : N o n e D e s c r i p t i o n : D e t e c t s y s t e m c o n d i t i o n s t h a t v i o l a t e d e fi n e d c o n s t r a i n t s . I n c l u d e s : — E x t e n d s : - U s e C a s e : C o r r e c t e r r o r s A c t o r s : N o n e D e s c r i p t i o n : I n i t i a t e c o r r e c t i v e a c t i o n s i n t h e p r e s e n c e o f f a u l t s . I n c l u d e s : - E x t e n d s : - U s e C a s e : S e t a c t u a t o r s A c t o r s : A c t u a t o r D e s c r i p t i o n : T h e s y s t e m s e t s a c t u a t o r v a l u e s . I n c l u d e s : - E x t e n d s : - U s e C a s e : S a f e m o d e A c t o r s : N o n e D e s c r i p t i o n : S p e c i a l m o d e t h a t t h e s y s t e m i s i n i f s a f e f u n c t i o n i n g c a n n o t b e g u a r a n t e e d d u e t o f a u l t s t h a t h a v e o c c u r r e d . T h e e x a c t l e v e l o f f u n c t i o n a l i t y i s s y s t e m - d e p e n d e n t . I n c l u d e s : - E x t e n d s : N o r m a l o p e r a t i o n 3 1 6 U s e C a s e : C o m m u n i c a t e w i t h e x t e r n a l e n t i t i e s A c t o r s : E x t e r n a l e n t i t y D e s c r i p t i o n : C o m m u n i c a t e w i t h o t h e r e m b e d d e d s y s t e m s o r e x t e r n a l d e v i c e s . I n c l u d e s : - E x t e n d s : - U s e C a s e : D i a g n o s e s y s t e m A c t o r s : N o n e D e s c r i p t i o n : I n f o r m a t i o n m a y b e r e t r i e v e d f r o m t h e s y s t e m b y a n e x t e r n a l e n t i t y t h a t c a n b e u s e d f o r d i a g n o s t i c p u r p o s e s . I n c l u d e s : C o m m u n i c a t e w i t h e x t e r n a l e n t i t i e s E x t e n d s : - U s e C a s e : E x t e r n a l c o n t r o l A c t o r s : N o n e D e s c r i p t i o n : T h e s y s t e m i s c o n t r o l l e d b y s o m e e x t e r n a l d e v i c e , 6 . 9 . . f o r s y s t e m c a l i b r a t i o n p u r p o s e s . I n c l u d e s : C o m m u n i c a t e w i t h e x t e r n a l e n t i t i e s E x t e n d s : - A p p l i c a b i l i t y : T h e C o n t r o l l e r D e c o m p o s e ( 3 1 3 ) p a t t e r n i s a p p l i c a b l e e f o r a n y c e n t r a l i z e d o r d i s t r i b u t e d r e a l - t i m e e m b e d d e d s y s t e m t h a t s h o u l d f o l l o w t h e r e f e r e n c e a r c h i t e c t u r e i m p o s e d b y t h i s p a t t e r n . S t r u c t u r e : F i g u r e C . 1 3 g i v e s a n o v e r v i e w o f t h e s t r u c t u r e o f t h e C o n t r o l l e r D e c o m p o s e ( 3 1 3 ) p a t t e r n . I t d e s c r i b e s o u r h i g h - l e v e l v i e w o f a r e a l - t i m e e m b e d d e d s y s t e m s a n d i s b a s e d o n t h e l o g i c a l r e f e r e n c e a r c h i t e c t u r e b y B r o y [ 3 8 ] . A n e m b e d d e d s y s t e m i s d e c o m p o s e d i n t o s e v e r a l i n d e p e n d e n t c o m p o n e n t s t h a t a l l c o m m u n i c a t e v i a a c o r n - m u n i c a t i o n n e t w o r k . I n f a c t , t h e r e m a y b e s e v e r a l c o m m u n i c a t i o n n e t w o r k s i n t h e 3 1 7 E n v i r o n m e n t S y s t e m C o n t r o l I s ) ] \ 1 . . . . . . * \ E l i s e n e a c e l / I I n d i c a t o r I s ) H g / ” 3 “ § 2 l l a . I A c t u a t o r 1 I a g ; I C o m p u t i n g I g I C o m p o n e n t 1 g I S e n s o r ‘ l | < O . , 3 ' I A c t u a t o r : I a I C o m p u t i n g I C o m p o n e n t z I S e n s o r : I < I 3 3 : 2 2 : . ] < 9 7 % 7 E x t e r n a l D e v i c e F i g u r e C . 1 3 : S t r u c t u r a l d i a g r a m f o r t h e C o n t r o l l e r D e c o m p o s e ( 3 1 3 ) p a t t e r n 3 1 8 a c t u a l i m p l e m e n t a t i o n o f a s y s t e m , o r c o m p u t i n g c o m p o n e n t s a n d a c t u a t o r s / s e n s o r s m a y b e c o n n e c t e d t h r o u g h d i r e c t I / O . I n a d d i t i o n , t h e c o m m u n i c a t i o n n e t w o r k m a y b e a C A N b u s [ 1 8 2 ] o r a w i r e l e s s n e t w o r k . T h i s p a t t e r n d o e s c o n s t r a i n d e s i g n a n d i m p l e m e n t a t i o n b y s p e c i f y i n g s u c h d e t a i l s , b u t a s s u m e s t h a t t h e o n l y m e a n s o f c o m - m u n i c a t i o n b e t w e e n c o m p o n e n t s i s m e s s a g e p a s s i n g . I n t h e p a t t e r n , o n e u s e r i n t e r f a c e i s u s e d t o i n t e r a c t w i t h t h e u s e r o f t h e s y s t e m t h r o u g h c o n t r o l s a n d i n d i c a t o r s . 2 I n a d d i t i o n , a n e m b e d d e d s y s t e m s c o n t a i n s c o m p u t - i n g c o m p o n e n t s t h a t i n t e r a c t w i t h t h e e n v i r o n m e n t t h r o u g h s e n s o r s a n d a c t u a t o r s . I n a c e n t r a l i z e d e m b e d d e d s y s t e m , o n e c e n t r a l c o m p u t i n g c o m p o n e n t i s u s e d , p e r f o r m i n g a l l t h e r e q u i r e d c o m p u t a t i o n s a n d i n t e r a c t i o n s w i t h t h e e n v i r o n m e n t . H o w e v e r , i n a d i s t r i b u t e d e m b e d d e d s y s t e m , t h e s e c o m p u t a t i o n s a r e u s u a l l y c a r r i e d o u t b y s e v e r a l c o m p u t i n g c o m p o n e n t s , c o m m u n i c a t i n g t h r o u g h m e s s a g e p a s s i n g . F i n a l l y , a d a t a l i n k c o n n e c t o r i n t h e s y s t e m c a n b e u s e d t o c o m m u n i c a t e w i t h e x t e r n a l d e v i c e s . B e h a v i o r : T h i s a b s t r a c t p a t t e r n g i v e s n o b e h a v i o r a l i n f o r m a t i o n , b u t i n s t e a d r e f e r s t o o t h e r a n a l y s i s a n d d e s i g n p a t t e r n s t h a t r e f i n e b e h a v i o r i n t h e r e s p e c t i v e i n d i v i d u a l s e c t i o n s . P a r t i c i p a n t s : e C o m m u n i c a t i o n N e t w o r k : C o m p o n e n t s i n t h e s y s t e m c o m m u n i c a t e t h r o u g h e x - c h a n g i n g m e s s a g e s u s i n g t h e c o m m u n i c a t i o n n e t w o r k . S p e c i fi c a l l y i n a d i s - t r i b u t e d s y s t e m , m e s s a g e p a s s i n g i s t h e o n l y m e a n s o f c o m m u n i c a t i o n , i . e . , t h e r e i s n o t s h a r e d m e m o r y b e t w e e n c o m p o n e n t s . e U s e r : T h e u s e r o f t h e s y s t e m , a l s o a p a r t o f t h e e n v i r o n m e n t . 2 A l t h o u g h m o r e t h a n o n e u s e r i n t e r f a c e m a y e x i s t i n a d i s t r i b u t e d s y s t e m , o n l y a s i n g l e u s e r i n t e r f a c e i s c o m m o n l y f o u n d i n D R E s . 3 1 9 e U s e r l n t e r f a c e : A c o n t r o l l e r t h a t i s r e s p o n s i b l e f o r u s e r i n t e r a c t i o n t h r o u g h t h e c o n t r o l s a n d i n d i c a t o r s . 0 C o n t r o l ( s ) : C o m p o n e n t s t h r o u g h w h i c h a u s e r p r o v i d e s i n p u t t o t h e s y s t e m . 0 l n d i c a t o r ( s ) : C o m p o n e n t s t h r o u g h w h i c h t h e s y s t e m p r o v i d e s o u t p u t t o t h e u s e r . 0 C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( s ) : C o n t r o l l e r s i n t h e s y s t e m c o l l a b o r a t i n g t o p r o v i d e t h e s e r v i c e s o f t h e e m b e d d e d s y s t e m . I n a c e n t r a l i z e d e m b e d d e d s y s t e m , o n l y o n e C o m p u t i n g C o m p o n e n t i s u s e d . I n a D R E , h o w e v e r , s e v e r a l C o m p u t i n g C o m p o - n e n t s e x i s t t h a t c o m m u n i c a t e v i a m e s s a g e p a s s i n g t o p r o v i d e t h e s e r v i c e s . 0 S e n s o r ( s ) : S e n s o r s p r o v i d e a m e a n s t o r e a d e n v i r o n m e n t a l v a l u e s . 0 A c t u a t o r ( s ) : A c t u a t o r s a r e u s e d t o a f f e c t t h e e n v i r o n m e n t o f t h e s y s t e m . 0 D a t a L i n k C o n n e c t o r : T h e d a t a l i n k c o n n e c t o r i s u s e d t o c o m m u n i c a t e w i t h e x t e r - n a l d e v i c e s . F o r e x a m p l e , t h e d a t a l i n k c o n n e c t o r m a y p r o v i d e e r r o r d i a g n o s t i c c a p a b i l i t i e s t o e x t e r n a l d e v i c e s , s u c h a s i n f o r m a t i o n r e q u i r e d b y t h e o n - b o a r d d i - a g n o s t i c ( O B D ) s y s t e m r e q u i r e m e n t s [ 7 ] f o r e v e r y c a r s o l d i n t h e U n i t e d S t a t e s . 0 E x t e r n a l D e v i c e : E x t e r n a l d e v i c e c o m m u n i c a t i n g w i t h t h e e m b e d d e d s y s t e m . C o l l a b o r a t i o n s : e T h e U s e r i n t e r a c t s w i t h t h e s y s t e m v i a t h e U s e r l n t e r f a c e a n d i t s C o n t r o l s a n d I n d i c a t o r s , e . g . , t o s e t t h e d e s i r e d r o o m t e m p e r a t u r e o f a n a i r c o n d i t i o n i n g s y s - t e m . N e v e r t h e l e s s , t h e u s e r i s a l s o p a r t o f t h e e n v i r o n m e n t a n d m i g h t a l s o i n t e r a c t w i t h t h e s y s t e m i n t e r m s o f s e n s o r s a n d a c t u a t o r s , e . g . , a d r i v e r o f a c a r e q u i p p e d w i t h a n a n t i - l o c k b r a k e s y s t e m s t e p s o n t h e b r a k e p e d a l . T h e d i s t i n c t i o n b e t w e e n s e n s o r s / a c t u a t o r s a n d c o n t r o l s / i n d i c a t o r s i s d u e t o t h e f a c t t h a t u s e r i n t e r a c t i o n u s u a l l y d i f f e r s f r o m t h e i n t e r a c t i o n w i t h o t h e r s e n s o r s a n d 3 2 0 a c t u a t o r s . F o r e x a m p l e , t i m i n g a s p e c t s o f u s e r i n t e r a c t i o n s a r e u s u a l l y n o t t i g h t l y c o n s t r a i n e d . I n a d d i t i o n , u s e r i n p u t t o t h e s y s t e m i s r a r e w h e n c o m - p a r e d t o t h e o c c u r r e n c e o f s e n s o r r e a d i n g s . F o r e x a m p l e , a u s e r d o e s n o t c h a n g e t h e t e m p e r a t u r e s e t t i n g o f a n a i r c o n d i t i o n i n g u n i t e v e r y 1 0 0 m i l l i s e c o n d s . e T h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t s u s e t h e S e n s o r s t o r e a d v a l u e s f r o m t h e e n v i r o n m e n t . B a s e d o n t h e v a l u e s r e a d a n d t h e c u r r e n t s t a t e o f t h e s y s t e m , t h e C o m p u t i n g - C o m p o n e n t s u s e t h e A c t u a t o r s t o a f f e c t t h e . e n v i r o n m e n t o f t h e s y s t e m . e T h e D a t a L i n k C o n n e c t o r p r o v i d e s d i a g n o s t i c c a p a b i l i t i e s t o E x t e r n a l D e v i c e s . F o r e x a m p l e , a s d e s c r i b e d i n t h e O E D r e q u i r e m e n t s [ 7 ] , e x t e r n a l d i a g n o s t i c d e v i c e s m a y b e u s e d t o r e a d s t a t u s i n f o r m a t i o n f r o m a s y s t e m , s u c h a s f a u l t c o d e s . C o n s e q u e n c e s : 1 . T h i s p a t t e r n i m p o s e s a b a s i c l o g i c a l a r c h i t e c t u r e o n t h e a n a l y s i s m o d e l o f a n e m - b e d d e d s y s t e m . T h i s b a s i c a r c h i t e c t u r e t h e n e n a b l e s t h e s u b s e q u e n t a p p l i c a t i o n o f a d d i t i o n a l o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s . C o n s t r a i n t s : D u e t o t h e a b s t r a c t n a t u r e o f t h i s p a t t e r n , i t d o e s n o t p r o v i d e c o n s t r a i n t s ; h o w e v e r , t h e o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s r e f e r r e d t o i n t h e R e l a t e d O b j e c t A n a l y s i s P a t t e r n s fi e l d o f t h i s p a t t e r n c o n t a i n c o n s t r a i n t s f o r t h e i r r e s p e c t i v e c o m p o n e n t s . A p p l i c a b l e D e s i g n P a t t e r n s : e D o u g l a s s ’ s u b s y s t e m a n d c o m p o n e n t a r c h i t e c t u r e p a t t e r n s [ 6 0 ] L a y e r e d A r c h i t e c t u r e p a t t e r n , F i c e - l a y e r A r c h i t e c t u r e p a t t e r n , M i k r o k e m c l A r - c h i t e c t u r e p a t t e r n , C h a n n e l A r c h i t e c t u r e p a t t e r n , R e c u r s i v e C o n t a i n m e n t p a t - t e r n , H i e r a r c h i c a l C o n t r o l p a t t e r n , V i r t u a l M a c h i n e p a t t e r n s , C o m p o n e n t - B a s e d A r c h i t e c t u r e p a t t e r n , a n d R O O M p a t t e r n : 3 2 1 E a c h o f t h e s e d e s i g n p a t t e r n s m a y b e u s e d t o c r e a t e a n d r e f i n e t h e s y s t e m a r — c h i t e c t u r e . F o r e x a m p l e , t h e F i c e — l a y e r e d A r c h i t e c t u r e p a t t e r n d e s c r i b e s h o w t o o r g a n i z e a n e m b e d d e d s y s t e m i n t o a fi v e - l a y e r d o m a i n h i e r a r c h y , s u c h a s a n a p p l i c a t i o n d o m a i n , u s e r i n t e r f a c e d o m a i n , a n d c o m m u n i c a t i o n d o m a i n . H a l f - S y n c / H a l f - A s y n c P a t t e r n [ 1 9 0 ] : D e s c r i b e s h o w t o i n t e g r a t e s y n c h r o n o u s a s w e l l a s a s y n c h r o n o u s I / 0 m o d e l s . L e a d e r / F o l l o w e r s P a t t e r n [ 1 9 2 ] : P r o v i d e s a n e f fi c i e n t c o n c u r r e n c y m o d e l b y m a k i n g t h r e a d s “ t a k e t u r n s ” t o h a n d l e e v e n t s c o m i n g f r o m t h e e v e n t s o u r c e s . A l s o K n o w n A s : L a y e r i n g p a t t e r n , D o m a i n p a t t e r n K n o w n U s e s : A d a p t i v e C r u i s e C o n t r o l S y s t e m [ 1 1 9 ] A d a p t i v e L i g h t C o n t r o l S y s t e m ( C h a p t e r 6 ) A d a p t i v e L i g h t C o n t r o l l e r [ 1 0 9 ] A n t i - l o c k B r a k e S y s t e m [ 1 1 6 ] D i e s e l F i l t e r S y s t e m ( C h a p t e r 5 ) D o o r C o n t r o l S y s t e m ( C h a p t e r 7 ) E l e c t r o n i c a l l y C o n t r o l l e d S t e e r i n g S y s t e m [ 1 1 9 ] 3 2 2 R e l a t e d O b j e c t A n a l y s i s P a t t e r n s : 0 C o m p u t i n g C o m p o n e n t s : — C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n : S p e c i f y v a r i o u s o p e r a t i o n a l m o d e s f o r t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t s o f a n e m b e d d e d s y s t e m . — D e l a y C h a n n e l ( 3 2 5 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n : M o d e l a l o s s y , m e s s a g e — d e l a y i n g c o m m u n i c a t i o n c h a n n e l w i t h o t h e r c o m - p u t i n g c o m p o n e n t s . — D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n : M o n i t o r t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t f o r f a u l t s a n d p r o v i d e c o r r e c t i v e a c t i o n . - F a u l t H a n d l e r ( 3 4 1 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n : U s e g l o b a l a n d l o c a l f a u l t h a n d l e r s t o p r o v i d e a h i g h e r l e v e l o f a b s t r a c t i o n f o r f a u l t h a n d l i n g . — T a s k ( 3 5 2 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n : M o d e l s e v e r a l c o n c u r r e n t a n d t i m e - d e p e n d e n t t a s k s i n a c o m p u t i n g c o m - p o n e n t . o A c t u a t o r s : — A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n : S p e c i f y v a r i o u s k i n d s o f s e n s o r s a n d a c t u a t o r s a n d t h e i r r e l a t i o n s h i p s t o c o m p u t i n g c o m p o n e n t s i n a n e m b e d d e d s y s t e m . — D e l a y C h a n n e l ( 3 2 5 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n : M o d e l a l o s s y , m e s s a g e - d e l a y i n g c h a n n e l f o r t h e c o m m u n i c a t i o n w i t h a c - t u a t o r s a n d c o m p u t i n g c o m p o n e n t s . 3 2 3 o S e n s o r s : — A c t u a t o r — S e n s o r ( 2 8 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n : S p e c i f y v a r i o u s k i n d s o f s e n s o r s a n d a c t u a t o r s a n d t h e i r r e l a t i o n s h i p s t o c o m p u t i n g c o m p o n e n t s i n a n e m b e d d e d s y s t e m . — D e l a y C h a n n e l ( 3 2 5 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n : M o d e l a l o s s y , m e s s a g e - d e l a y i n g c h a n n e l f o r t h e c o m m u n i c a t i o n w i t h s e n - s o r s a n d c o m p u t i n g c o m p o n e n t s . 0 U s e r I n t e r f a c e : — U s e r I n t e r f a c e ( 1 0 8 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n : S p e c i f y t h e o b j e c t m o d e l o f a u s e r i n t e r f a c e . 0 C o m m u n i c a t i o n L i n k : — C o m m u n i c a t i o n L i n k ( 2 9 5 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n : C o m m u n i c a t e w i t h e x t e r n a l e n t i t i e s , e . g . , d i a g n o s t i c d e v i c e s . 3 2 4 C . 5 D e l a y C h a n n e l ( 3 2 5 ) : B e h a v i o r a l P a t t e r n I n t e n t : M o d e l m e s s a g e d e l a y a n d m e s s a g e l o s s i n t h e c o m m u n i c a t i o n b e t w e e n c o m p o n e n t s o f e m b e d d e d s y s t e m s . M o t i v a t i o n : C o m m o n l y , t h e o n l y m e a n s o f c o m m u n i c a t i o n b e t w e e n c o m p o n e n t s i n d i s t r i b u t e d e m b e d d e d s y s t e m s i s m e s s a g e p a s s i n g . B u t e v e n i n c e n t r a l i z e d e m b e d d e d s y s t e m s , m e s s a g e b u s s e s m a y b e u s e d f o r c o m m u n i c a t i o n p u r p o s e s . T h e s e m e s s a g e , h o w e v e r , m a y g e t d e l a y e d o r , i n t h e w o r s t c a s e , l o s t d u e t o n e t w o r k c o n g e s t i o n o r i n t e r f e r e n c e s . T h e D e l a y C h a n n e l ( 3 2 5 ) p a t t e r n d e s c r i b e s h o w t o m o d e l s u c h m e s s a g e d e l a y s o r l o s s e s i n t e r m s o f a m e s s a g e c h a n n e l . T h e r e f o r e , t h e p a t t e r n a l l o w s t h e a n a l y s i s o f t h e e f f e c t s o f m e s s a g e l o s s a n d d e l a y s o n t h e s y s t e m . T h e m e s s a g e c h a n n e l h a s a l o w e r a n d a n u p p e r b o u n d o n t h e d e l a y s t h a t i t i n t r o d u c e s t o t h e d e l i v e r y o f m e s s a g e s ( w h i c h m a y b e 0 o r 0 0 , r e s p e c t i v e l y ) . I n a d d i t i o n , t h e m e s s a g e c h a n n e l m a y b e l o s s y , i n w h i c h c a s e t h e c h a n n e l n o n - d e t e r m i n i s t i c a l l y d r o p s m e s s a g e s , i n s t e a d o f f o r w a r d i n g t h e m t o t h e i n t e n d e d r e c i p i e n t s . F i g u r e C . 1 4 c o n t a i n s t h e U M L u s e c a s e d i a g r a m o f t h e d e l a y c h a n n e l . M e s - s a g e d e l a y s a n d l o s s e s p l a y a r o l e f o r t h e c o m m u n i c a t i o n o f a c o m p u t i n g c o m p o n e n t w i t h s e n s o r s a n d a c t u a t o r s , a s w e l l a s t h e c o m m u n i c a t i o n b e t w e e n s e v e r a l c o m p u t i n g c o m p o n e n t s d u r i n g n o r m a l o p e r a t i o n . U s e C a s e : N o r m a l o p e r a t i o n A c t o r s : N o n e D e s c r i p t i o n : N o r m a l o p e r a t i o n a l m o d e o f t h e s y s t e m . I n c l u d e s : S e t a c t u a t o r s , R e a d s e n s o r s E x t e n d s : - S y s t e m Q R e a d s e n s o r s < < i n c l u d e > > S e n s o r N o r m a l o p e r a t i o n < < i n c l u d e > > S e t a c t u a t o r s A c t u a t o r F i g u r e C . 1 4 : U M L u s e c a s e d i a g r a m o f t h e D e l a y C h a n n e l ( 3 2 5 ) p a t t e r n U s e C a s e : R e a d s e n s o r s A c t o r s : S e n s o r D e s c r i p t i o n : T h e s y s t e m r e a d s v a l u e s f r o m t h e s e n s o r s . I n c l u d e s : - E x t e n d s : - U s e C a s e : S e t a c t u a t o r s A c t o r s : A c t u a t o r D e s c r i p t i o n : T h e s y s t e m s e t s a c t u a t o r v a l u e s . I n c l u d e s : - E x t e n d s : - A p p l i c a b i l i t y : T h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) p a t t e r n i s a p p l i c a b l e 0 i n c e n t r a l i z e d a n d d i s t r i b u t e d e m b e d d e d s y s t e m s t o m o d e l m e s s a g e d e l a y s a n d m e s s a g e l o s s f o r a n a l y s i s p u r p o s e s . 3 2 6 S t r u c t u r e : F i g u r e C . 1 5 c o n t a i n s t h e U M L c l a s s d i a g r a m f o r t h e D e l a y C h a n n e l ( 3 2 5 ) p a t t e r n . T h e D e l a y C h a n n e l i s a s s o c i a t e d w i t h a t l e a s t o n e C o m p u t i n g C o m p o n e n t a n d / o r a S e n s o r o r A c t u a t o r . T h e D e l a y C h a n n e l t h e n a f f e c t s t h e m e s s a g e e x c h a n g e b e t w e e n a C o m p u t - i n g C o m p o n e n t a n d t h e S e n s o r s a n d A c t u a t o r s , o r m e s s a g e s e x c h a n g e d b e t w e e n s e v e r a l C o m p u t i n g C o m p o n e n t s . S e n s o r 0 . . * O . . * 0 . . * 1 . . * C o m p u t i n g C o m p o n e n t D e l a y C h a n n e I 0 . . * 0 . . * A c t u a t o r F i g u r e C . 1 5 : U M L c l a s s d i a g r a m f o r t h e D e l a y C h a n n e l ( 3 2 5 ) p a t t e r n B e h a v i o r : F i g u r e C . 1 6 c o n t a i n s a s t a t e d i a g r a m d e s c r i b i n g t h e b e h a v i o r o f a D e l a y C h a n n e l . I n i - t i a l l y , t h e D e l a y C h a n n e l i s i n s t a t e I d l e . U p o n r e c e i v i n g a m e s s a g e m , t h e D e l a y C h a n n e l t r a n s i t i o n s t o t h e s t a t e W a i t . I n t h i s s t a t e , t h e D e l a y C h a n n e l w a i t s f o r a l e a s t 1 t i m e u n i t ( s ) b e f o r e f o r w a r d i n g t h e m e s s a g e ( i t s l o w e r d e l a y b o u n d ) , b u t a t m o s t a t i m e u n i t ( s ) ( i t s u p p e r d e l a y b o u n d ) . I n a d d i t i o n , i f t h e D e l a y C h a n n e l i s l o s s y ( d e n o t e d b y t h e v a r i a b l e i s L o s s y e v a l u a t i n g t o t r u e ) a n d t h e D e l a y C h a n n e l i s i n s t a t e W a i t , t h e 3 2 7 D e l a y C h a n n e l m a y n o n - d e t e r m i n i s t i c a l l y t r a n s i t i o n t o t h e s t a t e I d l e a n d s e t t i n g m t o n u l l , t h e r e b y e f f e c t i v e l y l o s i n g t h e m e s s a g e . r i s L o s s y ] / m : = n u l l . \ V F ‘ ) r e o e i v e M e s s a g e ( m ) [ 1 / W a i t I d l e t ' = 0 ' t < = u [ t > = | ] / F o r w a r d d o l F o n i v a r d m e s s a g e m t o r e c i p i e n t x w J F i g u r e C . 1 6 : U M L s t a t e d i a g r a m f o r t h e D e l a y C h a n n e l ( 3 2 5 ) p a t t e r n P a r t i c i p a n t s : 0 S e n s o r : S e n s o r i n t h e s y s t e m , c o m m u n i c a t i n g w i t h a C o m p u t i n g C o m p o n e n t t h r o u g h a D e l a y C h a n n e l . o A c t u a t o r : A c t u a t o r i n t h e s y s t e m , c o m m u n i c a t i n g w i t h a C o m p u t i n g C o m p o n e n t t h r o u g h a D e l a y C h a n n e l . o C o m p u t i n g C o m p o n e n t : A c o m p u t i n g c o m p o n e n t p e r f o r m s c o m p u t a t i o n s a n d c o m m u n i c a t e s w i t h s e n s o r s , a c t u a t o r s , a n d / o r o t h e r c o m p u t i n g c o m p o n e n t s t h r o u g h t h e D e l a y C h a n n e l . I n c e n t r a l i z e d e m b e d d e d s y s t e m s , o n l y o n e c o m p u t - i n g c o m p o n e n t i s u s e d . 0 D e l a y C h a n n e l : C h a n n e l d e l a y i n g a n d / o r l o s i n g m e s s a g e s b e t w e e n a s s o c i a t e d c o m p o n e n t s . 3 2 8 C o l l a b o r a t i o n s : o S e n s o r s , A c t u a t o r s , a n d C o m p u t i n g C o m p o n e n t s m a y c o m m u n i c a t e t h r o u g h a D e - l a y C h a n n e L o T h e D e l a y C h a n n e l d e l a y s t h e m e s s a g e f o r a t l e a s t a l o w e r b o u n d o f t i m e u n i t s , b u t f o r n o m o r e t h a n a m a x i m u m a m o u n t o f t i m e u n i t s . 0 I n a d d i t i o n , i f t h e D e l a y C h a n n e l i s l o s s y , t h e n i t m a y n o n - d e t e r m i n i s t i c a l l y l o s e a m e s s a g e . C o n s e q u e n c e s : 0 C o m m u n i c a t i o n b e t w e e n c o m p o n e n t s u s i n g a m e s s a g e c h a n n e l c a n b e n o n - d e t e r m i n i s t i c a l l y d e l a y e d . L o w e r o r u p p e r s b o u n d s f o r t h e d e l a y m a y b e s p e c i - fi e d . o I n a d d i t i o n , a c o m m u n i c a t i o n c h a n n e l c a n b e m o d e l e d a s l o s s y , i n w h i c h c a s e i t n o n - d e t e r m i n i s t i c a l l y l o s e s m e s s a g e s . 0 T h e a n a l y s i s o f m e s s a g e d e l a y s a n d l o s s e s o n t h e s y s t e m i s p o s s i b l e . C o n s t r a i n t s : T h e f o l l o w i n g c o n s t r a i n t s h a v e t o b e s a t i s f i e d a f t e r t h e D e l a y C h a n n e l ( 3 2 5 ) p a t t e r n h a s b e e n a p p l i e d : 0 G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f d e l a y c h a n n e l e n t e r s t h e s t a t e W a i t a n d i s n o t l o s s y , t h e n e v e n t u a l l y t h e m e s s a g e i s f o r w a r d e d . ( R e a l - t i m e v e r s i o n : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f d e l a y c h a n n e l e n t e r s t h e s t a t e W a i t a n d i s n o t l o s s y , t h e n t h e m e s s a g e i s f o r w a r d e d a f t e r a t m o s t 2 t i m e u n i t ( s ) . ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f d e l a y c h a n n e l e n t e r s t h e s t a t e W a i t a n d i s n o t l o s s y , t h e n t h e m e s s a g e i s n o t f o r w a r d e d f o r a t l e a s t ( L i l - 1 t i m e u n i t ( s ) . 3 2 9 o G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h e d e l a y c h a n n e l i s n o t l o s s L a n d a m e s s a g e i s l o s t . A p p l i c a b l e D e s i g n P a t t e r n s : 0 D a t a B u s d e s i g n p a t t e r n [ 6 0 ] : P r o v i d e s a l o g i c a l b u s t o h a n d l e a l a r g e n u m b e r o f c l i e n t s a n d s e r v e r s . T h e p a t t e r n p r o v i d e s a p u s h a s w e l l a s a p u l l s t r a t e g y . A l s o K n o w n A s : T o b e d e t e r m i n e d . K n o w n U s e s : T o b e d e t e r m i n e d . R e l a t e d O b j e c t A n a l y s i s P a t t e r n s : 0 C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n : D e s c r i b i n g a c o m p u t i n g c o m p o n e n t t h a t m a y b e c o n n e c t e d t o t h e d e l a y c h a n n e l . 0 A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n : D e s c r i b e s a c t u a t o r s a n d s e n s o r s t h a t m a y b e c o n n e c t e d t o t h e d e l a y c h a n n e l . 3 3 0 C . 6 D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) : B e h a v i o r a l P a t - t e r n I n t e n t : M o n i t o r s y s t e m c o n d i t i o n s a n d i n i t i a t e c o r r e c t i v e a c t i o n s . M o t i v a t i o n : E m b e d d e d s y s t e m s h a v e t i g h t t i m i n g a n d o p e r a t i o n a l c o n s t r a i n t s . P r o v i d i n g a m e c h - a n i s m t o a s s u r e t h a t a s y s t e m a d h e r e s t o s p e c i f i c c o n s t r a i n t s a n d i n i t i a t e c o r r e c t i v e a c t i o n s i f a v i o l a t i o n i s f o u n d , i s t h e o b j e c t i v e o f t h e D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) p a t - t e r n . A s p e c i a l c h a l l e n g e p o s e s t h e d e t e c t i o n a n d c o r r e c t i o n o f s u c h c o n d i t i o n s i n d i s t r i b u t e d s y s t e m s , s i n c e i t i s d i f fi c u l t t o a t o m i c a l l y d e t e c t o r c o r r e c t t h e g l o b a l s t a t e o f a d i s t r i b u t e d s y s t e m [ 1 2 8 ] . I n o r d e r t o a d d r e s s t h e s e i s s u e s , t h e D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n l e v e r a g e s t h e c o n c e p t o f d e t e c t o r s a n d c o r r e c t o r s f r o m t h e f a u l t t o l e r a n c e c o m m u n i t y [ 2 3 ] . F a u l t s i n t h e s y s t e m l e a d t o a n e r r o r , a s t a t e t h a t m a y l e a d t o t h e f a i l u r e o f t h e s y s t e m [ 1 3 2 ] . D e t e c t o r s a r e c o m p o n e n t s t h a t d e t e c t s u c h e r r o r s t a t e s c a u s e d b y f a u l t s . E x a m p l e s o f d e t e c t o r s i n c l u d e c o m p a r a t o r s , w a t c h d o g s , a n d s n a p — s h o t p r o c e d u r e s [ 1 2 8 ] . C o r r e c t o r s , o n t h e o t h e r h a n d , a r e c o m p o n e n t s t h a t p r o v i d e c o r r e c t i v e a c t i o n s f o r e r r o r s . E x a m p l e s i n c l u d e v o t e r s , r e s e t p r o c e d u r e s , a n d e x c e p t i o n h a n d l e r s [ 1 2 8 ] . F i g u r e C . 1 7 s h o w s a u s e c a s e d i a g r a m o f t h e D e t e c t o r — C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) p a t t e r n . T h e m a i n g o a l i s t o h a n d l e f a u l t s b y d e t e c t i n g t h e o c c u r r e n c e o f f a u l t s a n d i n i t i a t i n g c o r r e c t i v e a c t i o n . 3 3 1 . - F i g u r e C . 1 7 : U M L u s e c a s e d i a g r a m o f t h e D e t e c t o r — C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) p a t t e r n S y s t e m < < i n c l u d e > > H a n d l e f a u l t s < < i n c l u d e > > . - U s e C a s e : H a n d l e F a u l t s A c t o r s : N o n e D e s c r i p t i o n : T h e s y s t e m h a n d l e s o c c u r r i n g f a u l t s . I n c l u d e s : D e t e c t e r r o r s , C o r r e c t e r r o r s E x t e n d s : - U s e C a s e : D e t e c t e r r o r s A c t o r s : N o n e D e s c r i p t i o n : D e t e c t s y s t e m c o n d i t i o n s t h a t v i o l a t e d e fi n e d c o n s t r a i n t s . I n c l u d e s : - E x t e n d s : - U s e C a s e : C o r r e c t e r r o r s A c t o r s : N o n e D e s c r i p t i o n : E x e c u t e c o r r e c t i v e a c t i o n s i n r e s p o n s e t o f a u l t s . I n c l u d e s : - E x t e n d s : - 3 3 2 A p p l i c a b i l i t y : T h e D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) p a t t e r n i s a p p l i c a b l e 0 i n c e n t r a l i z e d a n d d i s t r i b u t e d e m b e d d e d s y s t e m s t o p r o v i d e f a u l t d e t e c t i o n a n d c o r r e c t i o n c a p a b i l i t i e s . S t r u c t u r e : T h e c l a s s d i a g r a m f o r t h e D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) p a t t e r n c a n b e s e e n i n F i g u r e C . 1 8 . A n e m b e d d e d s y s t e m m a y c o n t a i n s e v e r a l D e t e c t o r s t h a t m o n i t o r t h e s a t i s f a c t i o n o f a g l o b a l s t a t e p r e d i c a t e . E a c h D e t e c t o r i s c o m p o s e d o f s e v e r a l D e t e c t o r E l e m e n t s , w h i c h i n t u r n m o n i t o r t h e s a t i s f a c t i o n o f a l o c a l s t a t e p r e d i c a t e o f a C o m p o n e n t . A C o r r e c t o r m a y p r o v i d e c o r r e c t i v e c a p a b i l i t i e s f o r v i o l a t i o n s t h a t w e r e d e t e c t e d b y D e t e c t o r s . S i m i l a r l y t o a D e t e c t o r , a C o r r e c t o r c o n s i s t s o f o n e o r m o r e C o r r e c t o r E l e m e n t s t h a t a r e a s s o c i a t e d w i t h a s p e c i fi c c o m p o n e n t . ( I f a D e t e c t o r i s o n l y c o m p o s e d o f a s i n g l e D e t e c t o r E l e m e n t , t h e n t h e D e t e c t o r a n d t h e D e t e c t o r E l e m e n t m a y b e c o m b i n e d i n t o a s i n g l e D e t e c t o r , i n o r d e r t o r e d u c e t h e c o m p l e x i t y o f t h e U M L m o d e l . S i m i l a r l y , i f a C o r r e c t o r i s o n l y c o m p o s e d o f a s i n g l e C o r r e c t o r E l e m e n t , t h e n t h e C o r r e c t o r a n d t h e C o r r e c t o r E l e m e n t m a y b e c o m b i n e d i n t o a s i n g l e C o r r e c t o r . ) A d e t e c t o r i s e s s e n t i a l l y a t r e e s t r u c t u r e o f D e t e c t o r E l e m e n t s , r o o t e d a t D e t e c t o r . S i m i l a r l y , a C o r r e c t o r i s a t r e e s t r u c t u r e o f C o r r e c t o r E l e m e n t s w i t h a C o r r e c t o r a s r o o t . D e t e c t o r E l e m e n t s a n d C o r r e c t o r E l e m e n t s c a n b e c o m p o s e d s e q u e n t i a l l y o r i n p a r a l l e l ( a s s h o w n i n F i g u r e C . 1 9 ) . I n a s e q u e n t i a l c o m p o s i t i o n , e a c h D e t e c t o r E l e m e n t h a s o n l y o n e c h i l d . I n a p a r a l l e l c o m p o s i t i o n , a D e t e c t o r E l e m e n t h a s s e v e r a l c h i l d r e n t h a t e x e c u t e i n p a r a l l e l . A D e t e c t o r E l e m e n t s t a r t s c h e c k i n g i t s c o n d i t i o n o n c e a l l i t s c h i l d r e n h a v e r e p o r t e d a v i o l a t i o n . S i m i l a r l y , a C o r r e c t o r i s c o m p o s e d o f s e v e r a l C o r r e c t o r E l e m e n t s t h a t c a n b e c o m p o s e d s e q u e n t i a l l y o r i n p a r a l l e l . B e h a v i o r : F i g u r e C . 2 0 c o n t a i n s t w o s e q u e n c e d i a g r a m s s h o w i n g s a m p l e s c e n a r i o s a c c o r d i n g t o 3 3 3 1 . . * O . . 1 D e t e c t o r i s c o r r e c t e d b y C o r r e c t o r O . . 1 O . . 1 1 . . * 1 . . * D e t e c t o r C o r r e c t o r O . . 1 0 - - 1 E l e m e n t E l e m e n t E w " 0 7 j 0 . . * m o n i t o r s 1 1 c o r r e c t s 0 , } C o m p o n e n t F i g u r e C . 1 8 : U M L c l a s s d i a g r a m o f t h e D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) p a t t e r n t h e o b j e c t s t r u c t u r e s i n F i g u r e C . 1 9 . T h e fi r s t s e q u e n c e d i a g r a m s h o w s a s a m p l e i n - t e r a c t i o n o f a D e t e c t o r w i t h s e q u e n t i a l l y c o m p o s e d D e t e c t o r E l e m e n t s , w h i l e t h e s e c o n d o n e i l l u s t r a t e s a D e t e c t o r w i t h D e t e c t o r E l e m e n t s t h a t w e r e c o m p o s e d i n p a r a l l e l . F i g u r e C . 2 1 s h o w s a s a m p l e s t a t e d i a g r a m f o r a p e r i o d i c d e t e c t o r e l e m e n t t h a t c h e c k s a c o n d i t i o n e v e r y c t i m e u n i t ( s ) . U p o n r e c e i v i n g t h e d e t S ’ t a r t ( ) m e s s a g e , t h e d e t e c t o r e l e m e n t t r a n s i t i o n s t o t h e s t a t e W a i t i n g . O n c e t h e t i m e r t r e a c h e s t h e v a l u e c , t h e d e t e c t o r e l e m e n t t r a n s i t i o n s t o t h e s t a t e C h e c k , w h e r e i t c h e c k s w h e t h e r t h e c o n d i t i o n i s v i o l a t e d . I f a v i o l a t i o n i s f o u n d , t h e n t h e d e t e c t o r e l e m e n t t r a n s i t i o n s t o s t a t e V i o l a t i o n , i n w h i c h t h e v i o l a t i o n i s r e p o r t e d . I f n o v i o l a t i o n i s f o u n d , t h e n t h e t i m e r i s r e s e t a n d t h e d e t e c t o r e l e m e n t t r a n s i t i o n s t o s t a t e W a i t i n g a g a i n . F i g u r e C . 2 2 s h o w s a s a m p l e s t a t e d i a g r a m f o r a t i m e o u t d e t e c t o r e l e m e n t . U p o n r e c e i v i n g t h e d e t S t a r t ( ) m e s s a g e , t h e d e t e c t o r e l e m e n t w a i t s f o r p e r i o d i c s e r v i c e m e s - s a g e s ( d e n o t e d b y s e r v i c e O ) . S h o u l d s u c h a s e r v i c e m e s s a g e n o t a r r i v e w i t h i n c t i m e u n i t ( s ) , t h e n t h e d e t e c t o r e l e m e n t d e t e c t s a t i m e o u t o f t h e m e s s a g e a n d t r a n s i t i o n s t o s t a t e V i o l a t i o n , i n w h i c h t h e v i o l a t i o n i s r e p o r t e d . 3 3 4 a l I 1 S d P d e e a e q t t r u e e a e c c l l n t t e t o o l i r r W W W m E m e m n g l g e e W a m W m F i g u r e C . 1 9 : U M L o b j e c t d i a g r a m s f o r a s e q u e n t i a l a n d a p a r a l l e l d e t e c t o r P a r t i c i p a n t s : 0 D e t e c t o r : R e s p o n s i b l e f o r d e t e c t i n g t h e v i o l a t i o n o f a g l o b a l s y s t e m c o n s t r a i n t . 0 D e t e c t o r E l e m e n t : E l e m e n t o f a D e t e c t o r , m o n i t o r i n g a l o c a l c o n d i t i o n . 0 C o r r e c t o r : P r o v i d i n g c o r r e c t i v e a c t i o n s f o r v i o l a t i o n s o f a g l o b a l s y s t e m c o n - s t r a i n t . o C o r r e c t o r E l e m e n t : E l e m e n t o f a C o r r e c t o r , p r o v i d i n g c o r r e c t i v e a c t i o n f o r a l o c a l c o n d i t i o n . 0 C o m p o n e n t : C o m p o n e n t m o n i t o r e d a n d c o r r e c t e d b y t h e D e t e c t o r E l e m e n t s a n d C o r r e c t o r E l e m e n t s . E x a m p l e c o m p o n e n t s i n c l u d e s e n s o r s , a c t u a t o r s , a n d c o m - p u t i n g c o m p o n e n t s . C o l l a b o r a t i o n s : o D e t e c t o r E l e m e n t s c h e c k a C o m p o n e n t f o r t h e v i o l a t i o n o f t h e l o c a l c o n s t r a i n t s . E l e m e n t E l e m e n t W S e q u e n t i a l l V ‘ ° ' a " ° " 0 \ l l r 7 1 l d e t e c t o r ; ; v i o l a t i o n ( ) ; l r > : : . ; — \ l i i v i o l a t i o n D e t e c t e d O I l l l l . E l e m e n t E l e m e n t W l ] v i o l a t i o n ( ) ] P a r a l l e l : ; > 1 , d e t e c t o r l v i o l a t i o n ( ) i l . > l l l ] v i o l a t i o n D e t e c t e d O : I l l ! ! . — — — — — — — - y — F i g u r e C . 2 0 : U M L s e q u e n c e d i a g r a m s h o w i n g i n t e r a c t i o n s f o r a s e q u e n t i a l a n d a p a r a l l e l d e t e c t o r 0 S h o u l d a l l D e t e c t o r E l e m e n t s d e t e c t a l o c a l v i o l a t i o n , t h e n t h e D e t e c t o r i n d i c a t e s t h e g l o b a l v i o l a t i o n a n d a c t i v a t e s t h e c o r r e s p o n d i n g C o r r e c t o r , i f e x i s t s . 0 I n t u r n , t h e C o r r e c t o r a c t i v a t e s t h e C o r r e c t o r E l e m e n t s t o l o c a l l y c o r r e c t a C o m - p o n e n t . C o n s e q u e n c e s : 1 . G l o b a l s y s t e m c o n d i t i o n s t o b e m o n i t o r e d n e e d t o b e d e c o m p o s e d i n t o l o c a l c o n d i t i o n s t h a t c a n b e m o n i t o r e d b y d e t e c t o r e l e m e n t s . 2 . S i m i l a r l y , c o r r e c t i v e a c t i o n s n e e d t o b e d e c o m p o s e d i n t o l o c a l l y e x e c u t a b l e a c - t i o n s . 3 3 6 I d l e d e t S d t e a t r t ( ) [ _ S t o p ( ] ) l [ t ] : = 0 l W a i t i n g K ” [ l / [ F e l l [ N o v i o l a t i o n f o u n d ] ! T o V i o l a t i o n [ V i o l a t i o n f o u n d l l C h e c k e n t r y / R e p o r t v i o l a t i o n b i o / C h e c k c o n d i t i o n s F i g u r e 0 2 1 : U M L s t a t e d i a g r a m f o r a t i m e o u t d e t e c t o r [ l l d e t S t fl fl / t s o I d l e R e s e t d e t S t o p ( ) [ ] l [ l l s e r v i c e ( ) [ t < = c ] / t : = 0 V i o l a t i o n [ t > c ] / e n t r y I R e p o r t v i o l a t i o n F i g u r e C . 2 2 : U M L s t a t e d i a g r a m f o r a t i m e o u t d e t e c t o r 3 3 7 3 . A d d i t i o n o f d e t e c t o r s a n d c o r r e c t o r s t o a s y s t e m m a y i n c r e a s e s y s t e m c o s t , e . 9 . , d u e t o a d d i t i o n a l l y r e q u i r e d s o f t w a r e a n d h a r d w a r e . D i f f e r e n t c o m b i n a t i o n s o f d e t e c t o r s a n d c o r r e c t o r s m a y h a v e d i f f e r e n t c o s t , w h i l e a c h i e v i n g t h e s a m e f a u l t - t o l e r a n c e . F o r e x a m p l e , s e q u e n t i a l c o m p o s i t i o n o f d e t e c t o r s m a y b e c h e a p e r t h a n p a r a l l e l c o m p o s i t i o n , s i n c e l e s s d e t e c t o r s n e e d t o e x e c u t e s i m u l t a n e o u s l y . C o n s t r a i n t s : T h e f o l l o w i n g c o n s t r a i n t s m u s t b e s a t i s f i e d a f t e r t h e D e t e c t o r — C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) p a t t e r n h a s b e e n a p p l i e d : 0 G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a l o c a l c o n s t r a i n t i s v i o l a t e d , t h e n e v e n t u a l l y t h e c o r r e s g n d i n g d e t e c t o r e l e m e n t d e t e c t s t h e v i o l a t i o n . ( R e a l - t i m e v e r s i o n : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a l o c a l c o n s t r a i n t i s v i o l a t e d , t h e n t h e c o r r e s p o n d i n g d e t e c t o r e l e m e n t d e t e c t s t h e v i o l a t i o n a f t e r a t m o s t 5 t i m e u n i t ( s ) . ) 0 A f t e r t h e s t a r t o f a d e t e c t o r e l e m e n t u n t i l t h e d e t e c t o r e l e m e n t i s s t o p p e d , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a c o m p o n e n t s t o p s s e n d i n g s e r v i c e m e s s a g e s , t h e n e v e n - t u a l l y t h e t i m e o u t d e t e c t o r e l e m e n t d e t e c t s t h e v i o l a t i o n . ( R e a l - t i m e v e r s i o n : A f t e r t h e s t a r t o f a d e t e c t o r e l e m e n t u n t i l t h e d e t e c t o r e l e m e n t i s s t o p p e d , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a c o m p o n e n t s t o p s s e n d i n g s e r v i c e m e s s a g e s , t h e n t h e t i m e o u t d e t e c t o r e l e m e n t d e t e c t s t h e v i o l a t i o n a f t e r a t m o s t 5 t i m e u n i t ( s ) . ) 0 A f t e r t h e s t a r t o f a p e r i o d i c d e t e c t o r e l e m e n t u n t i l t h e p e r i o d i c d e t e c t o r e l e m e n t i s s t o p p e d , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t a c o n s t r a i n t v i o l a t i o n c h e c k o c c u r s a t l e a s t e v e r y p t i m e u n i t ( s ) . e G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a l l d e t e c t o r e l e m e n t s h a v e d e t e c t e d a l o c a l v i o l a t i o n , t h e n e v e n t u a l l y t h e d e t e c t o r d e t e c t s a g l o b a l v i o l a t i o n . 3 3 8 ( R e a l - t i m e v e r s i o n : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a l l d e t e c t o r e l e m e n t s h a v e d e t e c t e d a l o c a l v i o l a t i o n , t h e n t h e d e t e c t o r d e t e c t s a g l o b a l v i o l a t i o n a f t e r a t m o s t 5 t i m e u n i t ( s ) . ) o G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f d e t e c t o r d e t e c t s a v i o l a t i o n a n d h a s a c o r r e c t o r a s s o c i a t e d , t h e n e v e n t u a l l y t h e c o r r e c t o r i s a c t i v a t e d . ( R e a l - t i m e v e r s i o n : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f d e t e c t o r d e t e c t s a v i o l a t i o n a n d h a s a c o r r e c t o r a s s o c i a t e d , t h e n t h e c o r r e c t o r i s a c t i v a t e d a f t e r a t m o s t 5 t i m e u n i t ( s ) . ) o G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a c o r r e c t o r i s a c t i v a t e d , t h e n e v e n t u a l l y t h e c o r r e c t o r e l e m e n t s c o r r e c t t h e l o c a l c o n d i t i o n . ( R e a l - t i m e r v e r s i o n : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a c o r r e c t o r i s a c t i v a t e d , t h e n t h e c o r r e c t o r e l e m e n t s c o r r e c t t h e l o c a l c o n d i t i o n a f t e r a t m o s t 2 t i m e u n i t s . ) A p p l i c a b l e D e s i g n P a t t e r n s : 0 W a t c h d o g d e s i g n p a t t e r n [ 6 0 ] : D e s c r i b e s m o r e s p e c i f i c d e t a i l s , s u c h a s i m p l e m e n t a t i t ) n s t r a t e g i e s , a b o u t a s p e - c i fi c t y p e o f d e t e c t o r : a w a t c h d o g . A l s o K n o w n A s : T o b e d e t e r m i n e d . K n o w n U s e s : 0 A d a p t i v e L i g h t C o n t r o l S y s t e m ( C h a p t e r 6 ) 0 A d a p t i v e L i g h t C o n t r o l l e r [ 1 0 9 ] 0 D i e s e l F i l t e r S y s t e m ( C h a p t e r 5 ) 0 D o o r C o n t r o l S y s t e m ( C h a p t e r 7 ) 3 3 9 ’ R e l a t e d O b j e c t A n a l y s i s P a t t e r n s : 0 D e t e c t o r a n d C o r r e c t o r o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s [ 6 3 ] : D e s c r i b e s m o r e d e t a i l e d i n s t a n c e s o f t h i s o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n f o r t h e s p e c i - fi c a t i o n a n d a n a l y s i s o f f a i l s a f e f a u l t - t o l e r a n c e i n U M L m o d e l s . 0 C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n : D e s c r i b e s o p e r a t i o n a l m o d e s o f a c o m p u t i n g c o m p o n e n t t h a t c a n b e u s e d t o b y a c o r r e c t o r , s u c h a s e m e r g e n c y s h u t d o w n a n d p a r t i a l s h u t d o w n m o d e s . 3 4 0 C . 7 F a u l t H a n d l e r ( 3 4 1 ) : B e h a v i o r a l P a t t e r n I n t e n t : S p e c i f y c o o r d i n a t o r s f o r f a u l t h a n d l i n g i n a n e m b e d d e d s y s t e m . M o t i v a t i o n : A l t h o u g h d e t e c t o r s a n d c o r r e c t o r s , s u c h a s p r o v i d e d b y t h e D e t e c t o r — C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) p a t t e r n , a r e s u f f i c i e n t t o a c h i e v e a l a r g e n u m b e r o f f a u l t - t o l e r a n c e p r o p e r t i e s [ 2 3 ] , t h e i r a p p l i c a t i o n i n l a r g e s y s t e m s m a y b e d i f fi c u l t , d u e t o t h e c o m p l e x i n t e r a c t i o n s b e t w e e n a l a r g e n u m b e r o f d e t e c t o r s a n d c o r r e c t o r s . I n o r d e r t o p r o v i d e a h i g h e r l e v e l o f a b s t r a c t i o n , t h i s o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n d e s c r i b e s h o w m o d e l l o c a l a n d g l o b a l f a u l t h a n d l e r s t h a t p r o v i d e m e a n s t o s i m p l i f y t h e f a u l t h a n d l i n g l o g i c o f t h e s y s t e m . T h e s e f a u l t h a n d l e r s , h o w e v e r , s h o u l d b e u s e d w i t h c a r e , s i n c e t h e y m a y i n t r o d u c e s i n g l e p o i n t s o f f a i l u r e s , a p r o p e r t y g e n e r a l l y u n d e s i r e d f o r d i s t r i b u t e d s y s t e m s . A l o c a l f a u l t h a n d l e r h a s t h e p r i m a r y r e s p o n s i b i l i t y o f i n i t i a t i n g c o r r e c t i v e a c t i o n s f o r f a u l t s t h a t w e r e d e t e c t e d . A g l o b a l f a u l t h a n d l e r i s c o m m o n l y u s e d t o g a t h e r f a u l t m e s s a g e s f r o m a c o l l e c t i o n o f l o c a l f a u l t h a n d l e r s . A s t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r h a s a m o r e g l o b a l v i e w o f t h e s y s t e m , i t c a n o v e r r i d e a l o c a l f a u l t h a n d l e r i f t h e s i t u a t i o n r e q u i r e s i t , e . g . , a c o m b i n a t i o n o f d i f f e r e n t f a u l t s f r o m d i f f e r e n t s o u r c e s o r a p e r i o d i c a l l y o c c u r r i n g f a u l t . N e v e r t h e l e s s , r e s p o n s e s o f l o c a l f a u l t h a n d l e r s a r e c o m m o n l y u s e d t o c o r r e c t l o c a l i z e d f a u l t s o f l o w s e v e r i t y ( s u c h a s c o r r u p t e d d a t a t h a t r e q u i r e s a r e t r a n s m i s s i o n ) a n d f a u l t s t h a t r e q u i r e a q u i c k r e s p o n s e . T h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r a l s o m a i n t a i n s a f a u l t l o g o f t h e s y s t e m i n w h i c h e a c h o c c u r r i n g f a u l t i s c a p t u r e d . T h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r p u r g e s t h e f a u l t l o g i f n o f a u l t h a s o c c u r r e d f o r a s p e c i fi e d p e r i o d o f t i m e a n d a l s o o f f e r s a m e a n s f o r t h e c o m m u n i c a t i o n l i n k t o o b t a i n t h e f a u l t l o g f o r d i a g n o s t i c p u r p o s e s . F u r t h e r m o r e , t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r a l s o n o t i f i e s t h e u s e r i n t e r f a c e o f f a u l t s t h a t h a v e o c c u r r e d . E s p e c i a l l y i n c e n t r a l i z e d s y s t e m s , a n o t h e r r e s p o n s i b i l i t y o f t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r i s o f t e n t o s e n d 3 4 1 t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t ( s ) t o a d i f f e r e n t o p e r a t i o n a l m o d e . F o r e x a m p l e , s e n d i n g c o m p u t i n g c o m p o n e n t s i n t o a s a f e m o d e i n r e s p o n s e t o a n u m b e r o f f a u l t s t h a t h a v e o c c u r r e d . T h e r e f o r e , t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r a c t s a s a c e n t r a l i z e d c o o r d i n a t o r f o r s a f e t y m o n i t o r i n g a n d , h e n c e , c o n t r o l o f s y s t e m r e c o v e r y . T h e c e n t r a l i z e d s a f e t y c o n t r o l f a c i l i t a t e s t h e v e r i f i c a t i o n a n d v a l i d a t i o n o f s a f e t y m e a s u r e s a n d f a c i l i t a t e s t h e r e u s e o f t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r i n d i f f e r e n t s y s t e m s . F i g u r e C . 2 3 g i v e s t h e u s e c a s e d i a g r a m f o r t h e F a u l t H a n d l e r ( 3 4 1 ) p a t t e r n , w i t h t h e m a j o r g o a l b e i n g t o h a n d l e f a u l t s . S y s t e m < < i n c l u d e > > H a n d l e f a u l t s N o r m a l o p e r a t i o n F i g u r e C . 2 3 : U M L u s e c a s e d i a g r a m f o r t h e F a u l t H a n d l e r ( 3 4 1 ) p a t t e r n U s e C a s e : N o r m a l o p e r a t i o n A c t o r s : N o n e D e s c r i p t i o n : N o r m a l o p e r a t i o n a l m o d e o f t h e s y s t e m . I n c l u d e s : H a n d l e f a u l t s E x t e n d s : - U s e C a s e : H a n d l e F a u l t s A c t o r s : N o n e D e s c r i p t i o n : T h e s y s t e m h a n d l e s o c c u r r i n g f a u l t s . I n c l u d e s : - E x t e n d s : - 3 4 2 A p p l i c a b i l i t y : T h e F a u l t H a n d l e r ( 3 4 1 ) p a t t e r n i s a p p l i c a b l e 0 i n c e n t r a l i z e d a n d d i s t r i b u t e d e m b e d d e d s y s t e m s t o p r o v i d e a h i g h e r l e v e l o f a b s t r a c t i o n f o r f a u l t h a n d l i n g . S t r u c t u r e : T h e U M L c l a s s d i a g r a m o f t h e F a u l t H a n d l e r ( 3 4 1 ) p a t t e r n c a n b e s e e n i n F i g - u r e C . 2 4 . D e t e c t o r s r e p o r t f a u l t s t o L o c a l F a u l t H a n d l e r s o r d i r e c t l y t o t h e G l o b a l F a u l t - H a n d l e r , w h i c h i n t u r n m a y a c t i v a t e C o r r e c t o r s t o c o r r e c t t h e d e t e c t e d f a u l t . T h e L o c a l F a u l t H a n d l e r s a l s o r e p o r t f a u l t s t o t h e G l o b a l F a u l t H a n d l e r . D e p e n d i n g o n t h e s a f e t y m e a s u r e s a n d p o l i c i e s d e fi n e d , t h e G l o b a l F a u l t H a n d l e r m a y d e c i d e t o o v e r r i d e L o c a l F a u l t H a n d l e r s a n d i n i t i a t e c o r r e c t i v e a c t i o n s . T h e G l o b a l F a u l t H a n d l e r a l s o n o t i fi e s t h e U s e r l n t e r f a c e o f f a u l t s t h a t h a v e o c c u r r e d , s o t h a t t h e s e f a u l t s c a n b e d i s p l a y e d t o t h e u s e r . I n a d d i t i o n , t h e G l o b a l F a u l t H a n d l e r m a y s e n d t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t s i n t o d i f f e r e n t o p e r a t i o n a l m o d e s . F i n a l l y , t h e G l o b a l F a u l t H a n d l e r s t o r e s a l o g o f f a u l t c o d e s t h a t h a v e o c c u r r e d a n d t h e C o m m u n i c a t i o n L i n k m y r e a d t h e s e c o d e s f r o m t h e G l o b a l F a u l t H a n d l e r . B e h a v i o r : F i g u r e C . 2 5 s h o w s t h e s t a t e d i a g r a m o f t h e G l o b a l F a u l t H a n d l e r o f t h e F a u l t H a n d l e r ( 3 4 1 ) p a t t e r n . T h e G l o b a l F a u l t H a n d l e r r e c e i v e s f a u l t m e s s a g e s f r o m s e v e r a l s o u r c e s a n d p r o c e s s e s t h e s e m e s s a g e s . I f i t d e c i d e s t h a t a c o r r e c t i v e a c t i o n i s n e e d e d , i t m a y o v e r r i d e t h e L o c a l F a u l t H a n d l e r s , a c t i v a t e C o r r e c t o r s , a n d s e n d t h e C o m p u t i n g C o m p o — n e n t s i n t o a d i f f e r e n t o p e r a t i o n a l m o d e . A d d i t i o n a l l y , t h e G l o b a l F a u l t H a n d l e r p u r g e s t h e f a u l t l o g a f t e r c t i m e u n i t ( s ) i n w h i c h n o f a u l t s h a v e o c c u r r e d ( u p o n e x p i r a t i o n o f t i m e r t ) a n d o f f e r s a m e a n s f o r t h e c o m m u n i c a t i o n l i n k t o o b t a i n a c o p y o f t h i s f a u l t l o g f o r d i a g n o s t i c p u r p o s e s . 3 4 3 C o m p u t i n g C o m p o n e n t f 0 . : c o n t r o l s I 1 C o m m u n i c a t i o n r e a d s f a u l t G l o b a l L i n k “ d ” F a u l t H a n d l e r T m ” ? U 3 ° " " t ° ” a ° ° 1 1 o . . 1 ‘ O . . 1 r e p o r t s t o c o l l a b o r a t e a c t i v a t e s . ° ' ° ' [ 1 . : 0 L o c a l D e t e c t o r o r t p o m t ? F a u l t H a n d l e r : c 1 u v a t o . C o r r e c t o r F i g u r e C . 2 4 : U M L c l a s s d i a g r a m f o r t h e F a u l t H a n d l e r ( 3 4 1 ) p a t t e r n R e t u r n F a u l t L o g r e q u e s t F a u l t L o g O fl / d o I R e t u r n t a u t l o g t o s e n d e r o f r e q u e s t r e p o r t G l o b a l F a u l t ( f a u i t C o d e ) fl l P r o c e s s F a u l t t ' = 0 d o l A p p e n d f a u l t t o f a u l t l o g U / d o ! C o m p u t e r e q u i r e d a c t i o n t 2 = 0 / I [ N o a c t i o n n e e d e d ] ! [ A c t i o n n e e d e d ] ! [ t = c ] ! D I W p a r a . P e r i o r m R e c o v e r y A c t l o n C o m m ” f a u l t ' 0 9 d o l D l s t r l b u t e z y n g p p fi m f a u l t h a n d l e r s d o l C h a n g e c o m p u t i n g c o m p o n e n t s ' o p e r a t i o n a l m o d e s F i g u r e G 2 5 : U M L s t a t e d i a g r a m o f t h e G l o b a l F a u l t H a n d l e r i n t h e F a u l t H a n d l e r ( 3 4 1 ) p a t t e r n 3 4 4 F i g u r e C . 2 ( ) ' s h o w s t h e b e h a v i o r a l d i a g r a m f o r t h e L o c a l F a u l t H a n d l e r . T h e L 0 - c a l F a u l t H a n d l e r r e c e i v e s f a u l t r e p o r t s f r o m D e t e c t o r s a n d i n i t i a t e s r e c o v e r y a c t i o n s o f t h e C o r r e c t o r s . A d d i t i o n a l l y , t h e L o c a l F a u l t H a n d l e r c a n b e o v e r r i d d e n b y t h e G l o b a l - F a u l t H a n d l e r a n d b e r e t u r n s t o i t s n o r m a l b e h a v i o r u p o n r e c e i v i n g t h e n o r m a l M o d e O m e s s a g e . F i g u r e C . 2 7 s h o w s a s e q u e n c e d i a g r a m w h e r e a d e t e c t o r o f t h e fi r s t t y p e ( s h o w n i n F i g u r e C . 2 1 ) d e t e c t s a t i m e o u t o f t h e D e v i c e a n d r e p o r t s t h e e r r o r t o t h e L o c a l F a u l t - H a n d l e r . T h e L o c a l F a u l t H a n d l e r , i n t u r n , r e p o r t s t h e f a u l t t o t h e G l o b a l F a u l t H a n d l e r a n d a c t i v a t e s t h e C o r r e c t o r , w h i c h i n i t i a t e s a r e s e t o f t h e D e v i c e . P a r t i c i p a n t s : 0 G l o b a l F a u l t H a n d l e r : G l o b a l f a u l t h a n d l e r o f t h e s y s t e m . C o n t a i n s s a f e t y m e a - s u r e s a n d p o l i c i e s . 0 L o c a l F a u l t H a n d l e r s : L o c a l f a u l t h a n d l e r r e p o r t i n g f a u l t s t o t h e G l o b a l F a u l t - H a n d l e r . e D e t e c t o r s : D e t e c t o r s r e p o r t i n g t o a L o c a l F a u l t H a n d l e r o r t h e G l o b a l F a u l t H a n d l e r . e C o r r e c t o r s : C o r r e c t o r s a c t i v a t e d b y a L o c a l F a u l t H a n d l e r o r t h e G l o b a l F a u l t - H a n d l e r . e C o m p u t i n g C o m p o n e n t : A c o m p u t i n g c o m p o n e n t o f t h e s y s t e m . I n a c e n t r a l i z e d e m b e d d e d s y s t e m , o n l y o n e s u c h c o m p o n e n t a n b e f o u n d . 0 U s e r l n t e r f a c e : U s e r i n t e r f a c e t h a t m a y b e u s e d t o n o t i f y t h e u s e r a b o u t t h e o c c u r r e n c e o f f a u l t s . e C o m m u n i c a t i o n L i n k : P r o v i d e s t h e f a u l t l o g t o e x t e r n a l d i a g n o s t i c d e v i c e s . d n a h t l u a f l a n o fl C b A o O W T O l g o t t P l O u R a f t r o p e R I o / b l u a d F [ 1 ) l ] [ ) e d o C 0 o T d n o w o R t l u a F ( t l u a F l a c o L t r o p e r ) ) D l ( n o i t ! ] [ c e ) d A D y o ) ) D l / — — M ( n ! e — i c i ] [ d l o i t ] [ ) e d r c r o ) A e D y l C y t I r a v ( e i O v t o i n o i r t e l v u o a c f c n t e ( e R t i c n R e A l . n r n o y u t r a a t F e i c l l r ( e n v o o t e c R A e o f r e e r p r o C ( d n e s a c o L t r o p e r v t o i c n e i R . m r r o o t f c r e e r p r o C ( d n e s 3 4 6 ( 3 3 1 ) p a t t e r n F i g u r e C 2 6 : U M L s t a t e d i a g r a m o f t h e L o c a l F a u l t H a n d l e r i n t h e D e t e c t o r - C o r r e c t o r n o n n a l M o d e O fl l d o l C o m p u t e a n d i n i t i a t e r e q u i r e d r e c o v e r y a c t i o n i n d e t e c t o r d o l R e p o r t f a u l t t o g l o b a l f a u l t h a n d l e r m ) r e n u o d e m i t e o i v e D C t i u a F i e b o i G t r o p e 7 r { . ' ) t M o i t c A y s i h t d n i e r ; e c g i g f i i r c t e s p r i e v o o j s - n e o c i e i t R v c e e a t d a i t r e t s o i l e n i o t e s e r d r n a a - e m l e p t m s a y x S e e h e n v i i e t t l h h c a . c t c e r t o i s r u o t o l h r c w e s o e p h r s t e e m t e r o a l i t t d i r n t . o t i a e s t u n c i h n c o o i t e e v l t m n i u r t e e i a u c D d t f t a C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) p a t t e r n F i g u r e C . 2 7 : U M L s e q u e n c e d i a g r a m e x a m p l e o f a t i m e o u t d e t e c t o r i n t h e D e t e c t o r - 3 4 7 i i r r e r : F b F - - - - - - p - - - - - 1 p - - - - - - - - - - - - r e p o r t L o c e l F a u l t C D e v i c e t i m e d o u t ” ) I p - u n c — u o u - u - — ~ - — - — _ — — — — — — — — - - u p d a t e o - - - - - - _ - V ( - - . - - - " " " - " " _ - - - ' — - - - ' — - - - - - " - - - - - ' - - - - ' _ A ' t " - . . . - - - _ . \ { - - . . - - _ - . . - 1 i l \ — " ' " ' C o l l a b o r a t i o n s : e T h e G l o b a l F a u l t H a n d l e r r e c e i v e s f a u l t m e s s a g e s a n d s t o r e s t h o s e m e s s a g e s i n a f a u l t l o g . D e p e n d i n g o n t h e f a u l t t h a t w a s r e c e i v e d i t p e r f o r m s s y s t e m r e c o v e r y a c t i o n s b y a c t i v a t i n g C o r r e c t o r s a n d / o r o v e r r i d i n g t h e L o c a l F a u l t H a n d l e r s . 0 D e p e n d i n g o n d e fi n e d s a f e t y m e a s u r e s a n d p o l i c i e s , t h e G l o b a l F a u l t H a n d l e r m a y d e t e r m i n e w h e t h e r C o m p u t i n g C o m p o n e n t s n e e d t o c h a n g e t h e i r o p e r a t i o n a l m o d e s . 0 T h e U s e r l n t e r f a c e g e t s a c t i v a t e d b y t h e G l o b a l F a u l t H a n d l e r t o i n d i c a t e t h e o c - c u r r e n c e o f f a u l t s t o t h e u s e r . 0 T h e C o m m u n i c a t i o n L i n k i s u s e d t o t r a n s m i t f a u l t l o g s t o e x t e r n a l d i a g n o s t i c d e v i c e s . C o n s e q u e n c e s : 1 . O n l y o n e g l o b a l f a u l t h a n d l e r s h o u l d e x i s t i n t h e s y s t e m t o a v o i d i n c o n s i s t e n t h a n d l i n g o f f a u l t s [ 5 7 ] . 2 . T h e f a u l t h a n d l e r s a r e c r i t i c a l e l e m e n t s f o r s y s t e m s a f e t y . T h e r e f o r e , d u r i n g t h e d e v e l o p m e n t o f t h e s e c o m p o n e n t s , t e c h n i q u e s s h o u l d b e u s e d t h a t r e s u l t i n h i g h a s s u r a n c e , s u c h a s f o r m a l m e t h o d s a n d t h o r o u g h t e s t i n g . 3 . I n d i s t r i b u t e d s y s t e m s , f a u l t h a n d l e r s m a y b e c o m e s i n g l e p o i n t s o f f a i l u r e s . 4 . H a r d w a r e a n d s o f t w a r e r e d u n d a n c i e s m a y b e r e q u i r e d , t h u s i n c r e a s i n g t h e o v e r - a l l s y s t e m c o s t s . C o n s t r a i n t s : T h e f o l l o w i n g c o n s t r a i n t s m u s t b e s a t i s fi e d a f t e r t h e F a u l t H a n d l e r ( 3 4 1 ) p a t t e r n h a s b e e n a p p l i e d : 3 4 8 e G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a f a u l t i s r e p o r t e d t o t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r , t h e n e v e n t u a l l y t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r p e r f o r m s c o r r e s p o n d i n g r e c o v e r y a c t i o n s . ( R e a l - t i m e v e r s i o n : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a f a u l t i s r e p o r t e d t o t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r , t h e n t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r p e r f o r m s c o r r e s p o n d i n g r e c o v e r y a c t i o n s a f t e r a t m o s t p t i m e u n i t ( s ) . ) e G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a f a u l t i s r e p o r t e d t o t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r , t h e n e v e n t u a l l y t h e f a u l t i s s t o r e d i n t h e f a u l t l o g . ( R e a l — t i m e v e r s i o n : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a f a u l t i s r e p o r t e d t o t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r , t h e n t h e f a u l t i s s t o r e d i n t h e f a u l t l o g a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) ) e G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a f a u l t i s r e p o r t e d t o t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r , t h e n e v e n t u a l l y t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r a c t i v a t e s t h e a p p r o p r i a t e u s e r i n t e r f a c e w a r n i n g l e v e l . ( R e a l - t i m e v e r s i o n : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a f a u l t i s r e p o r t e d t o t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r , t h e n t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r a c t i v a t e s t h e a p p r o p r i a t e u s e r i n t e r f a c e w a r n i n g l e v e l a f t e r a t m o s t 5 t i m e u n i t ( s ) . ) e G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a f a u l t i s r e p o r t e d t o t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r , t h e n e v e n t u a l l y t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r a c t i v a t e s t h e r e q u i r e d o p e r a t i o n a l m o d e s o f t h e c o m p u t i n g c o m m n e n t s . ( R e a l — t i m e v e r s i o n : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a f a u l t i s r e p o r t e d t o t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r , t h e n t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r a c t i v a t e s t h e r e q u i r e d o p e r a t i o n a l m o d e s o f t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t s a f t e r a t m o s t 5 t i m e u n i t ( s ) . ) e G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e f a u l t l o g i s r e q u e s t e d , t h e n e v e n t u a l l y t h e f a u l t l o g i s t r a n s m i t t e d t o t h e c o m m u n i c a t i o n l i n k . ( R e a l - t i m e v e r s i o n : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e f a u l t l o g i s r e q u e s t e d , 3 4 9 t h e n t h e f a u l t l o g i s t r a n s m i t t e d t o t h e c o m m u n i c a t i o n l i n k a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ) e G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e d e t e c t o r d e t e c t s a v i o l a t i o n , t h e n e v e n - t u a l l y a f a u l t h a n d l e r i s n o t i f i e d o f t h e v i o l a t i o n . ( R e a l - t i m e v e r s i o n : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e d e t e c t o r d e t e c t s a v i o l a t i o n , t h e n a f a u l t h a n d l e r i s n o t i f i e d o f t h e v i o l a t i o n a f t e r a t m o s t _ c _ t i m e u n i t ( s ) . ) e G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a f a u l t i s r e p o r t e d t o a l o c a l o r g l o b a l f a u l t h a n d l e r , t h e n e v e n t u a l l y t h e c o r r e S p o n d i n g c o r r e c t o r s a r e a c t i v a t e d . ( R e a l - t i m e v e r s i o n : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a f a u l t i s r e p o r t e d t o a l o c a l o r g l o b a l f a u l t h a n d l e r , t h e n t h e c o r r e s p o n d i n g c o r r e c t o r s a r e a c t i v a t e d a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ) e G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a f a u l t i s r e p o r t e d t o t h e l o c a l f a u l t h a n d l e r , t h e n e v e n t u a l l y t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r i s n o t i f i e d o f t h e f a u l t . ( R e a l - t i m e v e r s i o n : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a f a u l t i s r e p o r t e d t o t h e l o c a l f a u l t h a n d l e r , t h e n t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r i s n o t i f i e d o f t h e f a u l t a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ) o G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a l o c a l f a u l t h a n d l e r i s o v e r r i d d e n b y t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r , t h e n e v e n t u a l l y t h e o v e r r i d i n g a c t i o n i s p e r f o r m e d . ( R e a l - t i m e v e r s i o n : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a l o c a l f a u l t h a n d l e r i s o v e r r i d d e n b y t h e g l o b a l f a u l t h a n d l e r , t h e n t h e o v e r r i d i n g a c t i o n i s p e r f o r m e d a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ) A p p l i c a b l e D e s i g n P a t t e r n s : 0 S i n g l e t o n d e s i g n p a t t e r n [ 7 7 ] : A s s u r e t h a t o n l y o n e f a u l t h a n d l e r e x i s t s i n t h e s y s t e m . 3 5 0 0 S t r a t e g y d e s i g n p a t t e r n [ 7 7 ] : E n c a p s u l a t e a l g o r i t h m s f o r t h e s a f e t y s t a t e s a n d m a k e t h e m i n t e r c h a n g e a b l e . A l s o K n o w n A s : T o b e d e t e r m i n e d . K n o w n U s e s : 0 A d a p t i v e C r u i s e C o n t r o l S y s t e m [ 1 1 9 ] e A d a p t i v e L i g h t C o n t r o l S y s t e m ( C h a p t e r 6 ) e A d a p t i v e L i g h t C o n t r o l l e r [ 1 0 9 ] A n t i — l o c k B r a k e S y s t e m [ 1 1 6 ] D i e s e l F i l t e r S y s t e m ( C h a p t e r 5 ) D o o r C o n t r o l S y s t e m ( C h a p t e r 7 ) E l e c t r o n i c a l l y C o n t r o l l e d S t e e r i n g S y s t e m [ 1 1 9 ] R e l a t e d O b j e c t A n a l y s i s P a t t e r n s : 0 D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n : D e s c r i b e s f a u l t d e t e c t o r s a n d c o r r e c t o r s . 0 U s e r I n t e r f a c e ( 1 0 8 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n : T h i s o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n c a n b e u s e d f o r t h e u s e r i n t e r f a c e t o s i g n a l a u s e r t h e c u r r e n t s y s t e m s t a t e . 0 C o m m u n i c a t i o n L i n k ( 2 9 5 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n : T h i s o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n c a n b e u s e d t o p r o v i d e t h e c o m m u n i c a t i o n l i n k . 3 5 1 C . 8 T a s k ( 3 5 2 ) : B e h a v i o r a l P a t t e r n I n t e n t : M o d e l c o n c u r r e n t a n d t i m e - d e p e n d e n t t a s k s . M o t i v a t i o n : I n a n e m b e d d e d s y s t e m , c o m p u t a t i o n s n e e d t o b e c a r r i e d o u t a n d t h e s y s t e m n e e d s t o i n t e r a c t w i t h t h e e n v i r o n m e n t . T h e s e c o m p u t a t i o n s a n d i n t e r a c t i o n s a r e c o m m o n l y s t r u c t u r e d i n t o t a s k s t h a t a r e p e r f o r m e d b y t h e s y s t e m . S e v e r a l c o m p o n e n t s m a y o p e r a t e c o n c u r r e n t l y t o p e r f o r m t h e s e t a s k s . H o w e v e r , a s i n g l e c o m p o n e n t m a y a l s o b e r e s p o n s i b l e f o r p e r f o r m i n g s e v e r a l t a s k s c o n c u r r e n t l y . T h e T a s k ( 3 5 2 ) p a t t e r n d e s c r i b e s h o w t h e s e v e r a l c o n c u r r e n t t a s k s c a n b e m o d e l e d i n a c o m p o n e n t . T h e s e t a s k s m a y d e p e n d o n t h e c o m p l e t i o n o f o t h e r t a s k s , a s w e l l a s t i m i n g c o n s t r a i n t s . I n a d d i t i o n , a t a s k m a y e n a b l e o t h e r t a s k s u p o n i t s c o m p l e t i o n . T h e T a s k ( 3 5 2 ) p a t t e r n m a y b e u s e d t o r e fi n e b e h a v i o r i n t h e C o m p u t i n g C o m - p o n e n t ( 3 0 3 ) p a t t e r n . S p e c i fi c a l l y , t h e p a t t e r n d e n o t e s s t a t e d i a g r a m t e m p l a t e s t h a t m a y b e u s e d t o r e f i n e t h e c o m p l e x s t a t e N o r m a l b e h a v i o r i n a C o m p u t i n g C o m p o n e n t . F i g u r e C . 2 8 g i v e s t h e u s e c a s e d i a g r a m f o r t h e T a s k ( 3 5 2 ) p a t t e r n , w i t h t h e m a j o r g o a l s o f a s y s t e m t o o p e r a t e i n a n o r m a l o p e r a t i o n a l m o d e t o i n t e r a c t w i t h a c t u a t o r s a n d s e n s o r s . U s e C a s e : N o r m a l o p e r a t i o n A c t o r s : A c t u a t o r , S e n s o r D e s c r i p t i o n : N o r m a l o p e r a t i o n a l m o d e o f t h e s y s t e m . I n c l u d e s : - E x t e n d s : - 3 5 2 S y s t e m N o r m a l o p e r a t i o n S e n s o r A c t u a t o r F i g u r e C . 2 8 : U M L u s e c a s e d i a g r a m f o r t h e T a s k ( 3 5 2 ) p a t t e r n A p p l i c a b i l i t y : T h e T a s k ( 3 5 2 ) p a t t e r n i s a p p l i c a b l e e i n C o m p u t i n g C o m p o n e n t s o f c e n t r a l i z e d o r d i s t r i b u t e d e m b e d d e d s y s t e m s t o m o d e l c o n c u r r e n t , t i m e - d e p e n d e n t t a s k s . S t r u c t u r e : A c l a s s d i a g r a m f o r t h e T a s k ( 3 5 2 ) p a t t e r n c a n b e f o u n d i n F i g u r e C . 2 9 . S i n c e t h e p a t t e r n f o c u s e s o n r e fi n i n g b e h a v i o r , t h e c l a s s d i a g r a m i s s i m p l e , c o n t a i n i n g o n l y t h e c l a s s C o m p u t i n g C o m p o n e n t . I n a d i s t r i b u t e d e m b e d d e d s y s t e m , t h i s C o m p u t i n g C o m - p o n e n t m a y i n t e r a c t w i t h o t h e r C o m p u t i n g C o m p o n e n t s , s u c h a s e n a b l i n g t a s k s o f o t h e r C o m p u t i n g C o m p o n e n t s . B e h a v i o r : F i g u r e C . 3 0 c o n t a i n s a s t a t e d i a g r a m d e t a i l i n g b e h a v i o r i n a C o m p u t i n g C o m p o n e n t . A C o m p u t i n g C o m p o n e n t p e r f o r m s a n u m b e r o f t a s k s . E a c h t a s k ( e . g . , T a s k i ) i s o p e r a t i n g c o n c u r r e n t l y a n d s t a r t s i n t h e s t a t e I d l e . ( A l t e r n a t i v e l y , t h e R u n s t a t e m a y p r e c e d e t h e l d l e s t a t e , s o t h a t t h e c o m p o n e n t m a y p e r f o r m a n i n i t i a l r u n b e f o r e h a v i n g 3 5 3 0 . . * C o m p o n e n t c o m m u n i c a t e s w i t h L C o m p u t i n g F i g u r e C 2 9 : U M L c l a s s d i a g r a m f o r t h e T a s k ( 3 5 2 ) p a t t e r n t o w a i t f o r a n e n a b l e e v e n t a n d / o r t i m e t o p a s s . ) U p o n r e c e i v i n g i t s e n a b l e e v e n t ( e n a b l e - i { } ) , t h e t a s k e n t e r s t h e s t a t e W a i t . I n c a s e s w h e r e a t a s k s d o e s n o t d e p e n d o n t h e c o m p l e t i o n o f a p r e v i o u s t a s k , t h e e n a b l e e v e n t m a y b e r e m o v e d . I n t h e W a l t s t a t e , t h e t a s k d e p e n d s o n t h e v a l u e o f a t i m e r ( t i ) a n d e n t e r s t h e s t a t e R u n w i t h i n i t s u p p e r a n d l o w e r b o u n d s ( u _ i a n d L i , r e s p e c t i v e l y ) . U p o n c o m p l e t i n g i t s c o m p u t a t i o n a n d e x i t i n g t h e s t a t e R u n , a t a s k m a y e n a b l e a n u m b e r o f a d d i t i o n a l t a s k s , w i t h i n t h e s a m e o r a d i f f e r e n t C o m p u t i n g C o m p o n e n t , b y s e n d i n g a n e n a b l e e v e n t ( e . g . , t h e e n a b l e _ j ( ) m e s s a g e b y T a s k 1 ) . P a r t i c i p a n t s : 0 C o m p u t i n g C o m p o n e n t s : C o m p o n e n t s i n t h e s y s t e m t h a t c o n c u r r e n t l y p e r f o r m c o m p u t a t i o n s a n d i n t e r a c t i o n s w i t h t h e e n v i r o n m e n t . C o l l a b o r a t i o n s : e T a s k s i n a c o m p u t i n g c o m p o n e n t b e c o m e a c t i v e u p o n r e c e i v i n g t h e e n a b l e e v e n t . T h e s e t a s k s t h e n e n t e r t h e s t a t e W a i t a n d fi n a l l y t h e s t a t e R u n w i t h i n i t s t i m e b o u n d s . U p o n e x i t i n g t h e R u n s t a t e , t a s k s m a y e n a b l e o t h e r t a s k s . T h e s e o t h e r t a s k s m a y b e w i t h i n t h e s a m e C o m p u t i n g C o m p o n e n t , o r m a y b e c o n t a i n e d i n a d i f f e r e n t C o m p u t i n g C o m p o n e n t . 3 5 4 f C o n c u r r e n t t a s k s \ , ’ ’ T a s k 1 \ \ l e \ : l l l l g I I W a i t ' I I d l e e n a t b l 1 e ; 1 ( ) [ ] / [ t _ 1 > = l _ 1 y R u n E : — ' t _ 1 < = u _ 1 | I ' I l \ & fl / e n a b l e _ j ( ‘ fi J A I I I , ’ I T a s k n \ X ! e \ l ' I I I l l I I W a i t ' ] I d l e e n a t b l : ; 3 ( ) [ ] l [ t _ n > = l _ n ] ! R u n 5 : - ' t _ n < = u _ n I l ' l l & { J / e n a b l e _ k ( ) j I F i g u r e C 3 0 : U M L s t a t e d i a g r a m o f t h e T a s k ( 3 5 2 ) p a t t e r n C o n s e q u e n c e s : 0 S e v e r a l c o n c u r r e n t t a s k s e x i s t i n a C o m p u t i n g C o m p o n e n t , w h i c h m a y i n t e r a c t w i t h o n e o r m o r e o t h e r C o m p u t i n g C o m p o n e n t s . C o n s t r a i n t s : 0 G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f T a s k - i e n t e r s t h e s t a t e W a i t , t h e n e v e n t u a l l y t h e t a s k e n t e r s t h e s t a t e R u n . ( R e a l — t i m e v e r s i o n : G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t . i f T a s k _ i e n t e r s t h e s t a t e M i l , t h e n t h e t a s k e n t e r s t h e s t a t e R u n a f t e r a t m o s t u _ . _ i t i m e u n i t ( s ) . ) e G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f T a s k _ i e n t e r s t h e s t a t e W a i t , t h e n t h e t a s k d o e s n o t e n t e r t h e s t a t e R u n f o r a t l e a s t ( L i [ - 1 t i m e u n i t ( s ) . A p p l i c a b l e D e s i g n P a t t e r n s : 0 A s y n c h r o n o u s C o m p l e t i o n T o k e n p a t t e r n [ 1 7 2 ] : E f fi c i e n t l y m a n a g e t h e c o m p l e t i o n o f s e v e r a l a s y n c h r o n o u s o p e r a t i o n s . 0 R e a c t o r p a t t e r n [ 1 8 6 ] : P r o v i d e a m e c h a n i s m t o e f fi c i e n t l y h a n d l e c o n c u r r e n t s e r v i c e r e q u e s t s . 0 P r o a c t o r p a t t e r n [ 1 7 3 ] : F a c i l i t a t e a s y n c h r o n o u s a p p l i c a t i o n d e v e l o p m e n t b y p r o v i d i n g a s t r a t e g y t o e f - f i c i e n t l y h a n d l e c o m p l e t i o n e v e n t s . 0 A c t i v e O b j e c t p a t t e r n [ 1 3 4 ] : D e s c r i b e s h o w t o i n t r o d u c e c o n c u r r e n c y i n t o t h e d e s i g n a n d i m p l e m e n t a t i o n o f a s y s t e m , w h i l e a v o i d i n g t h e u s e o f l o w — l e v e l s y n c h r o n i z a t i o n m e c h a n i s m s . 0 M o n i t o r O b j e c t p a t t e r n [ 1 8 9 ] : E n s u r e t h a t o n l y o n e m e t h o d i s a c t i v e i n a n o b j e c t a t o n e t i m e . 0 T h r e a d S a f e I n t e r f a c e p a t t e r n [ 1 8 8 ] : E n s u r e t h a t i n t r a — c o m p o n e n t m e t h o d s p r e v e n t s e l f - d e a d l o c k a n d m i n i m i z e l o c k - i n g o v e r h e a d b y d e f e r r i n g t h e s e r e s p o n s i b i l i t i e s t o i n t e r f a c e m e t h o d s . 0 S c o p e d L o c k i n g p a t t e r n [ 1 8 8 ] : D e fi n e a g u a r d t h a t a u t o m a t i c a l l y a c q u i r e s a n d r e l e a s e s a l o c k w h e n a s p e c i fi c s c o p e i s e n t e r e d . o S t r a t e g i z e d L o c k i n g p a t t e r n [ 1 8 8 ] : S p e c i f y a c o m p o n e n t ’ s s y n c h r o n i z a t i o n s t r a t e g i e s a s p l u g g a b l e t y p e s t o i n c r e a s e fl e x i b i l i t y a n d r e u s a b i l i t y . 3 5 6 A l s o K n o w n A s : T o b e d e t e r m i n e d . K n o w n U s e s : 0 D o o r C o n t r o l S y s t e m ( C h a p t e r 7 ) R e l a t e d O b j e c t A n a l y s i s P a t t e r n s : 0 C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n : T h e T a s k ( 3 5 2 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n c a n b e u s e d t o r e fi n e b e h a v i o r i n t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t o f t h e C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) p a t t e r n . 3 5 7 A p p e n d i x D I t e r a t i v e D e v e l o p m e n t P r o c e s s C a s e S t u d i e s T h i s c h a p t e r c o n t a i n s e x t e n d e d m a t e r i a l f o r t h e A L C S c a s e s t u d y i n C h a p t e r 6 a n d t h e D C S c a s e s t u d y i n C h a p t e r 7 . S p e c i fi c a l l y , f o r b o t h c a s e s t u d i e s t h e c o m p l e t e d e s c r i p t i o n o f i n c r e m e n t s a n d t h e i n s t a n t i a t i o n o f t h e n a t u r a l l a n g u a g e p r o p e r t i e s i s g i v e n . D . 1 A L C S C a s e S t u d y T h i s s e c t i o n c o n t a i n s t h e c o m p l e t e s e t o f i n c r e m e n t d e s c r i p t i o n o f t h e A L C S c a s e s t u d y . I n a d d i t i o n , t h i s s e c t i o n d e s c r i b e s h o w t h e c o n s t r a i n t s i n t h e i n c r e m e n t s o f t h e A L C S c a s e s t u d y w e r e i n s t a n t i a t e d . D . 1 . 1 A L C S I n c r e m e n t D e s c r i p t i o n s T h e f o l l o w i n g i s t h e c o m p l e t e s e t o f i n c r e m e n t d e s c r i p t i o n s f o r t h e A L C S c a s e s t u d y , e x c e p t f o r i n c r e m e n t 6 . A u t o m a t i c C o n t r o l a n d 7 . M a n u a l C o n t r o l , w h i c h a r e . g i v e n i n S e c t i o n 6 . 3 : I n c r e m e n t n u m b e r : 1 I n c r e m e n t n a m e : M e a s u r e b r i g h t n e s s C r o s s r e f e r e n c e s : R 1 S u f f i c i e n t b r i g h t n e s s , R 2 U s e o f a m b i e n t l i g h t O A p a t t e r n s : C o n t r o l l e r D e c o m p o s e ( 3 1 3 ) , A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s D e s c r i p t i o n : T h e s y s t e m m e a s u r e s t h e a m o u n t o f l i g h t t h a t i s c u r r e n t l y p r e s e n t i n t h e r o o m . T h e l e g a l v a l u e f o r t h e l i g h t i n t e n s i t y m e a s u r e d l i e s b e t w e e n 0 a n d 1 0 0 0 l u x . C o n s t r a i n t s : 1 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f fl i p e n v i r o n m e n t b r i g h t n e s s v a l u e i s m e a s u r e d , t h e n e v e n t u a l l y t h e e n v i r o n m e n t b r i g h t n e s s v a l u e a n d t h e v a l u e m e a s u r e d b y t h e b r i g h t n e s s s e n s o r a r e e q u a l . 2 ) G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t $ 3 m e a s u r e d b r i g fl l e s s v a l u e i s n e g a t i v e . 3 ) G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t H E m e a s u r e d b r i g h t n e s s v a l u e e x c e e d s 1 0 0 0 l u x . F i g u r e D . 1 : I n c r e m e n t 1 . M e a s u r e b r i g h t n e s s o f t h e A L C S I n c r e m e n t n u m b e r : 2 I n c r e m e n t n a m e : D e t e c t . m o t i o n C r o s s r e f e r e n c e s : R 1 S u f f i c i e n t b r i g h t n e s s O A p a t t e r n s : A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n D e s c r i p t i o n : U s i n g a m o t i o n s e n s o r , t h e s y s t e m d e t e r m i n e s w h e t h e r a p e r s o n i s p r e s e n t i n t h e r o o m . T h i s f u n c t i o n a l i t y i s i m p o r t a n t f o r t h e a u t o m a t i c c o n t r o l m o d e o f t h e s y s t e m , w h i c h n e e d s t o d e - t e r m i n e w h e t h e r t h e r o o m i s o c c u p i e d . C o n s t r a i n t s : 1 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h _ e m o t i o n v a l u e i s m e a s u r e d , t h e n e v e n t u a l l y L I E m o t i o n v a l u e m e a s u r e d b y t h e s e n s o r a n d t h e m o t i o n v a l u e o f t h e e n v i r o n m e n t i s e q u a l . F i g u r e D . 2 : I n c r e m e n t 2 . D e t e c t m o t i o n o f t h e A L C S I n c r e m e n t n u m b e r : 3 I n c r e m e n t n a m e : S e t d i m m e r v a l u e C r o s s r e f e r e n c e s : R 1 S u f f i c i e n t b r i g h t n e s s , R 2 U s e o f a m b i e n t l i g h t O A p a t t e r n s : A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n D e s c r i p t i o n : T h e s y s t e m c o n t r o l s t h e l i g h t s i n t h e r o o m v i a a d i m m e r . T h e l e g a l v a l u e s t h a t c a n t h e d i m m e r c a n a p p l y l i e b e t w e e n 0 a n d 1 0 0 0 l u x . C o n s t r a i n t s : 1 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f fi g e n v i r o n m e n t s e n d t h e d i m m e r a m e s s a g e t o i p p l y a c e r t a i n v a l u e , t h e n e v e n t u a l l y E h ? d i m m e r s h o u l d h a v e a p p l i e d t h i s v a l u e , i f t h e v a l u e w a s l e g a l . 2 ) G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h e d i m m e r v a l u e i s n e g a t i v e . 3 ) G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h e d i m m e r v a l u e i s g r e a t e r t h a n 1 0 0 0 q u . F i g u r e D . 3 : I n c r e m e n t 3 . S e t d i m m e r v a l u e o f t h e A L C S I n c r e m e n t n u m b e r : 4 I n c r e m e n t n a m e : S e t d e s i r e d b r i g h t n e s s C r o s s r e f e r e n c e s : R 1 S u f fi c i e n t b r i g h t n e s s O A p a t t e r n s : D e s c r i p t i o n : T h e u s e r c a n s e t t h e d e s i r e d b r i g h t n e s s l e v e l t h r o u g h t h e u s e r i n t e r f a c e o f t h e s y s t e m . T h e d e s i r e d b r i g h t n e s s v a l u e i s t h e l e v e l o f b r i g h t - n e s s t h e A L C S s h o u l d m a i n t a i n i n a n o c c u p i e d r o o m . C o n s t r a i n t s : 1 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a d e s i r e d b r i g h t n e s s i s r e a d f r o m t h e u s e r i n t e r f a c e , t h e n e v e n t u a l l y t h e d e s i r e d b r i g h t n e s s v a l u e o f t h e u s e r i n t e r f a c e a n d t h e d e s i r e d b r i g h t n e s s v a l u e u s e d b y t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t i s e q u a l . F i g u r e D . 4 : I n c r e m e n t 4 . S e t d e s i r e d b r i g h t n e s s o f t h e A L C S 3 6 0 I n c r e m e n t n u m b e r : 5 I n c r e m e n t n a m e : D i s p l a y s t a t u s i n f o r m a t i o n C r o s s r e f e r e n c e s : R 3 M a n u a l s e r v i c e , R 4 R e l i a b i l i t y 0 A p a t t e r n s : D e s c r i p t i o n : T h e A L C S d i s p l a y c u r r e n t s t a t u s i n f o r m a t i o n t o t h e u s e r . T h e s t a t u s d i s p l a y e d i s i n d i c a t e d b y a n i n t e g e r v a r i a b l e , w h i c h m a y h a v e o n e o f t h e f o l l o w i n g v a l u e s : 0 = u n s p e c i fi e d , 1 = a u - t o m a t i c m o d e l , 2 2 m a n u a l m o d e l , 3 = f a i l s a f e m o d e C o n s t r a i n t s : 1 ) G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h e w a r n i n g l e v e l i s a n y o t h e r t h a n a l e g a l v a l u e , w h i c h i s e i t h e r 0 f o r u n s p e c i f i e d , 1 f o r a u t o m a t i c m o d e . 2 f o r m a n u a l m o d e , 3 f o r f a i l s a f e m o d e . F i g u r e D . 5 : I n c r e m e n t 5 . D i s p l a y s t a t u s i n f o r m a t i o n o f t h e A L C S I n c r e m e n t n u m b e r : 8 I n c r e m e n t n a m e : D e t e c t f a u l t s C r o s s r e f e r e n c e s : R 3 M a n u a l s e r v i c e 0 A p a t t e r n s : D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t - t e r n D e s c r i p t i o n : T h e A L C S c o n t i n u o u s l y m o n i t o r s t h e s y s t e m f o r t h e o c c u r r e n c e o f f a u l t s . I f a f a u l t i s d e - t e c t e d , t h e n t h e f a u l t i s r e p o r t e d t o t h e l o c a l f a u l t h a n d l e r . C o n s t r a i n t s : 1 ) I n t h e p r e s e n c e o f a f a u l t , e v e n t u a l l y t h e f a u l t i s r e p o r t e d t o t h e l o c a l f a u l t h a n d l e r . F i g u r e D . 6 : I n c r e m e n t 8 . D e t e c t f a u l t s o f t h e A L C S 3 6 1 I n c r e m e n t n u m b e r : 9 I n c r e m e n t n a m e : F a i l s a f e m o d e C r o s s r e f e r e n c e s : R 4 R e l i a b i l i t y 0 A p a t t e r n s : D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) , F a u l t H a n d l e r ( 3 4 1 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s D e s c r i p t i o n : W h e n a f a u l t h a s b e e n d e t e c t e d , t h e s y s t e m s h u t s o f f t h e d i m m e r a n d e n t e r s t h e p o w e r o f f s t a t e . C o n s t r a i n t s : 1 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a _ n e m e r g e n c y s h u t d o w n i s i n i t i a t e d , t h e n e v e n - t u a l l y t h e s y s t e m i s i n t h e p o w e r o f f s t a t e . 2 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f 3 s h u t d o w n i s i n i t i a t e d , t h e n e v e n t u a l l y t h _ e d i m m e r i s t u r n e d o f f . 3 ) I n t h e p r e s e n c e o f a f a u l t , e v e n t u a l l y a s h u t d o w n i s i n i t i a t e d . F i g u r e D . 7 : I n c r e m e n t 9 . F a i l s a f e m o d e o f t h e A L C S 3 6 2 D . 1 . 2 A L C S C o n s t r a i n t I n s t a n t i a t i o n s T h e f o l l o w i n g l i s t c o n t a i n s t h e i n s t a n t i a t i o n s o f a l l c o n s t r a i n t s o f t h e A L C S c a s e s t u d y . T h e l i s t i s p r e s e n t e d i n t h e o r d e r o f t h e i n c r e m e n t s u s e d t o c o n s t r u c t t h e A L C S m o d e l . F i r s t , t h e p r o p e r t y w i t h t h e f r e e - f o r m n a t u r a l l a n g u a g e t e x t i n t h e p l a c e h o l d e r s i s g i v e n , f o l l o w e d b y i t s i n s t a n t i a t i o n i n t e r m s o f t h e U M L m o d e l . 0 I n c r e m e n t 1 . M e a s u r e b r i g h t n e s s 1 . “ G l o b a l l y , i t . i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e e n v i r o n m e n t b r i g h t n e s s v a l u e i s m e a s u r e d , t h e n e v e n t u a l l y t h e e n v i r o n m e n t b r i g h t n e s s v a l u e a n d t h e v a l u e m e a s u r e d b y t h e b r i g h t n e s s s e n s o r a r e e q u a l . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a l l ( E n v i r o n m e n t . g e t B r i g h t n e s s V a l u e ( ) ) , t h e n e v e n t u a l l y ( E n v i r o n m e n t . t o t a l B r i g h t n e s s V a l u e = B r i g h t n e s s S e n s o r . c o r r e c t e d B r i g h t n e s s V a l u e ) V E n v i r o n m e n t . t o t a l B r i g h t n e s s V a l u e ) 1 0 0 0 . ” 2 . “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h e m e a s u r e d b r i g h t n e s s v a l u e i s n e g a t i v e . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t B r i g h t n e s s S e n s o r . c o r r e c t e d B r i g h t n e s s V a l u e < O . ” 3 . “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h e m e a s u r e d b r i g h t n e s s v a l u e e x c e e d s 1 0 0 0 q u . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t B r i g h t n e s s S e n s o r . c o r r e c t e d B r i g h t n e s s V a l u e > 1 0 0 0 F 3 6 3 o I n c r e m e n t 2 . D e t e c t m o t i o n 1 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e m o t i o n v a l u e i s m e a s u r e d , t h e n e v e n t u a l l y t h e m o t i o n v a l u e m e a s u r e d b y t h e s e n s o r a n d t h e m o t i o n v a l u e o f t h e e n v i r o n m e n t i s e q u a l . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a l l ( E n v i r o n m e n t . g e t M o t i o n V a l u e ( ) ) , t h e n e v e n t u a l l y E n v i r o n m e n t . m o t i o n V a l u e = M o t i o n S e n s o r . m o t i o n V a l u e ? ’ 3 6 4 o I n c r e m e n t 3 . S e t d i m m e r v a l u e 1 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e e n v i r o n m e n t s e n d t h e d i m m e r a m e s s a g e t o a p p l y a c e r t a i n v a l u e , t h e n e v e n t u a l l y t h e d i m m e r s h o u l d h a v e a p p l i e d t h i s v a l u e , i f t h e v a l u e w a s l e g a l . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a 1 1 ( D i m m e r . s e t D i m m e r V a l u e ( t e m p D i m m e r V a l u e ) ) / \ C o m p u t i n g C o m p o n e n t . . c o m p u t e d D i m m e r V a l u e > = O / \ C o m p u t i n g C o m p o n e n t . c o m p u t e d D i m m e r V a l u e < = 1 0 0 0 , t h e n e v e n t u a l l y C o m p u t i n g C o m p o n e n t . c o m p u t e d D i m m e r V a l u e = D i m m e r . d i m m e r V a l u e f ’ 2 . “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h e d i m m e r v a l u e i s n e g a t i v e . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t D i m m e r . d i m m e r V a 1 u e < O . ” 3 . “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h e d i m m e r v a l u e i s g r e a t e r t h a n 1 0 0 0 l u x . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t D i m m e r . d i m m e r V a 1 u e > 1 0 0 0 . ” o I n c r e m e n t 4 . S e t d e s i r e d b r i g h t n e s s 1 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a d e s i r e d b r i g h t n e s s i s r e a d f r o m t h e u s e r i n t e r f a c e , t h e n e v e n t u a l l y t h e d e s i r e d b r i g h t n e s s v a l u e o f t h e u s e r i n t e r f a c e ' 9 7 a n d t h e d e s i r e d b r i g h t n e s s v a l u e u s e d b y t h e c o m p u t i n g c o m p o n e n t i s e q u a i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a 1 1 ( U s e r I n t e r f a c e . g e t D e s i r e d B r i g h t n e s s V a l u e ( ) ) , t h e n e v e n t u a l l y U s e r l n t e r f a c e . d e s i r e d B r i g h t n e s s V a l u e = C o m p u t i n g C o m p o n e n t . d e s i r e d B r i g h t n e s s V a l u e f ’ 3 6 6 o I n c r e m e n t 5 . D i s p l a y s t a t u s i n f o r m a t i o n 1 . “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h e w a r n i n g l e v e l i s a n y o t h e r t h a n a l e g a l v a l u e , w h i c h i s e i t h e r 0 f o r u n s p e c i f i e d , 1 f o r a u t o m a t i c m o d e , 2 f o r m a n u a l m o d e , 3 f o r f a i l s a f e m o d e . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t U s e r l n t e r f a c e . w a r n i n g L e v e 1 < O l U s e r I n t e r f a c e . w a r n i n g L e v e 1 > 3 . ” 3 6 7 o I n c r e m e n t 6 . A u t o m a t i c c o n t r o l 1 . “ I n t h e a b s e n c e o f a f a u l t , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e a u t o m a t i c m o d e i s a c t i v e a n d u s e r p r e s e n c e i s d e t e c t e d , t h e n e v e n t u a l l y t h e b r i g h t n e s s i s r e g u l a t e d , o r t h e a m b i e n t b r i g h t n e s s e x c e e d s t h e d e s i r e d b r i g h t n e s s v a l u e a n d t h e d i m m e r i s t u r n e d o f f . ” i n s t a n t i a t e d a s “ I n t h e a b s e n c e o f - S Y S T E M C L A S S - . f a u 1 t = 1 , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f C o m p u t i n g C o m p o n e n t . a u t o m a t i c M o d e = 1 / \ C o m p u t i n g C o m p o n e n t . m o t i o n V a l u e = 1 , t h e n e v e n t u a l l y ( E n v i r o n m e n t . t o t a l B r i g h t n e s s V a l u e = U s e r I n t e r f a c e . d e s i r e d B r i g h t n e s s V a l u e ) V ( E n v i r o n m e n t . t o t a l B r i g h t n e s s V a l u e > U s e r I n t e r f a c e . d e s i r e d B r i g h t n e s s V a l u e A D i m m e r . d i m m e r V a 1 u e = O ) . ” “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e s y s t e m i s i n a u t o m a t i c m o d e , t h e n e v e n t u a l l y t h e w a r n i n g l e v e l i s s e t a c c o r d i n g l y . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f e n t e r ( C o m p u t i n g C o m p o n e n t : N o r m a l B e h a v i o r z A u t o m a t i c : I d l e ) , t h e n e v e n t u a l l y U s e r I n t e r f a c e . w a r n i n g L e v e 1 = 1 ” “ I n t h e a b s e n c e o f a f a u l t , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a l l s e n s o r s a n d a c t u a t o r s a r e o p e r a t i o n a l , t h e n e v e n t u a l l y t h e s y s t e m i n i t i a l i z e s s u c c e s s f u l l y . ” i n s t a n t i a t e d a s “ I n t h e a b s e n c e o f _ S Y S T E M C L A S S _ . f a u 1 t = 1 , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f B i g h t n e s s S e n s o r . o p e r a t i o n a l S t a t e = 1 / \ D i m m e r . o p e r a t i o n a l S t a t e = 1 / \ M o t i o n S e n s o r . o p e r a t i o n a l S t a t e = 1 , t h e n e v e n t u a l l y C o m p u t i n g C o m p o n e n t . i n i t i a l i z e d = 1 ” 3 6 8 4 . “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h e i n i t i a l i z a t i o n h a s f a i l e d a n d a u t o m a t i c m o d e i s e n t e r e d . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t C o m p u t i n g C o m p o n e n t . i n i t i a l i z e d = 0 / \ ( C o m p u t i n g C o m p o n e n t . a u t o m a t i c M o d e = 1 V C o m p u t i n g C o m p o n e n t . m a n u a l M o d e = 1 ) . ” 5 . “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t a n y s e n s o r o r a c t u a t o r i s n o t o p e r a t i o n a l , b u t t h e i n i t i a l i z a t i o n s u c c e e d s . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t ( B r i g h t n e s s S e n s o r . o p e r a t i o n a l S t a t e = 0 V D i m m e r . o p e r a t i o n a l S t a t e = O V M o t i o n S e n s o r . o p e r a t i o n a 1 S t a t e = 0 ) / \ C o m p u t i n g C o m p o n e n t . i n i t i a l i z e d = 1 . ” 3 6 9 o I n c r e m e n t 7 . M a n u a l c o n t r o l 1 . “ I n t h e a b s e n c e o f a f a u l t , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f m a n u a l c o n t r o l i s a c t i v a t e d , t h e n e v e n t u a l l y t h e d i m m e r s e t t o i t s m a x i m u m v a l u e . ” i n s t a n t i a t e d a s “ I n t h e a b s e n c e o f _ S Y S T E M C L A S S _ . f a u 1 t = 1 , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f C o m p u t i n g C o m p o n e n t . m a n u a l M o d e = 1 , t h e n e v e n t u a l l y D i m m e r . d i m m e r V a l u e = 1 0 0 0 . ” 2 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e s y s t e m i s i n m a n u a l m o d e , t h e n e v e n t u a l l y t h e w a r n i n g l e v e l i s s e t a c c o r d i n g l y . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f e n t e r ( C o m p u t i n g C o m p o n e n t : N o r m a l B e h a v i o r z M a n u a l : I d l e ) , t h e n e v e n t u a l l y U s e r I n t e r f a c e . w a r n i n g L e v e l = 2 3 ’ 3 . “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h e s y s t e m i s i n d i c a t i n g b e i n g i n m a n u a l a n d a u t o m a t i c m o d e s i m u l t a n e o u s l y . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t C o m p u t i n g C o m p o n e n t . a u t o m a t i c M o d e = 1 A C o m p u t i n g C o m p o n e n t . m a n u a l M o d e = 1 3 ’ 3 7 0 o I n c r e m e n t 8 . D e t e c t f a u l t s 1 . “ I n t h e p r e s e n c e o f a f a u l t , e v e n t u a l l y t h e f a u l t i s r e p o r t e d t o t h e l o c a l f a u l t h a n d l e r . ” i n s t a n t i a t e d a s “ I n t h e p r e s e n c e o f _ S Y S T E M C L A S S - . f a u 1 t = 1 , e v e n t u a l l y c a 1 1 ( L o c a 1 F a u l t H a n d l e r . f a u 1 t 0 c c u r r e d ( ) ) ” 3 7 1 o I n c r e m e n t 9 . F a i l s a f e m o d e 1 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a n e m e r g e n c y s h u t d o w n i s i n i t i a t e d , t h e n e v e n t u a l l y t h e s y s t e m i s i n t h e p o w e r o f f s t a t e . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a 1 1 ( C o m p u t i n g C o m p o n e n t . s h u t d o w n E S O ) , t h e n e v e n t u a l l y e n t e r ( C o m p u t i n g C o m p o n e n t : P o w e r O f f ) . ” 2 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a s h u t d o w n i s i n i t i a t e d , t h e n e v e n t u a l l y t h e d i m m e r i s t u r n e d o f . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a l l ( C o m p u t i n g C o m p o n e n t . s h u t d o w n E S ( ) ) , t h e n e v e n t u a l l y D i m m e r . d i m m e r V a l u e = O . ” 3 . “ I n t h e p r e s e n c e o f a f a u l t , e v e n t u a l l y a s h u t d o w n i s i n i t i a t e d . ” i n s t a n t i a t e d a s “ I n t h e p r e s e n c e o f _ S Y S T E M C L A S S - . f a u 1 t = 1 , e v e n t u a l l y c a l l ( C o m p u t i n g C o m p o n e n t . s h u t d o w n E S O ) . ” 3 7 2 D . 2 D C S C a s e S t u d y T h i s s e c t i o n c o n t a i n s t h e c o m p l e t e s e t o f i n c r e m e n t d e s c r i p t i o n o f t h e D C S c a s e s t u d y . I n a d d i t i o n , t h i s s e c t i o n d e s c r i b e s h o w t h e c o n s t r a i n t s i n t h e i n c r e m e n t s o f t h e D C S c a s e s t u d y w e r e i n s t a n t i a t e d . D . 2 . 1 D C S I n c r e m e n t D e s c r i p t i o n s T h e f o l l o w i n g i s t h e c o m p l e t e s e t o f i n c r e m e n t d e s c r i p t i o n s f o r t h e D C S c a s e s t u d y : I n c r e m e n t n u m b e r : 1 I n c r e m e n t n a m e : M o n i t o r k e y c y l i n d e r s C r o s s r e f e r e n c e s : R 1 D o o r l o c k i n g 0 A p a t t e r n s : C o n t r o l l e r D e c o m p o s e ( 3 1 3 ) , A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s D e s c r i p t i o n : A k e y c a n b e u s e d t o l o c k a n d u n l o c k t h e c a r . S e n s o r s a r e m o d e l e d t h a t m o n i t o r t h e k e y c y l i n - d e r s i n e a c h d o o r i n t h i s i n c r e m e n t . C o n s t r a i n t s : . , , 1 ) G l o b a l l y , 1 t 1 8 n e v e r t h e c a s e t h a t t h e d r i v e r k e y s t a t u s i s i n v a l i d . 2 ) G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h _ e p a s s e n g e r k e y s t a t u s i s i n v a l i d . 3 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h _ e d r i v e r - s i d e k e y s e n s o r i s q u e r i e d , t h e n t h _ e d r i v e r - s i d e c o n t r o l l e r r e c e i v e s t h e v a l u e a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . 4 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t _ h _ e p a s s e n g e r - s i d e k e y s e n s o r i s q u e r i e d , t h e n t h _ e p a s s e n g e r - s i d e c o n t r o l u n i t r e c e i v e s t h e v a l u e a f t e r a t m o s t _ 0 _ t i m e u n i t ( s ) . F i g u r e D . 8 : I n c r e m e n t 1 . M o n i t o r k e y c y l i n d e r s o f t h e D C S 3 7 3 I n c r e m e n t n u m b e r : 2 I n c r e m e n t n a m e : M o n i t o r d o o r s t a t u s C r o s s r e f e r e n c e s : R 3 I n t e r i o r l i g h t i n g 0 A p a t t e r n s : A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n D e s c r i p t i o n : T h e s y s t e m n e e d s t o a c t i v a t e t h e i n t e r i o r l i g h t s o f t h e c a r i f a d o o r i s o p e n e d . I n t h i s i n c r e m e n t , s e n s o r a r e m o d e l e d t h a t m o n i t o r t h e s t a t u s o f t h e d r i v e r d o o r a n d t h e p a s s e n g e r d o o r . C o n s t r a i n t s : 1 ) G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h e d r i v e r d o o r s t a t u s i s i n v a l i d . 2 ) G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h p a s s e n g e r d o o r s t a t u s i s i n v a l i d . 3 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h _ e d r i v e r d o o r s t a t u s i s r e q u e s t e d , t h e n m g d r i v e r - s i d e c o n t r o l l e r r e c e i v e s t h e v a l u e a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . 4 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e p a s s e n g e r d o o r v a l u e i s r e q u e s t e d , t h e n t h _ e p a s s e n g e r - s i d e c o n t r o l l e r r e c e i v e s t h e v a l u e a f - t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . F i g u r e D . 9 : I n c r e m e n t 2 . M o n i t o r d o o r s t a t u s o f t h e D C S 3 7 4 I n c r e m e n t n u m b e r : 3 I n c r e m e n t n a m e : M o n i t o r d o o r l o c k b u t t o n s C r o s s r e f e r e n c e s : R 1 D o o r l o c k i n g 0 A p a t t e r n s : A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n D e s c r i p t i o n : T w o b u t t o n s c a n b e f o u n d o n t h e i n s i d e o f t h e c a r t o l o c k a n d u n l o c k t h e d o o r s . T h e s e n s o r s r e a d i n g t h e v a l u e s o f t h e s e b u t t o n s a r e r e a l i z e d i n t h i s i n c r e m e n t . C o n s t r a i n t s : 1 ) G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h e d r i v e r l o c k b u t t o n v a l u e i s i n v a l i d . 2 ) G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h _ e p a s s e n g e r l o c k b u t t o n v a l u e i s i n v a l i d . 3 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f m l o c k b u t t o n v a l u e i s r e q u e s t e d , t h e n 1 ' 5 d r i v e r - s i d e c o n t r o l l e r w i l l r e c e i v e t h e v a l u e a f - t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . 4 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h _ e p a s s e n g e r l o c k b u t t o n v a l u e i s r e a d , t h e n t h _ e p a s s e n g e r - s i d e c o n t r o l l e r w i l l r e c e i v e t h e v a l u e a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . F i g u r e D . 1 0 : I n c r e m e n t 3 . M o n i t o r d o o r l o c k b u t t o n s o f t h e D C S I n c r e m e n t n u m b e r : 4 I n c r e m e n t n a m e : M o n i t o r i g n i t i o n s t a t u s C r o s s r e f e r e n c e s : R 3 I n t e r i o r l i g h t i n g 0 A p a t t e r n s : A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n D e s c r i p t i o n : T h e i g n i t i o n s t a t u s o f t h e c a r d e t e r m i n e s t h e a m o u n t o f t i m e t h e i n t e r i o r l i g h t i s a c t i v e a f t e r t h e d o o r s h a v e b e e n c l o s e d . I f t h e d o o r s a r e c l o s e d a n d t h e i g n i t i o n i s a c t i v a t e d , t h e n t h e i n t e r i o r l i g h t i s t u r n e d o f f i m m e d i a t e l y . T h i s i n c r e m e n t r e a l i z e s a s e n s o r r e a d i n g t h i s v a l u e . C o n s t r a i n t s : . , , , . 1 ) G l o b a l l y , i t 1 8 n e v e r t h e c a s e t h a t t h e I g n i t i o n v a l u e i s i n v a l i d . 2 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f E i g n i t i o n s t a t u s i s c h e c k e d , t h e n t h e i n t e r i o r l i g h t c o n t r o l l e r r e c e i v e s t h e s t a t u s a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . F i g u r e D . 1 1 : I n c r e m e n t 4 . M o n i t o r i g n i t i o n s t a t u s o f t h e D C S I n c r e m e n t n u m b e r : 5 I n c r e m e n t n a m e : M o n i t o r w i n d o w b u t t o n s C r o s s r e f e r e n c e s : R 2 W i n d o w m o t i o n 0 A p a t t e r n s : A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n D e s c r i p t i o n : S e v e r a l b u t t o n s e x i s t i n t h e c a r t o l o w e r a n d r a i s e t h e w i n d o w s . O n t h e d r i v e r - s i d e , b u t t o n s f o r c o n t r o l l i n g t h e d r i v e r w i n d o w , a s w e l l a s t h e p a s s e n g e r w i n d o w , c a n b e f o u n d . O n t h e p a s - s e n g e r s i d e , o n l y c o n t r o l s f o r t h e p a s s e n g e r w i n - d o w c a n b e f o u n d . T h i s i n c r e m e n t m o d e l s t h e s e w i n d o w c o n t r o l s . C o n s t r a i n t s : 1 ) 2 ) 3 ) 4 ) 5 ) G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h g d r i v e r - s i d e d r i v e r w i n d o w b u t t o n s t a t u s i s i n v a l i d . G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h _ e d r i v e r - s i d e p a s s e n g e r w i n d o w b u t t o n s t a t u s i s i n v a l i d . G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h e p a s s e n g e r - s i d e p a s s e n g e r w i n d o w b u t t o n s t a t u s i s i n v a l i d . G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e d r i v e r - s i d e p a s s e n g e r w i n d o w b u t t o n i s g u e r i e d , t h e n t h e s t a t u s i s r e p o r t e d t o t h e d r i v e r - s i d e c o n t r o l l e r a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e d r i v e r - s i d e J J a s s e n g e r w i n d o w b u t t o n i s g u e r i e d , t h e n t h e s t a t u s i s r e p o r t e d t o t h e d r i v e r - s i d e c o n t r o l l e r a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f i s p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w b u t t o n i s q u e r i e d , t h e n t h e s t a t u s i s r e p o r t e d t o t h e p a s s e n g e r - s i d e c o n t r o l l e r a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . F i g u r e D . 1 2 : I n c r e m e n t 5 . M o n i t o r w i n d o w b u t t o n s o f t h e D C S 3 7 6 I n c r e m e n t n u m b e r : 6 I n c r e m e n t n a m e : S e t d o o r l o c k i n g m o t o r s C r o s s r e f e r e n c e s : R 1 D o o r l o c k i n g 0 A p a t t e r n s : A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n D e s c r i p t i o n : T w o m o t o r s , o n e i n e a c h d o o r o f t h e c a r , a r e u s e d t o l o c k a n d u n l o c k t h e d o o r s . T h e f u n c - t i o n a l i t y o f f e r e d b y t h e s e m o t o r s i s m o d e l e d i n t h i s i n c r e m e n t . C o n s t r a i n t s : 1 ) G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t _ l E d r i v e r - s i d e d o o r l o c k m o t o r v a l u e i s i n v a l i d . 2 ) G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t b s p a s s e n g e r - s i d e d o o r l o c k m o t o r v a l u e i s i n v a l i d . 3 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t £ 3 9 . u n l o c k i n g r e q u e s t i s s e n t t o t h e d r i v e r - s i d e m , t h e n t h e d r i v e r - s i d e d o o r i s u n l o c k e d a f - t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . 4 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a _ n u n l o c k i n g r e q u e s t i s s e n t t o t h e p a s s e n g e r - s i d e m , t h e n t h e p a s s e n g e r - s i d e d o o r i s u n l o c k e d a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . F i g u r e D . 1 3 : I n c r e m e n t 6 . S e t d o o r l o c k i n g m o t o r s o f t h e D C S 3 7 7 I n c r e m e n t n u m b e r : 7 I n c r e m e n t n a m e : S e t w i n d o w m o t o r s C r o s s r e f e r e n c e s : R 2 W i n d o w m o t i o n 0 A p a t t e r n s : A c t u a t o r - S e n s o r ( 2 8 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n D e s c r i p t i o n : T h i s i n c r e m e n t m o d e l s t h e w i n d o w m o t o r s t h a t a r e r e s p o n s i b l e f o r r a i s i n g a n d l o w e r i n g t h e w i n - d o w s o f a c a r . C o n s t r a i n t s : 1 ) 2 ) 3 ) 4 ) 5 ) G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t 9 3 d r i v e r - s i d e w i n d o w m o t o r v a l u e i s i n v a l i d . G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w m o t o r v a l u e i s i n v a l i d . I n t h e a b s e n c e o f a d r i v e r - s i d e w i n d o w m o t o r d e f e c t , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a c l o s i n g r e q u e s t i s s e n t t o t h e d r i v e r - s i d e w i n d o w , t h e n t h e d r i v e r - s i d e w i n d o w i s c l o s e d a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . I n t h e a b s e n c e o f a p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w m o t o r d e f e c t , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f _ a _ c l o s i n g r e q u e s t i s s e n t t o t h e p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w , t h e n t h e p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w i s c l o s e d a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . I n t h e a b s e n c e o f a d r i v e r - s i d e w i n d o w m o t o r d e f e c t , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a n o p e n i n g r e q u e s t i s s e n t t o t h e d r i v e r - s i d e w i n d o w , t h e n t h e d r i v e r - s i d e w i n d o w i s o p e n a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . I n t h e a b s e n c e o f a j a s s e n g e r - s i d e w i n d o w m o t o r d e f e c t , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a _ n o p e n i n g r e q u e s t i s s e n t t o t h e p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w , t h e n t h e p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w i s 9 9 3 g a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . F i g u r e D . 1 4 : I n c r e m e n t 7 . S e t w i n d o w m o t o r s o f t h e D C S 3 7 8 I n c r e m e n t n u m b e r : A . 8 . I n c r e m e n t n a m e : L o c k / u n l o c k l o c a l d o o r s C r o s s r e f e r e n c e s : R 1 D o o r l o c k i n g 0 A p a t t e r n s : C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n D e s c r i p t i o n : I n t h i s i n c r e m e n t , t h e c o n t r o l l e r f u n c t i o n a l i t y t h a t l o c k s a n d u n l o c k s t h e d o o r s i s r e a l i z e d . E a c h c o n t r o l l e r q u e r i e s i t s r e s p e c t i v e l o c k b u t - t o n a n d d o o r k e y c y l i n d e r s e n s o r s , a n d l o c k s o r u n l o c k s i t s r e s p e c t i v e d o o r u s i n g t h e d o o r l o c k - i n g m o t o r s . D o o r u n l o c k i n g n e e d s t o h a v e p r i - o r i t y o v e r d o o r l o c k i n g , s o t h a t p e o p l e a r e n o t p r e v e n t e d f r o m e x i t i n g t h e c a r i n e m e r g e n c y s i t - u a t i o n s . ' C o n s t r a i n t s : , . _ 1 ) G l o b a l l y , i t I S a l w a y s t h e c a s e t h a t I f o n l y l o c k i n g i s r e q u e s t e d a t t h e d r i v e r - s i d e c o n t r o l l e r , t h e n t h e d r i v e r d o o r i s l o c k e d a f - t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . 2 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f o _ n | y l o c k i n g i s r e q u e s t e d a t t h e p a s s e n g e r - s i d e c o n t r o l l e r , t h e n t h e p a s s e n g e r d o o r i s l o c k e d a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . 3 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f u n l o c k i n g i s r e q u e s t e d a t t h e d r i v e r - s i d e c o n t r o l l e r , t h e n t h e d r i v e r d o o r i s u n l o c k e d a f - t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . 4 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f u n l o c k i n g i s r e q u e s t e d a t t h e p a s s e n g e r - s i d e c o n t r o l l e r , t h e n t h e p a s s e n g e r d o o r i s u n l o c k e d a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . 5 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t Q 1 3 d r i v e r - s i d e k e y s e n s o r i s q u e r i e d a t l e a s t e v - e r y 1 t i m e u n i t ( s ) . 6 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t t h _ e p a s s e n g e r - s i d e k e y s e n s o r i s q u e r i e d a t l e a s t e v e r y _ 1 t i m e u n i t ( s ) . 7 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t 9 3 d r i v e r - s i d e l o c k b u t t o n i s q u e r i e d a t l e a s t e v - e r y 1 t i m e u n i t ( s ) . 8 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t t h g p a s s e n g e r - s i d e l o c k b u t t o n i s q u e r i e d a t l e a s t e v e r y 1 t i m e u n i t ( s ) . F i g u r e D . 1 5 : I n c r e m e n t A . 8 . L o c k / u n l o c k l o c a l d o o r s o f t h e D C S 3 7 9 I n c r e m e n t n u m b e r : A . 9 . I n c r e m e n t n a m e : L o c k / u n l o c k r e m o t e d o o r s C r o s s r e f e r e n c e s : R 1 D o o r l o c k i n g 0 A p a t t e r n s : T a s k ( 3 5 2 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n D e s c r i p t i o n : I n a d d i t i o n t o l o c k i n g a n d u n l o c k i n g t h e l o c a l d o o r , e a c h c o n t r o l l e r s e n d s a l o c k o r u n l o c k r e - q u e s t t o t h e r e m o t e c o n t r o l l e r . U p o n r e c e i v ~ i n g t h e r e q u e s t , t h e r e m o t e c o n t r o l l e r t h e n p e r - f o r m s t h e a c t u a l a c t u a t i o n u s i n g t h e r e s p e c t i v e d o o r l o c k i n g m o t o r . C o n s t r a i n t s : . , . 1 ) G l o b a l l y , 1 t I S a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e d r i v e r - s i d e c o n t r o l l e r p r o c e s s e s a n u n l o c k r e q u e s t , t h e n a l l d o o r s a r e u n l o c k e d a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . 2 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t _ h _ e p a s s e n g e r - s i d e c o n t r o l l e r p r o c e s s e s a n u n l o c k r e q u e s t , t h e n a l l d o o r s a r e u n l o c k e d a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . 3 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f 3 c o n t r o l l e r p r o c e s s e s a l o c k i n g r e q u e s t a n d n o u n l o c k i n g r e q u e s t e x i s t s , t h e n a l l d o o r s a r e l o c k e d a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . F i g u r e D . 1 6 : I n c r e m e n t A . 9 . L o c k / u n l o c k r e m o t e d o o r s o f t h e D C S 3 8 0 I n c r e m e n t n u m b e r : B . 8 . I n c r e m e n t n a m e : L o w e r / r a i s e l o c a l w i n d o w s C r o s s r e f e r e n c e s : R 1 D o o r l o c k i n g O A p a t t e r n s : C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n D e s c r i p t i o n : U s i n g t h e w i n d o w c o n t r o l b u t t o n s , t h e u s e r c a n r a i s e a n d l o w e r t h e w i n d o w s . E a c h c o n t r o l l e r q u e r i e s t h e b u t t o n s l o c a t e d i n i t s d o o r a n d a l s o c o n t r o l s t h e w i n d o w l o c a t e d t h e r e . T h e b e h a v - i o r o f q u e r y i n g t h e b u t t o n s a n d l o w e r i n g o r r a i s - i n g t h e w i n d o w s l o c a l t o a c o n t r o l l e r i s m o d e l e d i n t h i s i n c r e m e n t . C o n s t r a i n t s : . . 1 ) G l o b a l l y , i t I S a l w a y s t h e c a s e t h a t t h _ e d r i v e r - s i d e d r i v e r w i n d o w b u t t o n i s q u e r i e d a t l e a s t e v e r y 1 t i m e u n i t ( s ) . 2 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t E h _ e p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w b u t t o n i s q u e r i e d a t l e a s t e v e r y 1 t i m e u n i t ( s ) . 3 ) I n t h e a b s e n c e o f a d r i v e r - s i d e w i n d o w m o t o r f a i l u r e , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h _ e d r i v e r - s i d e d r i v e r w i n d o w b u t t o n i s p u s h e d u p , t h e n t h e d r i v e r - s i d e w i n d o w i s c l o s e d a f t e r a t m o s t 1 t i m e u n i t ( s ) . 4 ) I n t h e a b s e n c e o f a p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w m o t o r f a i l u r e , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t E t h e p a s s e n g e r - s i d e p a s s e n g e r w i n d o w b u t t o n i s p u s h e d d o w n , t h e n t h e p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w i s o p e n a f t e r a t m o s t 1 t i m e u n i t ( s ) . 5 ) I n t h e a b s e n c e o f a d r i v e r - s i d e w i n d o w m o t o r f a i l u r e , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e d r i v e r - s i d e d r i v e r w i n d o w b u t t o n i s p u s h e d d o w n , t h e n t h e d r i v e r w i n d o w i s o p e n a f t e r a t m o s t 1 t i m e u n i t ( s ) . 6 ) I n t h e a b s e n c e o f a p a s s e n g e r — s i d e w i n d o w m o t o r f a i l u r e , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e p a s s e n g e r s i d e b u t t o n i s p u s h e d u p , t h e n t _ h g p a s s e n g e r w i n d o w i s c l o s e d a f t e r a t m o s t 1 t i m e u n i t ( s ) . F i g u r e D . 1 7 : I n c r e m e n t 3 . 8 . L o w e r / r a i s e l o c a l w i n d o w s o f t h e D C S 3 8 1 I n c r e m e n t n u m b e r : B . 9 . I n c r e m e n t n a m e : L o w e r / r a i s e r e m o t e w i n d o w C r o s s r e f e r e n c e s : R 2 W i n d o w m o t i o n 0 A p a t t e r n s : T a s k ( 3 5 2 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n D e s c r i p t i o n : I n a d d i t i o n t o c o n t r o l l i n g t h e d r i v e r w i n d o w , t h e d r i v e r o f t h e c a r m a y a l s o r a i s e a n d l o w e r t h e w i n d o w o n t h e p a s s e n g e r s i d e . T h e d r i v e r — s i d e c o n t r o l l e r m o n i t o r s 3 w i n d o w c o n t r o l b u t - t o n i n t h e d r i v e r d o o r c o n t r o l l i n g t h e p a s s e n - g e r w i n d o w . I f t h e d r i v e r - s i d e c o n t r o l l e r d e t e c t s t h a t t h e d r i v e r w a n t s t o r a i s e o r l o w e r t h e p a s - s e n g e r w i n d o w , t h e n i t s e n d s a r e q u e s t t o t h e p a s s e n g e r - s i d e c o n t r o l l e r . T h e p a s s e n g e r - s i d e c o n t r o l l e r t h e n p e r f o r m s t h e a c t u a t i o n . C o n s t r a i n t s : . . 1 ) G l o b a l l y , i t I S a l w a y s t h e c a s e t h a t t h _ e d r i v e r - s i d e p a s s e n g e r w i n d o w b u t t o n i s q u e r i e d a t l e a s t e v e r y 1 t i m e u n i t ( s ) . 2 ) I n t h e a b s e n c e o f a p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w m o t o r f a i l u r e , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f E . d r i v e r - s i d e p a s s e n g e r w i n d o w b u t t o n i s p u s h e d p p , t h e n t h e p a s s e n g e r w i n d o w i s c l o s e d a f t e r a t m o s t 1 t i m e u n i t ( s ) . 3 ) I n t h e a b s e n c e o f a p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w m o t o r f a i l u r e , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e d r i v e r - s i d e p a s s e n g e r w i n d o w b u t t o n i s p u s h e d d o w n , t h e n t h e p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w i s l o w e r e d a f t e r a t m o s t 1 t i m e u n i t ( s ) . F i g u r e D . 1 8 : I n c r e m e n t 8 9 L o w e r / r a i s e r e m o t e w i n d o w o f t h e D C S 3 8 2 I n c r e m e n t n u m b e r : B . 1 0 . I n c r e m e n t n a m e : D e t e c t a n d c o r r e c t w i n d o w p r o b l e m C r o s s r e f e r e n c e s : R 2 W i n d o w m o t i o n 0 A p a t t e r n s : D e t e c t o r - C o r r e c t o r ( 3 3 1 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t - t e r n D e s c r i p t i o n : F o r s a f e t y r e a s o n s , t h e s y s t e m n e e d s t o m o n i t o r t h e w i n d o w m o t o r s f o r f a i l u r e . A m o t o r i s c o n - s i d e r e d a s f a i l e d i f t h e m o t o r i s c o n t i n u o u s l y a c - t i v e f o r t h r e e t i m e u n i t s w i t h o u t b e c o m i n g i d l e a g a i n , e . 9 . , b e c a u s e t h e w i n d o w i s f u l l y r a i s e d o r l o w e r e d . C o n s t r a i n t s : . , . 1 ) I n t h e p r e s e n c e o f a d r i v e r - S i d e W i n d o w m o t o r d e f e c t , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e d r i v e r - s i d e w i n d o w m o t o r i s a c t i v a t e d , t h e n t h e c o r r e s p o n d i n g w i n d o w m o t o r f a i l u r e c o r r e c t o r i s n o t i f i e d a f t e r a t m o s t 3 t i m e u n i t ( s ) . 2 ) I n t h e p r e s e n c e o f a p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w m o t o r d e f e c t , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w m o t o r i s a c t i v a t e d , t h e n t h e c o r r e s p o n d i n g w i n d o w m o t o r f a i l u r e c o r r e c t o r i s n o t i f i e d a f t e r a t m o s t 3 t i m e u n i t ( s ) . 3 ) I n t h e p r e s e n c e o f a d r i v e r - s i d e w i n d o w m o t o r d e f e c t , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e f a i l u r e i s r e p o r t e d t o t h e d r i v e r - s i d e w i n d o w m o t o r f a i l u r e c o r r e c t o r , t h e n t h e d r i v e r - s i d e w i n d o w m o t o r i s s t o p p e d a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . 4 ) I n t h e p r e s e n c e o f a p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w m o t o r d e f e c t , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e f a i l u r e i s r e p o r t e d t o t h e p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w m o t o r f a i l u r e c o r r e c t o r , t h e n t h _ e p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w m o t o r i s s t o p p e d a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . F i g u r e D . 1 9 : I n c r e m e n t B . 1 0 . D e t e c t a n d c o r r e c t w i n d o w p r o b l e m o f t h e D C S 3 8 3 I n c r e m e n t n u m b e r : C . 8 . I n c r e m e n t n a m e : R e p o r t O p e n / c l o s e d d o o r C r o s s r e f e r e n c e s : R 3 I n t e r i o r l i g h t i n g 0 A p a t t e r n s : C o m p u t i n g C o m p o n e n t ( 3 0 3 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n D e s c r i p t i o n : I n g e n e r a l , t h e i n t e r i o r l i g h t i s t u r n e d o n w h e n t h e c a r d o o r i s o p e n e d a n d m a y s t a y a c t i v e f o r a p e r i o d o f t i m e w h e n t h e d o o r s a r e c l o s e d . I n o r - d e r f o r t h e i n t e r i o r l i g h t c o n t r o l l e r t o d e t e r m i n e w h e t h e r t h e c a r d o o r s a r e o p e n o r c l o s e d , t h i s i n c r e m e n t a d d s t h e f u n c t i o n a l i t y t o t h e d o o r c o n t r o l l e r s t o r e p o r t t h e c u r r e n t s t a t u s o f t h e d o o r t o t h e i n t e r i o r l i g h t c o n t r o l l e r . C o n s t r a i n t s : , . , 1 ) G l o b a l l y , 1 t I S a l w a y s t h e c a s e t h a t t h e d r i v e r d o o r s t a t u s i s c h e c k e d a t l e a s t e v e r y 1 t i m e u n i t ( s ) . 2 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t t h e ; p a s s e n g e r d o o r s t a t u s i s c h e c k e d a t l e a s t e v - e r y 1 t i m e u n i t ( s ) . 3 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a n o p e n d o o r s t a t u s i s r e p o r t e d t o t h e d r i v e r — s i d e d o o r c o n t r o l l e r , t h e n a n o p e n d r i v e r d o o r i s r e p o r t e d t o t h e i n t e r i o r l i g h t c o n t r o l l e r a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . 4 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a c l o s e d d o o r s t a t u s i s r e p o r t e d t o t h e d r i v e r - s i d e d o o r c o n t r o l l e r , t h e n a c l o s e d d r i v e r d o o r i s r e p o r t e d t o t h e i n t e r i o r l i g h t c o n t r o l l e r a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . 5 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a n o p e n d o o r s t a t u s i s r e p o r t e d t o t h e p a s s e n g e r - s i d e d o o r c o n t r o l l e r , t h e n a n O p e n p a s s e n g e r d o o r i s r e p o r t e d t o t h e i n t e r i o r l i g h t c o n t r o l l e r a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . 6 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a c l o s e d d o o r s t a t u s i s r e p o r t e d t o t h e p a s s e n g e r - s i d e d o o r c o n t r o l l e r , t h e n a c l o s e d p a s s e n g e r d o o r i s r e p o r t e d t o t h e i n t e r i o r l i g h t c o n t r o l l e r a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . F i g u r e D . 2 0 : I n c r e m e n t C . 8 . R e p o r t o p e n / c l o s e d d o o r o f t h e D C S 3 8 4 I n c r e m e n t n u m b e r : 0 . 9 . I n c r e m e n t n a m e : A c t i v a t e i n t e r i o r l i g h t i n g C r o s s r e f e r e n c e s : R 3 I n t e r i o r l i g h t i n g 0 A p a t t e r n s : T a s k ( 3 5 2 ) o b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n D e s c r i p t i o n : T h i s i n c r e m e n t r e a l i z e s t h e c o n t r o l f u n c t i o n o f t h e i n t e r i o r l i g h t c o n t r o l l e r , w h e r e i t a c t i v a t e s a n d d e a c t i v a t e s t h e l i g h t i n t h e s y s t e m b a s e d o n t h e s t a t e s o f t h e c a r d o o r s a n d t h e i g n i t i o n . C o n s t r a i n t s : , , , 1 ) G l o b a l l y , 1 t 1 8 a l w a y s t h e c a s e t h a t i f i ? i g n i t i o n i s a c t i v a t e d , t h e n t h e i n t e r i o r l i g h t c o n t r o l l e r d e t e c t s t h e a c t i v a t i o n a f t e r a t m o s t 1 t i m e u n i t ( s ) . 2 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a l l d o o r s a r e c l o s e d w h i l e a d o o r w a s p r e v i o u s l y O p e n e d , t h e n t h e l i g h t i s t u r n e d o n o r t h e i g n i t i o n i s a c t i v e f o r a t l e a s t _ 9 _ t i m e u n i t ( s ) . 3 ) I n t h e a b s e n c e o f t h e i g n i t i o n b e i n g a c t i v a t e d , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a l l d o o r s a r e d e t e c t e d a s c l o s e d a f t e r a t l e a s t o n e h a s b e e n p r e v i o u s l y o p e n , t h e n t h e i n t e r i o r l i g h t i s t u r n e d o f f o r a n o t h e r d o o r i s o p e n e d a f t e r a t m o s t E t i m e u n i t ( s ) . 4 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e i n t e r i o r l i g h t c o n t r o l l e r h a s d e t e c t e d a n a c t i v a t e d i g n i t i o n , t h e n t h e i n t e r i o r l i g h t i s t u r n e d o f f a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . 5 ) G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t 9 1 E t h e i n t e r i o r l i g h t i s a c t i v e w h i l e t h e d o o r s a r e c l o s e d , i t l a s t s f o r l e s s t h a n 1 9 t i m e u n i t ( s ) . F i g u r e D . 2 1 : I n c r e m e n t C . 9 . A c t i v a t e i n t e r i o r l i g h t i n g o f t h e D C S D . 2 . 2 D C S C o n s t r a i n t I n s t a n t i a t i o n s T h e f o l l o w i n g l i s t c o n t a i n s t h e i n s t a n t i a t i o n s o f a l l c o n s t r a i n t s o f t h e D C S c a s e s t u d y . T h e l i s t i s p r e s e n t e d i n t h e o r d e r o f t h e i n c r e m e n t s u s e d t o c o n s t r u c t t h e D C S m o d e l . F i r s t , t h e p r o p e r t y w i t h t h e f r e e - f o r m n a t u r a l l a n g u a g e t e x t i n t h e p l a c e h o l d e r s i s g i v e n , f o l l o w e d b y i t s i n s t a n t i a t i o n i n t e r m s o f t h e U M L m o d e l . 0 I n c r e m e n t 1 . M o n i t o r k e y c y l i n d e r s 1 . “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h e d r i v e r k e y s t a t u s i s i n v a l i d . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . k e y S t a t u s < O V D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . k e y S t a t u s > 2 ” 2 . “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h e p a s s e n g e r k e y s t a t u s i s i n v a l i d . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t P a s s D o o r C o n t r o l l e r . k e y S t a t u s < 0 V P a s s D o o r C o n t r o l l e r . k e y S t a t u s > 2 3 ’ 3 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e d r i v e r - s i d e k e y s e n s o r i s q u e r i e d , t h e n t h e d r i v e r - s i d e c o n t r o l l e r r e c e i v e s t h e v a l u e a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t . i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a 1 1 ( D r i v e r D o o r K e y . g e t K e y S t a t u s ( ) ) , t h e n c a l l ( D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . s e t K e y S t a t u s ( k e y S t a t u s ) ) a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” 3 8 6 4 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e p a s s e n g e r - s i d e k e y s e n s o r i s p u e r i e d , t h e n t h e p a s s e n g e r - s i d e c o n t r o l u n i t r e c e i v e s t h e v a l u e a f t e r a t m o s t _ 0 _ t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a l l ( P a s s D o o r K e y . g e t K e y S t a t u s ( ) ) , t h e n c a l l ( P a s s D o o r C o n t r o l l e r . s e t K e y S t a t u s ( k e y S t a t u s ) ) a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” 3 8 7 o I n c r e m e n t 2 . M o n i t o r d o o r s t a t u s 1 . “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h e d r i v e r d o o r s t a t u s i s i n v a l i d . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t D r i v e r D o o r S e n s o r . d o o r S t a t u s 7 5 O A D r i v e r D o o r S e n s o r . d o o r S t a t u s 7 9 1 . ” 2 . “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h e p a s s e n g e r d o o r s t a t u s i s i n v a l i d . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t P a s s D o o r S e n s o r . d o o r S t a t u s 7 é O / \ P a s s D o o r S e n s o r . d o o r S t a t u s # 1 . ” 3 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e d r i v e r d o o r s t a t u s i s r e q u e s t e d , t h e n t h e d r i v e r - s i d e c o n t r o l l e r r e c e i v e s t h e v a l u e a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a l l ( D r i v e r D o o r S e n s o r . g e t D o o r S t a t u s ( ) ) , t h e n c a l l ( D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . s e t D o o r S t a t u s ( d o o r S t a t u s ) ) a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” 4 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e p a s s e n g e r d o o r v a l u e i s r e q u e s t e d , t h e n t h e p a s s e n g e r - s i d e c o n t r o l l e r r e c e i v e s t h e v a l u e a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a l l ( P a s s D o o r S e n s o r . g e t D o o r S t a t u s ( ) ) , t h e n c a l l ( P a s s D o o r C o n t r o l l e r . s e t D o o r S t a t u s ( d o o r S t a t u s ) ) a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” 3 8 8 B U t t O D S t a t U S D a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” o I n c r e m e n t 3 . M o n i t o r d o o r l o c k b u t t o n s 1 . “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h e d r i v e r l o c k b u t t o n v a l u e i s i n v a l i d . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . l o c k B u t t o n S t a t u s < 0 V D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . l o c k B u t t o n S t a t u s > 2 . ” 2 . “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h e p a s s e n g e r l o c k b u t t o n v a l u e i s i n v a l i d . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t P a s s D o o r C o n t r o l l e r . l o c k B u t t o n S t a t u s < 0 V P a s s D o o r C o n t r o l l e r . l o c k B u t t o n S t a t u s > 2 . ” 3 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f d r i v e r l o c k b u t t o n v a l u e i s r e q u e s t e d , t h e n t h e d r i v e r - s i d e c o n t r o l l e r w i l l r e c e i v e t h e v a l u e a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a 1 1 ( D r i v e r L o c k B u t t o n . g e t B u t t o n S t a t u s ( ) ) , t h e n c a l l ( D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . s e t L o c k B u t t o n S t a t u s ( l o c k B u t t o n S t a t u s ) ) a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” 4 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e p a s s e n g e r l o c k b u t t o n v a l u e i s r e a d , t h e n t h e p a s s e n g e r - s i d e c o n t r o l l e r w i l l r e c e i v e t h e v a l u e a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a l l ( P a s s L o c k B u t t o n . g e t B u t t o n S t a t u s ( ) ) , t h e n c a l l ( P a s s D o o r C o n t r o l l e r . s e t L o c k B u t t o n S t a t u s ( l o c k 3 8 9 o I n c r e m e n t 4 . M o n i t o r i g n i t i o n s t a t u s 1 . “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h e i g n i t i o n v a l u e i s i n v a l i d . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t I g n i t i o n S e n s o r . i g n S t a t u s 7 5 O / \ I g n i t i o n S e n s o r . i g n S t a t u s a é 1 . ” 2 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e i g n i t i o n s t a t u s i s c h e c k e d , t h e n t h _ e i n t e r i o r l i g h t c o n t r o l l e r r e c e i v e s t h e s t a t u s a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a l l ( I g n i t i o n S e n s o r . g e t I g n i t i o n S t a t u s ( ) ) , t h e n c a l l ( I n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r . s e t I g n i t i o n S t a t u s ( i g n S t a t u s ) ) a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” 3 9 0 o I n c r e m e n t 5 . M o n i t o r w i n d o w b u t t o n s 1 . “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h e d r i v e r - s i d e d r i v e r w i n d o w b u t t o n s t a t u s i s i n v a l i d . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t D r i v e r D W i n d o w B u t t o n . b u t t o n S t a t u s < ~ 1 V D r i v e r D W i n d o w B u t t o n . b u t t o n S t a t u s > 1 . ” 2 . “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h e d r i v e r - s i d e p a s s e n g e r w i n d o w b u t t o n s t a t u s i s i n v a l i d . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t D r i v e r P W i n d o w B u t t o n . b u t t o n S t a t u s < - 1 V D r i v e r P W i n d o w B u t t o n . b u t t o n S t a t u s > 1 . ” 3 . “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h e p a s s e n g e r - s i d e p a s s e n g e r w i n d o w b u t t o n s t a t u s i s i n v a l i d . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t P a s s P W i n d o w B u t t o n . b u t t o n S t a t u s < ~ 1 V P a s s P W i n d o w B u t t o n . b u t t o n S t a t u s > 1 . ” 4 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e d r i v e r - s i d e p a s s e n g e r w i n d o w b u t t o n i s q u e r i e d , t h e n t h e s t a t u s i s r e p o r t e d t o t h e d r i v e r - s i d e c o n t r o l l e r a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a l l ( D r i v e r D W i n d o w B u t t o n . g e t B u t t o n S t a t u s ( ) ) . t h e n c a l l ( D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . s e t D W i n d o w B u t t o n S t a t u s ( d W i n d o w B u t t o n S t a t u s ) ) a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” 3 9 1 5 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e d r i v e r - s i d e p a s s e n g e r w i n d o w b u t t o n i s q u e r i e d , t h e n t h e s t a t u s i s r e p o r t e d t o t h e d r i v e r - s i d e c o n t r o l l e r a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a l l ( D r i v e r P W i n d o w B u t t o n . g e t B u t t o n S t a t u s ( ) ) , t h e n c a l l ( D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . s e t P W i n d o w B u t t o n S t a t u s ( p W i n d o w B u t t o n S t a t u s ) ) a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” 6 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w b u t t o n i s q u e r i e d , t h e n t h e s t a t u s i s r e p o r t e d t o t h e p a s s e n g e r — s i d e c o n t r o l l e r a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a 1 1 ( P a s s P W i n d o w B u t t o n . g e t B u t t o n S t a t u s ( ) ) , t h e n c a l l ( P a s s D o o r C o n t r o l l e r . s e t P W i n d o w B u t t o n S t a t u s ( p W i n d o w B u t t o n S t a t u s ) ) a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” 3 9 2 “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a l l ( D r i v e r D 0 0 r L O C k - o I n c r e m e n t 6 . S e t d o o r l o c k i n g m o t o r s 1 . “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h e d r i v e r - s i d e d o o r l o c k m o t o r v a l u e i s i n v a l i d . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t D r i v e r D o o r L o c k . l o c k S t a t u s # O A D r i v e r D o o r L o c k . l o c k S t a t u s 7 5 1 . ” 2 . “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h e p a s s e n g e r - s i d e d o o r l o c k m o t o r v a l u e i s i n v a l i d . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t P a s s D o o r L o c k . l o c k S t a t u s 7 g 0 A P a s s D o o r L o c k . l o c k S t a t u s # 1 . ” 3 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a n u n l o c k i n g r e q u e s t i s s e n t t o t h e d r i v e r - s i d e d o o r , t h e n t h e d r i v e r - s i d e d o o r i s u n l o c k e d a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s s e t V a l u e ( t e m p L o c k S t a t u s ) ) A ( D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . k e y S t a t u s = 2 V D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . l o c k B u t t o n S t a t u s = 2 ) , t h e n D r i v e r D o o r L o c k . l o c k S t a t u s = O a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” 4 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a n u n l o c k i n g r e q u e s t i s s e n t t o t h e p a s s e n g e r - s i d e d o o r , t h e n t h e p a s s e n g e r - s i d e d o o r i s u n l o c k e d a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a l l ( P a s s D o o r L o c k . s e t V a l u e ( t e m p L o c k S t a t u s ) ) A ( P a s s D o o r C o n t r o l l e r . k e y S t a t u s = 2 V P a s s D o o r C o n t r o l l e r . l o c k B u t t o n S t a t u s = 2 ) , t h e n P a s s D o o r L o c k . l o c k S t a t u s = 0 a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” 3 9 3 o I n c r e m e n t 7 . S e t w i n d o w m o t o r s 1 . “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t t h e d r i v e r - s i d e w i n d o w m o t o r v a l u e i s i n v a l i d . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e . t h a t D r i v e r W i n d o w M o t o r . v a 1 u e a é O A D r i v e r W i n d o w M o t o r . v a 1 u e 7 é 1 . ” 2 . “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w m o t o r v a l u e i s i n v a l i d . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s n e v e r t h e c a s e t h a t P a s s W i n d o w M o t o r . v a 1 u e 3 4 O A P a s s W i n d o w M o t o r . v a 1 u e # 1 . ” 3 . “ I n t h e a b s e n c e o f a d r i v e r - s i d e w i n d o w m o t o r d e f e c t , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a c l o s i n g r e q u e s t i s s e n t t o t h e d r i v e r - s i d e w i n d o w , t h e n t h e d r i v e r - s i d e w i n d o w i s c l o s e d a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ I n t h e a b s e n c e o f D r i v e r W i n d o w M o t o r . d e f e c t = 1 , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a 1 1 ( D r i v e r W i n d o w M o t o r . s e t V a l u e ( v a l u e ) ) A ( D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . d W i n d o w B u t t o n S t a t u s = 1 ) , t h e n D r i v e r W i n d o w M o t o r . w i n d o w S t a t u s = 1 a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” 4 . “ I n t h e a b s e n c e o f a p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w m o t o r d e f e c t , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a c l o s i n g r e q u e s t i s s e n t t o t h e p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w , t h e n fl i p p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w i s c l o s e d a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ I n t h e a b s e n c e o f P a s s W i n d o w M o t o r . d e f e c t = 1 , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a l l ( P a s s W i n d o w M o t o r . s e t V a l u e ( v a l u e ) ) A P a s s D o o r C o n t r o l l e r . p W i n d o w B u t t o n S t a t u s = 1 , t h e n P a s s W i n d o w M o t o r . w i n d o w S t a t u s = 1 a f t e r 3 7 O a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) 3 9 4 5 . “ I n t h e a b s e n c e o f a d r i v e r - s i d e w i n d o w m o t o r d e f e c t , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a n o p e n i n g r e q u e s t i s s e n t t o t h e d r i v e r - s i d e w i n d o w , t h e n t h e d r i v e r - s i d e w i n d o w i s o p e n a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ I n t h e a b s e n c e o f D r i v e r W i n d o w M o t o r . d e f e c t = 1 , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a 1 1 ( D r i v e r W i n d o w M o t o r . s e t V a l u e ( v a l u e ) ) A D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . d W i n d o w B u t t o n S t a t u s = - 1 , t h e n D r i v e r W i n d o w M o t o r . w i n d o w S t a t u s = 0 a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” 6 . “ I n t h e a b s e n c e o f a p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w m o t o r d e f e c t , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a n o p e n i n g r e q u e s t i s s e n t t o t h e p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w , t h e n i ? p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w i s o p e n a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ I n t h e a b s e n c e o f P a s s W i n d o w M o t o r . d e f e c t = 1 , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a 1 1 ( P a s s W i n d o w M o t o r . s e t V a l u e ( v a l u e ) ) A P a s s D o o r C o n t r o l l e r . p W i n d o w B u t t o n S t a t u s = - 1 , t h e n P a s s W i n d o w M o t o r . w i n d o w S t a t u s = O a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” 3 9 5 o I n c r e m e n t A . 8 . L o c k / u n l o c k l o c a l d o o r s 1 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f o n l y l o c k i n g i s r e q u e s t e d a t t h e d r i v e r - s i d e c o n t r o l l e r , t h e n t h e d r i v e r d o o r i s l o c k e d a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . l o c k B u t t o n S t a t u s = 1 A D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . k e y S t a t u s = 1 A P a s s D o o r C o n t r o l l e r . l o c k B u t t o n S t a t u s = 1 A P a s s D o o r C o n t r o l l e r . k e y S t a t u s = 1 , t h e n D r i v e r D o o r L o c k . l o c k S t a t u s = 1 a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” 2 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f o n l y l o c k i n g i s r e q u e s t e d a t t h e p a s s e n g e r - s i d e c o n t r o l l e r , t h e n t h e p a s s e n g e r d o o r i s l o c k e d a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . l o c k B u t t o n S t a t u s = 1 A D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . k e y S t a t u s = 1 A P a s s D o o r C o n t r o l l e r . l o c k B u t t o n S t a t u s = 1 A P a s s D o o r C o n t r o l l e r . k e y S t a t u s = 1 , t h e n P a s s D o o r L o c k . l o c k S t a t u s = 1 a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” 3 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f u n l o c k i n g i s r e q u e s t e d a t t h e d r i v e r - s i d e c o n t r o l l e r , t h e n t h e d r i v e r d o o r i s u n l o c k e d a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . l o c k B u t t o n S t a t u s = 2 V D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . k e y S t a t u s = 2 , t h e n D r i v e r D o o r L o c k . l o c k S t a t u s = O a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” 3 9 6 W a t , l e a s t e v e r y 1 t i m e u n i t ( s ) , ” . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f u n l o c k i n g i s r e q u e s t e d a t t h e p a s s e n g e r - s i d e c o n t r o l l e r , t h e n t h e p a s s e n g e r d o o r i s u n l o c k e d a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f P a s s D o o r C o n t r o l l e r . 1 o c k B u t t o n S t a t u s = 2 V P a s s D o o r C o n t r o l l e r . k e y S t a t u s = 2 , t h e n P a s s D o o r L o c k . l o c k S t a t u s = O a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t t h e d r i v e r - s i d e k e y s e n s o r i s q u e r i e d a t l e a s t e v e r y 1 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t c a l l ( D r i v e r D o o r K e y . g e t K e y S t a t u s ( ) ) a t l e a s t e v e r y 1 t i m e u n i t ( s ) . ” . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t t h e p a s s e n g e r - s i d e k e y s e n s o r i s q u e r i e d a t l e a s t e v e r y 1 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t c a l l ( P a s s D o o r K e y . g e t K e y S t a t u s O ) . 3 9 U a t l e a s t e v e r y 1 t i m e u n i t ( s ) . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t t h e d r i v e r - s i d e l o c k b u t t o n i s q u e r i e d a t l e a s t e v e r y 1 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t c a 1 1 ( D r i v e r L o c k B u t t o n . g e t B u t t o n . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t t h e p a s s e n g e r - s i d e l o c k b u t t o n i s q u e r i e d a t l e a s t e v e r y 1 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t c a 1 1 ( P a s s L o c k B u t t o n . g e t B u t t o n S t a t u s ( ) ) a t l e a s t e v e r y 1 t i m e u n i t ( s ) . ” 3 9 7 o I n c r e m e n t A . 9 . L o c k / u n l o c k r e m o t e d o o r s 1 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e d r i v e r - s i d e c o n t r o l l e r p r o c e s s e s a n u n l o c k r e q u e s t , t h e n a l l d o o r s a r e u n l o c k e d a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . l o c k B u t t o n S t a t u s = 2 V D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . k e y S t a t u s = 2 , t h e n D r i v e r D o o r L o c k . l o c k S t a t u s = O A P a s s D o o r L o c k . l o c k S t a t u s = 0 a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” 2 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e p a s s e n g e r - s i d e c o n t r o l l e r p r o c e s s e s a n u n l o c k r e q u e s t , t h e n a l l d o o r s a r e u n l o c k e d a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f P a s s D o o r C o n t r o l l e r . l o c k B u t t o n S t a t u s = 2 V P a s s D o o r C o n t r o l l e r . k e y S t a t u s = 2 , t h e n P a s s D o o r L o c k . l o c k S t a t u s = O A D r i v e r D o o r L o c k . l o c k S t a t u s = O a f t e r a t m o s t . 0 t i m e u n i t ( s ) . ” 3 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a c o n t r o l l e r p r o c e s s e s a l o c k i n g r e q u e s t a n d n o u n l o c k i n g r e q u e s t e x i s t s , t h e n a l l d o o r s a r e l o c k e d a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( 8 ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . l o c k B u t t o n S t a t u s = 1 A D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . k e y S t a t u s = 1 A P a s s D o o r C o n t r o l l e r . l o c k B u t t o n S t a t u s = 1 A P a s s D o o r C o n t r o l l e r . k e y S t a t u s = 1 , t h e n P a s s D o o r L o c k . l o c k S t a t u s = 1 A D r i v e r D o o r L o c k . l o c k S t a t u s = 1 a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” 3 9 8 o I n c r e m e n t 3 . 8 . L o w e r / r a i s e l o c a l w i n d o w s 1 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t t h e d r i v e r — s i d e d r i v e r w i n d o w b u t t o n i s q u e r i e d a t l e a s t e v e r y 1 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t c a l l ( D r i v e r D W i n d o w B u t t o n . g e t B u t t o n S t a t u s ( ) ) a t l e a s t e v e r y 1 t i m e u n i t ( s ) . ” 2 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t t h e p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w b u t t o n i s q u e r i e d a t l e a s t e v e r y 1 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t c a l l ( P a s s P W i n d o w B u t t o n . g e t B u t t o n S t a t u s ( ) ) a t l e a s t e v e r y 1 t i m e u n i t ( s ) . ” 3 . “ I n t h e a b s e n c e o f a d r i v e r - s i d e w i n d o w m o t o r f a i l u r e , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e d r i v e r - s i d e d r i v e r w i n d o w b u t t o n i s p u s h e d u p , t h e n t h e d r i v e r - s i d e w i n d o w i s c l o s e d a f t e r a t m o s t 1 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ I n t h e a b s e n c e o f D r i v e r W i n d o w M o t o r . d e f e c t = 1 , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f D r i v e r D W i n d o w B u t t o n . b u t t o n S t a t u s = 1 , t h e n D r i v e r W i n d o w M o t o r . w i n d o w S t a t u s = 1 a f t e r a t m o s t 1 t i m e u n i t ( s ) . ” 4 . “ I n t h e a b s e n c e o f a p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w m o t o r f a i l u r e , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e p a s s e n g e r - s i d e p a s s e n g e r w i n d o w b u t t o n i s p u s h e d d o w n , t h e n t _ h _ e p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w i s o p e n a f t e r a t m o s t 1 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ I n t h e a b s e n c e o f P a s s W i n d o w M o t o r . d e f e c t = 1 , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f P a s s P W i n d o w B u t t o n . b u t t o n S t a t u s = - 1 , t h e n P a s s W i n d o w M o t o r . w i n d o w S t a t u s = O a f t e r a t m o s t 1 t i m e u n i t ( s ) . ” 3 9 9 r O . “ I n t h e a b s e n c e o f a d r i v e r - s i d e w i n d o w m o t o r f a i l u r e , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e d r i v e r - s i d e d r i v e r w i n d o w b u t t o n i s p u s h e d d o w n , t h e n t h e d r i v e r w i n d o w i s o p e n a f t e r a t m o s t 1 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ I n t h e a b s e n c e o f D r i v e r W i n d o w M o t o r . d e f e c t = 1 , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f D r i v e r D W i n d o w B u t t o n . b u t t o n S t a t u s = - 1 , t h e n D r i v e r W i n d o w M o t o r . w i n d o w S t a t u s = O a f t e r a t m o s t 1 t i m e u n i t ( s ) . ” “ I n t h e a b s e n c e o f a p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w m o t o r f a i l u r e , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e p a s s e n g e r s i d e b u t t o n i s p u s h e d u p , t h e n t h e p a s s e n g e r w i n d o w i s c l o s e d a f t e r a t m o s t 1 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ I n t h e a b s e n c e o f P a s s W i n d o w M o t o r . d e f e c t = 1 , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f P a s s P W i n d o w B u t t o n . b u t t o n S t a t u s = 1 , t h e n P a s s W i n d o w M o t o r . w i n d o w S t a t u s = 1 a f t e r a t m o s t 1 t i m e u n i t ( s ) . ” 4 0 0 M a t l e a s t e v e r y 1 t i m e u i n n s i t t ( a s n ) _ a t i , a t e d a s o I n c r e m e n t 3 . 9 . L o w e r / r a i s e r e m o t e w i n d o w 1 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t t h e d r i v e r - s i d e p a s s e n g e r w i n d o w b u t t o n “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t c a l l ( D r i v e r P W i n d o w B u t t o n . g e t B u t t o n S t a t u s ( ) ) a t l e a s t e v e r y 1 t i m e u n i t ( s ) . ” 2 . “ I n t h e a b s e n c e o f a p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w m o t o r f a i l u r e , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e d r i v e r — s i d e p a s s e n g e r w i n d o w b u t t o n i s p u s h e d u p , t h e n t h e p a s s e n g e r w i n d o w i s c l o s e d a f t e r a t m o s t 1 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ I n t h e a b s e n c e o f P a s s W i n d o w M o t o r . d e f e c t = 1 , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . p W i n d o w B u t t o n S t a t u s = - 1 , t h e n P a s s W i n d o w M o t o r . w i n d o w S t a t u s = O a f t e r a t m o s t 1 t i m e u n i t ( s ) . ” 3 . “ I n t h e a b s e n c e o f a p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w m o t o r f a i l u r e , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e d r i v e r - s i d e p a s s e n g e r w i n d o w b u t t o n i s p u s h e d d o w n , t h e n p h g p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w i s l o w e r e d a f t e r a t m o s t 1 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ I n t h e a b s e n c e o f P a s s W i n d o w M o t o r . d e f e c t = 1 , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . p W i n d o w B u t t o n S t a t u s = 1 , t h e n P a s s W i n d o w M o t o r . w i n d o w S t a t u s = 1 a f t e r a t m o s t 1 t i m e u n i t ( s ) . ” 4 0 1 o I n c r e m e n t B . 1 0 D e t e c t a n d c o r r e c t w i n d o w p r o b l e m 1 . “ I n t h e p r e s e n c e o f a d r i v e r - s i d e w i n d o w m o t o r d e f e c t , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e d r i v e r - s i d e w i n d o w m o t o r i s a c t i v a t e d , t h e n t h e c o r r e s p o n d i n g w i n d o w m o t o r f a i l u r e c o r r e c t o r i s n o t i f i e d a f t e r a t m o s t 3 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ I n t h e p r e s e n c e o f D r i v e r W i n d o w M o t o r . d e f e c t = 1 , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a 1 1 ( D r i v e r W i n d o w M o t o r . s e t V a l u e ( w i n d o w S t a t u s ) ) , t h e n c a l l ( D r i v W i n d o w M o t o r F a i l u r e C o r r e c t o r . c o r r e c t ( ) ) a f t e r a t m o s t 3 t i m e u n i t ( s ) . ” “ I n t h e p r e s e n c e o f a p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w m o t o r d e f e c t , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w m o t o r i s a c t i v a t e d , t h e n t h e c o r r e s p o n d i n g w i n d o w m o t o r f a i l u r e c o r r e c t o r i s n o t i f i e d a f t e r a t m o s t 3 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ I n t h e p r e s e n c e o f P a s s W i n d o w M o t o r . d e f e c t = 1 , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a l l ( P a s s W i n d o w M o t o r . s e t V a l u e ( w i n d o w S t a t u s ) ) , t h e n c a l l ( P a s s W i n d o w M o t o r F a i l u r e C o r r e c t o r . c o r r e c t O ) a f t e r a t m o s t 3 t i m e u n i t ( s ) . ” “ I n t h e p r e s e n c e o f a d r i v e r - s i d e w i n d o w m o t o r d e f e c t , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e f a i l u r e i s r e p o r t e d t o t h e d r i v e r - s i d e w i n d o w m o t o r f a i l u r e c o r r e c t o r , t h e n t h e d r i v e r - s i d e w i n d o w m o t o r i s s t o p p e d a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ I n t h e p r e s e n c e o f D r i v e r W i n d o w M o t o r . d e f e c t = 1 , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a l l ( D r i v W i n d o w M o t o r F a i l u r e C o r r e c t o r . c o r r e c t ( ) ) , t h e n D r i v e r W i n d o w M o t o r . s t o p p e d = 1 a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” 4 0 2 4 . “ I n t h e p r e s e n c e o f a p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w m o t o r d e f e c t , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e f a i l u r e i s r e p o r t e d t o t h e p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w m o t o r f a i l u r e c o r r e c t o r , t h e n t h e p a s s e n g e r - s i d e w i n d o w m o t o r i s s t o p p e d a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ I n t h e p r e s e n c e o f P a s s W i n d o w M o t o r . d e f e c t = 1 , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a l l ( P a s s W i n d o w M o t o r F a i l u r e C o r r e c t o r . c o r r e c t ( ) ) , t h e n P a s s W i n d o w M o t o r . s t o p p e d = 1 a f t e r a t m o s t _ 0 _ t i m e u n i t ( s ) . ” 4 0 3 g e t D o o r S t a t u s O ) a t l e a s t e v e r y 1 t i m e u n i t ( s ) . ” o I n c r e m e n t C . 8 . R e p o r t o p e n / c l o s e d d o o r 1 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t t h e d r i v e r d o o r s t a t u s i s c h e c k e d a t l e a s t “ , 3 0 e v e r y 1 t i m e u n i t ( s ) i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t c a 1 1 ( D r i v e r D o o r S e n s o r . g e t D o o r S t a t u s ( ) ) a t l e a s t e v e r y 1 t i m e u n i t ( s ) . ” 2 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t t h e p a s s e n g e r d o o r s t a t u s i s c h e c k e d a t l e a s t e v e r y 1 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t c a 1 1 ( P a s s D o o r S e n s o r . 3 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a n O p e n d o o r s t a t u s i s r e p o r t e d t o t h e d r i v e r - s i d e d o o r c o n t r o l l e r , t h e n a n O p e n d r i v e r d o o r i s r e p o r t e d t o t h e i n t e r i o r l i g h t c o n t r o l l e r a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a l l ( D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . s e t D o o r S t a t u s ( d o o r S t a t u s ) ) A D r i v e r D o o r S e n s o r . d o o r S t a t u s = O , t h e n c a l l ( I n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r . d d O p e n e d ( ) ) a f t e r a t m o s t 9 t i m e i s u n i t ( s ) 4 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a c l o s e d d o o r s t a t u s i s r e p o r t e d t o t h e d r i v e r - s i d e d o o r c o n t r o l l e r , t h e n a c l o s e d d r i v e r d o o r i s r e p o r t e d t o t h e i n t e r i o r l i g h t c o n t r o l l e r a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a l l ( D r i v e r D o o r C o n t r o l l e r . s e t D o o r S t a t u s ( d o o r S t a t u s ) ) A D r i v e r D o o r S e n s o r . d o o r S t a t u s = 1 , t h e n c a l l ( I n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r . d d C l o s e d ( ) ) a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” 4 0 4 5 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a n O p e n d o o r s t a t u s i s r e p o r t e d t o t h e p a s s e n g e r - s i d e d o o r c o n t r o l l e r , t h e n a n O p e n p a s s e n g e r d o o r i s r e p o r t e d t o t h e i n t e r i o r l i g h t c o n t r o l l e r a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a l l ( P a s s D o o r C o n t r o l l e r . s e t D o o r S t a t u s ( d o o r S t a t u s ) ) A P a s s D o o r S e n s o r . d o o r S t a t u s = O , t h e n c a l l ( I n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r . p d e e n e d ( ) ) a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” 6 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a c l o s e d d o o r s t a t u s i s r e p o r t e d t o t h e p a s s e n g e r - s i d e d o o r c o n t r o l l e r , t h e n a c l o s e d p a s s e n g e r d o o r i s r e p o r t e d t o t h e i n t e r i o r l i g h t c o n t r o l l e r a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f c a 1 1 ( P a s s D o o r C o n t r o l l e r . s e t D o o r S t a t u s ( d o o r S t a t u s ) ) A P a s s D o o r S e n s o r . d o o r S t a t u s = 1 , t h e n c a l l ( I n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r . p d C l o s e d O ) a f t e r a t m o s t 0 t i m e u n i t ( s ) . ” 4 0 5 o I n c r e m e n t C . 9 . A c t i v a t e i n t e r i o r l i g h t i n g 1 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e . t h a t i f t h e i g n i t i o n i s a c t i v a t e d , t h e n t h e i n t e r i o r 9 1 0 l i g h t c o n t r o l l e r d e t e c t s t h e a c t i v a t i o n a f t e r a t m o s t 1 t i m e u n i t ( s ) i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f I g n i t i o n S e n s o r . i g n S t a t u s = 1 , t h e n I n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r . i g n S t a t u s = 1 a f t e r a t m o s t 1 t i m e u n i t ( s ) . ” 2 . “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f a l l d o o r s a r e c l o s e d w h i l e a d o o r w a s p r e v i o u s l y O p e n e d , t h e n t h e l i g h t i s t u r n e d o n o r t h e i g n i t i o n i s a c t i v e f o r a t l e a s t 3 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f e n t e r ( I n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r : S t a t e 3 z R e g i o n 1 : D O O I C l o s e D e t e c t e d ) A I n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r . i t e r a t i o n = 0 , t h e n I n t e r i o r L i g h t . v a 1 u e = 1 V I g n i t i o n S e n s o r . i g n S t a t u s = 1 f o r a t l e a s t 3 t i m e u n i t ( s ) . ” 3 . “ I n t h e a b s e n c e o f t h e i g n i t i o n b e i n g a c t i v a t e d , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f 3 3 d o o r s a r e d e t e c t e d a s c l o s e d a f t e r a t l e a s t o n e h a s b e e n p r e v i o u s l y o p e n , t h e n t h e i n t e r i o r l i g h t i s t u r n e d o f f o r a n o t h e r d o o r i s O p e n e d a f t e r a t m o s t 1 9 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ I n t h e a b s e n c e o f I g n i t i o n S e n s o r . i g n S t a t u s = 1 , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f e n t e r ( I n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r : S t a t e 3 z R e g i o n 1 : D o o r C l o s e D e t e c t e d ) , t h e n I n t e r i o r L i g h t . v a 1 u e = O V I n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r . d e p e n = 1 V I n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r . d d e e n = 1 a f t e r a t m o s t 1 _ O t i m e u n i t ( s ) . ” 4 0 6 4 . C I ! “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f t h e i n t e r i o r l i g h t c o n t r o l l e r h a s d e t e c t e d a n a c t i v a t e d i g n i t i o n , t h e n t h e i n t e r i o r l i g h t i s t u r n e d o f f a f t e r a t m o s t 9 t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t i f I n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r . i g n S t a t u s = 1 A ( I n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r . d d O p e n = O A I n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r . p d 0 p e n = 0 ) , t h e n I n t e r i o r L i g h t . v a 1 u e = O V I n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r . d d 0 p e n = 1 V I n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r . d e p e n = 1 a f t e r a t m o s t 1 t i m e u n i t ( s ) . ” “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t o n c e t h e i n t e r i o r l i g h t i s a c t i v e w h i l e t h e d o o r s a r e c l o s e d , i t l a s t s f o r l e s s t h a n 1 _ 0 _ t i m e u n i t ( s ) . ” i n s t a n t i a t e d a s “ G l o b a l l y , i t i s a l w a y s t h e c a s e t h a t o n c e I n t e r i o r L i g h t . v a 1 u e = 1 A I n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r . d e p e n = O A I n t e r i o r L i g h t C o n t r o l l e r . d d O p e n = O , i t l a s t s f o r l e s s t h a n 1 ( _ ) t i m e u n i t ( s ) . ” 4 0 7 B i b l i o g r a p h y [ 1 ] P r o c e e d i n g s o f t h e P a t t e r n s i n D i s t r i b u t e d R e a l - T i m e a n d E m b e d d e d S y s t e m s W o r k s h o p , a s p a r t o f t h e C o n f e r e n c e o n O b j e c t - O r i e n t e d P r o g r a m m i n g , S y s - t e m s , L a n g u a g e s , a n d A p p l i c a t i o n s , S e a t t l e , W A , N o v e m b e r 2 0 0 2 . [ 2 ] E l e v e n t h I n t e r n a t i o n a l W o r k s h o p o n P a r a l l e l a n d D i s t r i b u t e d R e a l - T i m e S y s - t e m s ( W P D R T S ) , N i c e , F r a n c e , A p r i l 2 0 0 3 . [ 3 ] A I C C S A ’ 0 5 F i r s t W o r k s h o p o n S o f t w a r e S t a b i l i t y : T i m e l e s s A r c h i t e c t u r e s a n d S y s t e m s o f P a t t e r n s , J a n u a r y 2 0 0 5 . h t t p : / / w w w . e n g r . s j s u . e d u / ~ f a y a d / w o r k s h o p s / A I C C S A - O S / d e t a i l e d . p h p . [ 4 ] C S E 4 5 2 H o n o r s P r o j e c t : ' I l r a n s l a t i n g U M L M o d e l s t o E m b e d d e d C / C + + , 2 0 0 5 . [ 5 ] H i g h P e r f o r m a n c e C o m p u t i n g C e n t e r ( H P C C ) a t M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y . h t t p s : / / h p c . m s u . e d u / t w i k i / b i n / v i e w / M a i n / H i g h P e r f o r m a n c e C o m p u t i n g C e n t e r , 2 0 0 6 . [ 6 ] J a v a P l u g - i n F r a m e w o r k ( J P F ) p r o j e c t . h t t p : / / j p f . s o u r c e f o r g e . n e t / , 2 0 0 6 . [ 7 ] O B D I I r e q u i r e m e n t s . h t t p : / / w w w . a r b . c a . g o v / m s p r o g / o b d p r o g / 1 9 6 8 . 2 _ f e b 0 7 2 0 0 6 . p d f , F e b r u a r y 2 0 0 6 . [ 8 ] U M L 2 . 0 S e m a n t i c s p r o j e c t - o v e r v i e w o f r e l a t e d a p p r o a c h e s . h t t p : / / w w w . c s . q u e e n s u . c a / ~ s t 1 / i n t e r n a l / u m l 2 / r e f 8 . h t m , J u n e 2 0 0 6 . [ 9 ] L u c a A c e t o , P a t r i c i a B o u y e r , A u g u s t o B u r g u e n o , a n d K i m G . L a r s e n . T h e p o w e r o f r e a c h a b i l i t y t e s t i n g f o r t i m e d a u t o m a t a . T h e o r e t i c a l C o m p u t u t e r S c i - e n c e , 3 0 0 ( 1 - 3 ) : 4 1 1 — 4 7 5 , 2 0 0 3 . [ 1 0 ] M i c h a e l A d a m s , J a m e s C O p l i e n , R o b e r t G a m o k e , R o b e r t H a n m e r , fl e d K e e v e , a n d K e i t h N i c o d e m u s . F a u l t - T o l e r a n t T e l e c o m m u n i c a t i o n S y s t e m P a t t e r n s . I n P r o c e e d i n g s o f t h e 2 n d C o n f e r e n c e o n P a t t e r n L a n g u a g e o f P r o g r a m s , M o n - t i c e l l o , I l l i n o i s , S e p t e m b e r 1 9 9 5 . h t t p : / / w w w . b e l l - 1 a b s . c o m / u s e r / C O p e / P a t t e r n s / P L O P 9 5 _ t e l e c o m . h t m l . [ 1 1 ] C h r i s t o p h e r A l e x a n d e r , S a r a I s h i k a w a , M u r r a y S i l v e r s t e i n , M a x J a c o b s o n , I n - g r i d F i k s d a h l - K i n g , a n d S h l o m o A n g e l . A P a t t e r n L a n g u a g e . O x f o r d U n i v e r s i t y P r e s s , 1 9 7 7 . [ 1 2 ] R . A l u r , T . F e d e r , a n d T . A . H e n z i n g e r . T h e b e n e f i t s o f r e l a x i n g p u n c t u a l i t y . J o u r n a l o f t h e A C M , 4 3 ( 1 ) : 1 1 6 — 1 4 6 , 1 9 9 6 . [ 1 3 ] R . A l u r a n d T . A . H e n z i n g e r . L o g i c s a n d m o d e l s o f r e a l t i m e : A s u r v e y . I n J . W . d e B a k k e r , K . H u i z i n g , W . - P . d e R o e v e r , a n d G . R o z e n b e r g , e d i t o r s , R e a l T i m e : T h e o r y i n P r a c t i c e , L e c t u r e N o t e s i n C o m p u t e r S c i e n c e 6 0 0 , p a g e s 7 4 — 1 0 6 . S p r i n g e r - V e r l a g , 1 9 9 2 . 4 0 8 [ 1 4 ] R a j e e v A l u r . T e c h n i q u e s f o r a u t o m a t i c 1 . 2 e r i fi c a t i o n o f r e a l - t i m e s y s t e m s . P h D t h e s i s , S t a n f o r d U n i v e r s i t y , 1 9 9 1 . [ 1 5 ] R a j e e v A l u r , C o s t a s C o u r c o u b e t i s , a n d D a v i d L . D i l l . M o d e l - c h e c k i n g i n d e n s e r e a l - t i m e . I n f o r m a t i o n a n d C o m p u t a t i o n , 1 0 4 ( 1 ) : 2 — 3 4 , 1 9 9 3 . [ 1 6 ] R a j e e v A l u r a n d T h o m a s A . H e n z i n g e r . R e a l - t i m e l o g i c s : C o m p l e x i t y a n d e x p r e s s i v e n e s s . I n f o r m a t i o n a n d C o m p u t a t i o n , 1 0 4 ( 1 ) : 3 5 — 7 7 , 1 9 9 3 . [ 1 7 ] R a j e e v A l u r a n d T h o m a s A . H e n z i n g e r . A r e a l l y t e m p o r a l l o g i c . J o u r n a l o f t h e A C M ( J A C M ) , 4 1 ( 1 ) : 1 8 1 — 2 0 3 , 1 9 9 4 . [ 1 8 ] R a j e e v A l u r , L a l i t a J a t e g a o n k a r J a g a d e e s a n , J o s e p h J . K o t t , a n d J a m e s E . V o n O l n h a u s e n . M o d e l c h e c k i n g o f r e a l - t i m e s y s t e m s : A t e l e c o m m u n i c a t i o n s a p p l i - c a t i o n . I n P r o c e e d i n g s o f t h e I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n S o f t w a r e E n g i n e e r i n g , 1 9 9 7 . [ 1 9 ] S c o t t W . A m b l e r . A g i l e M o d e l D r i v e n D e v e l o p m e n t ( A M D D ) . h t t p : / / w w w . a g i l e m o d e l i n g . c o m / e s s a y s / a m d d . h t m , 2 0 0 6 . [ 2 0 ] S c o t t W ' . A m b l e r . U n i f i e d — a n d a g i l e . h t t p : / / w w w . s d m a g a z i n e . c o m / d o c u m e n t s / s = 9 9 4 7 / s d m 0 6 0 1 g / 0 6 0 1 g . h t m l , J a n u a r y 2 0 0 6 . [ 2 1 ] V . A m b r i o l a a n d V . G e r v a s i . O n t h e s y s t e m a t i c a n a l y s i s o f n a t u r a l l a n g u a g e r e q u i r e m e n t s w i t h C i r c e . A u t o m a t e d S o f t w a r e E n g i n e e r i n g , 1 3 ( 1 ) : 1 0 7 ~ 1 6 7 , J a n - u a r y 2 0 0 6 . [ 2 2 ] A . A r o r a . A f o u n d a t i o n o f f a u l t - t o l e r a n t c o m p u t i n g . P h D t h e s i s , T h e U n i v e r s i t y o f T e x a s a t A u s t i n , 1 9 9 2 . [ 2 3 ] A n i s h A r o r a a n d S a n d e e p K u l k a r n i . D e t e c t o r s a n d c o r r e c t o r s : A t h e o r y o f f a u l t - t o l e r a n c e . I n P r o c e e d i n g s o f t h e I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n D i s t r i b u t e d C o m p u t i n g S y s t e m s ( I C D C S ) , p a g e s 4 3 6 — 4 4 3 , M a y 1 9 9 8 . [ 2 4 ] K e n t B e c k . E x t r e m e P r o g r a m m i n g E x p l a i n e d : E m b r a c e C h a n g e . A d d i s o n - W e s l e y P r o f e s s i o n a l , 1 9 9 9 . [ 2 5 ] P . B e l l i n i , R . M a t t o l i n i , a n d P . N e s i . T e m p o r a l l o g i c s f o r r e a l - t i m e s y s t e m s p e c i fi c a t i o n . A C M C o m p u t i n g S u r v e y s , 3 2 ( 1 ) : 1 2 — 4 2 , 2 0 0 0 . [ 2 6 ] B r i a n B e r e n b a c h . A h o l e i n t h e c u r r i c u l u m . I n P r o c e e d i n g s o f t h e I s t I n - t e r n a t i o n a l W o r k s h o p o n R e q u i r e m e n t s E n g i n e e r i n g E d u c a t i o n a n d T r a i n i n g ( R E E T ’ 0 5 ) , P a r i s , F r a n c e , A u g u s t 2 0 0 5 . [ 2 7 ] K i r s t e n B e r k e n k b t t e r . U s i n g U M L 2 . 0 i n R e a l - T i m e D e v e l o p m e n t : A C r i t i c a l R e v i e w . I n P r o c e e d i n g s o f S p e c i fi c a t i o n a n d V a l i d a t i o n o f U M L m o d e l s f o r R e a l T i m e a n d E m b e d d e d S y s t e m s ( S V E R T S ) , F o r t M a s o n C e n t e r , S a n F r a n c i s c o , O c t o b e r 2 0 0 3 . 4 0 9 [ 2 8 ] [ 2 9 ] [ 3 0 ] [ 3 1 ] [ 3 2 ] [ 3 3 ] [ 3 4 ] [ 3 6 ] [ 3 7 } [ 3 8 ] D i r k B e y e r , T h o m a s A . H e n z i n g e r , R a n j i t J h a l a , a n d R u p a k M a j u m d a r . A n E c l i p s e p l u g - i n f o r m o d e l c h e c k i n g . I n P r o c e e d i n g s o f t h e 1 2 t h I E E E I n t e r - n a t i o n a l W o r k s h o p o n P r o g r a m C o m p r e h e n s i o n ( I W P C 2 0 0 4 ) , p a g e s 2 5 1 — 2 5 5 . I E E E C o m p u t e r S o c i e t y P r e s s , L o s A l a m i t o s ( C A ) , 2 0 0 4 . B . B o e h m . A s p i r a l m o d e l o f s o f t w a r e d e v e l o p m e n t a n d e n h a n c e m e n t . S I G S O F T S o f t w a r e E n g i n e e r i n g N o t e s , 1 1 ( 4 ) : 1 4 — 2 4 , 1 9 8 6 . M a r k o B o g e r , T o b y B a i e r , F r a n k W i e n b e r g , a n d W i n f r i e d L a m e r s d o r f . E x - t r e m e m o d e l i n g . I n E x t r e m e P r o g r a m m i n g a n d F l e x i b l e P r o c e s s e s i n S o f t w a r e E n g i n e e r i n g - X P 2 0 0 0 , p a g e s 1 7 5 - 1 8 9 , B o s t o n , M A , U S A , J u n e 2 0 0 0 . A d d i s o n - W e s l e y L o n g m a n P u b l i s h i n g C o . , I n c . S . B o r n o t , J . S i f a k i s , a n d S . T r i p a k i s . M o d e l i n g u r g e n c y i n t i m e d s y s t e m s . I n I n - t e r n a t i o n a l S y m p o s i u m : C o m p o s i t i o n a l i t y - T h e S i g n i fi c a n t D i f f e r e n c e , M a l e n t e ( H o l s t e i n , G e r m a n y ) , L e c t u r e N o t e s i n C o m p u t e r S c i e n c e , 1 9 9 8 . P a t r i c i a B o u y e r , F a b r i c e C h e v a l i e r , a n d N i c o l a s M a r k e y . O n t h e e x p r e s s i v e n e s s o f T P T L a n d M T L . I n R . R a m a n u j a m a n d S a n d e e p S e n , e d i t o r s , P r o c e e d - i n g s o f F o u n d a t i o n s o f S o f t w a r e T e c h n o l o g y a n d T h e o r e t i c a l C o m p u t e r S c i e n c e ( F S T T C S 2 0 0 5 ) , v o l u m e 3 8 2 1 o f L e c t u r e N o t e s i n C o m p u t e r S c i e n c e , p a g e s 4 3 2 — 4 4 3 , H y d e r a b a d , I n d i a , D e c e m b e r 2 0 0 5 . S p r i n g e r . D r a g a n B o é n a c k i . D i g i t i z a t i o n o f t i m e d a u t o m a t a . I n P r o c e e d i n g s o f t h e F o u r t h I n t e r n a t i o n a l W o r k s h o p o n F o r m a l M e t h o d s f o r I n d u s t r i a l C r i t i c a l S y s t e m s F M I C S ’ 9 9 , p a g e s 2 8 3 — 3 0 2 , T t e n t o , I t a l y , 1 9 9 9 . D r a g a n B o s n a é k i . E n h a n c i n g S t a t e S p a c e R e d u c t i o n T e c h n i q u e s f o r M o d e l C h e c k i n g . P h D t h e s i s , E i n d h o v e n U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y , 2 0 0 1 . D r a g a n B o é n a r ’ k i a n d D e n n i s D a m s . D i s c r e t e - T i m e P r o m e l a a n d S p i n . L e c t u r e N o t e s i n C o m p u t e r S c i e n c e , 1 4 8 6 : 3 0 7 + , 1 9 9 8 . M . B o z g a , C . D a w s , O . M a l e r , A . O l i v e r o , S . T r i p a k i s , a n d S . Y o v i n e . K r o n o s : A m o d e l - c h e c k i n g t o o l f o r r e a l - t i m e s y s t e m s . I n A . J . H u a n d M . Y . V a r d i , e d i t o r s , P r o c e e d i n g s o f t h e 1 0 t h I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n C o m p u t e r A i d e d V e r i fi c a t i o n , W m c o u u e r , C a n a d a , v o l u m e 1 4 2 7 , p a g e s 5 4 6 - 5 5 0 . S p r i n g e r - V e r l a g , 1 9 9 8 . M a r i u s B o z g a , O d e d M a l e r , a n d S t a v r o s T r i p a k i s . E f fi c i e n t v e r i fi c a t i o n o f t i m e d a u t o m a t a u s i n g d e n s e a n d d i s c r e t e t i m e s e m a n t i c s . I n C o n f e r e n c e o n C o r r e c t H a r d w a r e D e s i g n a n d V e r i fi c a t i o n M e t h o d s , p a g e s 1 2 5 — 1 4 1 , 1 9 9 9 . M a n f r e d B r o y . R e q u i r e m e n t s e n g i n e e r i n g f o r e m b e d d e d s y s t e m s . I n P r o c e e d i n g s o f t h e F i r s t W o r k s h o p o n F o r m a l D e s i g n o f S a f e t y C r i t i c a l E m b e d d e d S y s t e m s ( F e m S y s ) , M u n i c h , G e r m a n y , A p r i l 1 9 9 7 . 4 1 0 [ 3 9 ] [ 4 0 ] [ 4 1 ] [ 4 2 ] [ 4 3 ] [ 4 4 ] [ 4 5 ] [ 4 6 ] [ 4 7 ] [ 4 8 ] [ 4 9 ] M a n f r e d B r o y . D i s t r i b u t e d c o n c u r r e n t o b j e c t - o r i e n t e d s o f t w a r e . I n O l a f O w e , S t e i n K r o g d a h l , a n d T o m L y c h e , e d i t o r s , E s s a y s i n M e m o r y o f O l e - J o h a n D a h l , v o l u m e 2 6 3 5 o f L e c t u r e N o t e s i n C o m p u t e r S c i e n c e , p a g e s 8 3 — 9 5 . S p r i n g e r , 2 0 0 4 . M a n f r e d B r o y , F r a n z H u b e r , B a r b a r a P a e c h , B e r n h a r d R u m p e , a n d K a t h a r i n a S p i e s . S o f t w a r e a n d s y s t e m m o d e l i n g b a s e d o n a u n i fi e d f o r m a l s e m a n t i c s . I n M a n f r e d B r o y a n d B e r n h a r d R u m p e , e d i t o r s , R e q u i r e m e n t s T a r g e t i n g S o f t w a r e a n d S y s t e m s E n g i n e e r i n g , v o l u m e 1 5 2 6 o f L e c t u r e N o t e s i n C o m p u t e r S c i e n c e , p a g e s 4 3 — 6 8 . S p r i n g e r , 1 9 9 7 . B . B r y a n t . O b j e c t - o r i e n t e d n a t u r a l l a n g u a g e r e q u i r e m e n t s s p e c i fi c a t i o n . I n P r o c e e d i n g s o f t h e 2 3 r d A u s t r a l a s i a n C o m p u t e r S c i e n c e C o n f e r e n c e , C a n b e r r a , A u s t r a l i a , 2 0 0 0 . S v e n B u r m e s t e r , H o l g e r G i e s e , M a r t i n H i r s c h , D a n i e l a S c h i l l i n g , a n d M a t t h i a s T i c h y . T h e F U J A B A r e a l - t i m e t o o l s u i t e : M o d e l - d r i v e n d e v e l o p m e n t o f s a f e t y - c r i t i c a l , r e a l - t i m e s y s t e m s . I n P r o c e e d i n g s o f t h e 2 7 t h I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n S o f t w a r e E n g i n e e r i n g ( I C S E ) , S t . L o u i s , M i s s o u r i , U S A , p a g e s 6 7 0 — 6 7 1 . A C M P r e s s , M a y 2 0 0 5 . L a u r a A . C a m p b e l l , B e t t y H . C . C h e n g , W i l l i a m E . M c U m b e r , a n d R . E . K . S t i r e w a l t . A u t o m a t i c a l l y d e t e c t i n g a n d v i s u a l i z i n g e r r o r s i n U M L d i a g r a m s . R e q u i r e m e n t s E n g i n e e r i n g J o u r n a l , D e c e m b e r 2 0 0 2 . M a r s h a C h e c h i k a n d D i m i t r i e O . P a u n . E v e n t s i n p r o p e r t y p a t t e r n s . I n P r o c e e d - i n g s o f t h e 5 t h a n d 6 t h I n t e r n a t i o n a l S P I N W o r k s h o p s o n T h e o r e t i c a l a n d P r a c - t i c a l A s p e c t s o f S P I N M o d e l C h e c k i n g , p a g e s 1 5 4 — 1 6 7 . S p r i n g e r - V e r l a g , 1 9 9 9 . P e t e r C h e c k l a n d . S y s t e m s T h i n k i n g , S y s t e m s P r a c t i c e . J o h n W i l e y & S o n s , I n c . , 1 9 8 1 . E . M . C l a r k e , E . A . E m e r s o n , a n d A . P . S i s t l a . A u t o m a t i c v e r i fi c a t i o n o f fi n i t e - s t a t e c o n c u r r e n t s y s t e m s u s i n g t e m p o r a l l o g i c s p e c i fi c a t i o n s . A C M T r a n s a c t i o n s o n P r o g r a m m i n g L a n g u a g e s a n d S y s t e m s , ( 2 ) 2 2 4 4 — 2 6 3 , A p r i l 1 9 8 6 . E d m u n d M . C l a r k e , O r n a G r u m b e r g , S o m e s h J h a , Y u a n L u , a n d H e l m u t V e i t h . P r o g r e s s o n t h e s t a t e e x p l o s i o n p r o b l e m i n m o d e l c h e c k i n g . I n I n f o r m a t i c s - 1 0 Y e a r s B a c k . 1 0 Y e a r s A h e a d , p a g e s 1 7 6 — 1 9 4 , L o n d o n , U K , 2 0 0 1 . S p r i n g e r - V e r l a g . P . C . C l e m e n t s , C . L . H e i t m e y e r , B . C . L a b a u , a n d A . T . R o s e . M T : A t o o l s e t f o r s p e c i f y i n g a n d a n a l y z i n g r e a l t i m e s y s t e m s . I n I E E E R e a l - T i m e S y s t e m s S y m p o s i u m , D e c e m b e r 1 9 9 3 . P e t e r C o a d , D a v i d N o r t h , a n d M a r k M a y fi e l d . O b j e c t M o d e l s { 2 n d e d ) . S t r a t e - g i e s , P a t t e r n s , a n d A p p l i c a t i o n s . Y o u r d o n P r e s s , 1 9 9 7 . 4 1 1 [ 5 0 ] { - 5 2 1 [ 5 3 ] [ 5 4 ] [ 5 5 ] [ 5 9 ] [ 6 0 ] [ 6 1 ] R a c h e l L . C o b l e i g h , G e o r g e S . A v r u n i n , a n d L o r i A . C l a r k e . U s e r g u i d a n c e f o r c r e a t i n g p r e c i s e a n d a c c e s s i b l e p r o p e r t y s p e c i fi c a t i o n s . I n P r o c e e d i n g s o f t h e F o u r t e e n t h A C M S I G S O F T S y m p o s i u m o n t h e F o u n d a t i o n s o f S o f t w a r e E n g i n e e r i n g ( F S E 2 0 0 6 ) , P o r t l a n d , O R , N o v e m b e r 2 0 0 6 . J a m e s C . C o r b e t t , M a t t h e w B . D w y e r , J o h n H a t c l i f f , S h a w n L a u b a c h , C o r i n a S . P a s a r e a n u , R o b b y , a n d H o n g j u n Z h e n g . B a n d e r a : E x t r a c t i n g fi n i t e - s t a t e m o d - e l s f r o m J a v a s o u r c e c o d e . I n I C S E ’ 0 0 : P r o c e e d i n g s o f t h e 2 2 n d I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n S o f t w a r e E n g i n e e r i n g , p a g e s 4 3 9 — 4 4 8 , N e w Y o r k , N Y , U S A , 2 0 0 0 . A C M P r e s s . J a m e s C . C o r b e t t , M a t t h e w B . D w y e r , J o h n H a t c l i f f , a n d R o b b y . A l a n g u a g e f r a m e w o r k f o r e x p r e s s i n g c h e c k a b l e p r o p e r t i e s o f d y n a m i c s o f t w a r e . I n P r o - c e e d i n g s o f t h e 7 t h I n t e r n a t i o n a l S P I N W o r k s h o p o n S P I N M o d e l C h e c k i n g a n d S o f t w a r e V e r i f i c a t i o n , p a g e s 2 0 5 — 2 2 3 , L o n d o n , U K , 2 0 0 0 . S p r i n g e r - V e r l a g . A n n e D a r d e n n e , A x e l v a n L a m s w e e r d e , a n d S t e p h e n F i c k a s . G o a l - d i r e c t e d r e - q u i r e m e n t s a c q u i s i t i o n . I n S e l e c t e d P a p e r s o f t h e S i x t h I n t e r n a t i o n a l W o r k s h o p o n S o f t w a r e S p e c i fi c a t i o n a n d D e s i g n , p a g e s 3 — 5 0 . E l s e v i e r S c i e n c e P u b l i s h e r s B . V . , 1 9 9 3 . R . D a r i m o n t . P r o c e s s S u p p o r t f o r R e q u i r e m e n t s E l a b o r a t i o n . P h D t h e s i s , U n i - v e r s i t y o f L o u v a i n ( B e l g i u m ) , D e p a r t m e n t o f C o m p u t e r S c i e n c e , 1 9 9 5 . R o b e r t D a r i m o n t a n d A x e l v a n L a m s w e e r d e . F o r m a l r e fi n e m e n t p a t t e r n s f o r g o a l - d r i v e n r e q u i r e m e n t s e l a b o r a t i o n . I n P r o c e e d i n g s o f t h e 4 t h A C M S I G - S O F T S y m p o s i u m o n F o u n d a t i o n s o f S o f t w a r e E n g i n e e r i n g , p a g e s 1 7 9 — 1 9 0 . A C M P r e s s , 1 9 9 6 . L i s a D i P i p p o a n d C h r i s t o p h e r D . G i l , e d i t o r s . D e s i g n P a t t e r n s f o r D i s - t r i b u t e d R e a l — T i m e E m b e d d e d S y s t e m s , v o l u m e 2 4 o f R e a l - T i m e S y s t e m s S e r i e s . S p r i n g e r , 2 0 0 7 . - B r u c e P o w e l D o u g l a s s . D o i n g H a r d T i m e : D e v e l o p i n g R e a l - T i m e S y s t e m s w i t h U M L , O b j e c t s , F r a m e w o r k s a n d P a t t e r n s . A d d i s o n - W e s l e y , 1 9 9 9 . B r u c e P o w e l D o u g l a s s . R e a l T i m e U M L : A d v a n c e s i n t h e U M L f o r R e a l - T i m e S y s t e m s . A d d i s o n - W e s l e y , 3 r d e d i t i o n , 2 0 0 4 . B r u c e P o w e l l D o u g l a s s . R e a l — T i m e U M L . A d d i s o n — W e s l e y , 1 9 9 8 . B r u c e P o w e l l D o u g l a s s . R e a l - T i m e D e s i g n P a t t e r n s . A d d i s o n - W e s l e y , 2 0 0 3 . D o r o n D r u s i n s k y . T h e T e m p o r a l R o v e r a n d t h e A T G R o v e r . I n P r o c e e d i n g s o f t h e 7 t h I n t e r n a t i o n a l S P I N W o r k s h o p o n S P I N M o d e l C h e c k i n g a n d S o f t w a r e V e r i fi c a t i o n , p a g e s 3 2 3 — 3 3 0 . S p r i n g e r - V e r l a g , 2 0 0 0 . 4 1 2 [ 6 2 ] [ 6 3 ] [ 6 4 ] [ 6 5 ] [ 6 6 ] [ 6 7 ] [ 6 8 ] [ 6 9 1 [ 7 0 ] [ 7 1 ] [ 7 2 ] M a t t h e w B . D w y e r , G e o r g e S . A v r u n i n , a n d J a m e s C . C o r b e t t . P a t t e r n s i n p r o p e r t y s p e c i fi c a t i o n s f o r fi n i t e - s t a t e v e r i f i c a t i o n . I n P r o c e e d i n g s o f t h e 2 I s t I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n S o f t w a r e E n g i n e e r i n g , p a g e s 4 1 1 — 4 2 0 . I E E E C o m - p u t e r S o c i e t y P r e s s , 1 9 9 9 . A l i E b n e n a s i r a n d B e t t y H . C . C h e n g . A f r a m e w o r k f o r m o d e l i n g a n d a n a l y z i n g f a u l t - t o l e r a n c e . T e c h n i c a l R e p o r t M S U - C S E — O 6 — 5 , D e p a r t m e n t o f C o m p u t e r S c i e n c e , M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y , E a s t L a n s i n g , M i c h i g a n , J a n u a r y 2 0 0 6 . A l i E b n e n a s i r , B e t t y H . C . C h e n g , a n d S a s c h a K o n r a d . U s e c a s e — b a s e d m o d e l - i n g a n d a n a l y s i s o f f a i l s a f e f a u l t - t o l e r a n c e . I n P r o c e e d i n g s o f t h e I E E E I n t e r — n a t i o n a l R e q u i r e m e n t s E n g i n e e r i n g C o n f e r e n c e ( R E ’ 0 6 ) , M i n n e a p o l i s / S t . P a u l , M N , S e p t e m b e r 2 0 0 6 . ( P o s t e r s u m m a r y ) . B r u c e E m a u s a n d B o b G r u s z c z y n s k i . S o c i e t y o f A u t o m o t i v e E n g i n e e r s ( S A E ) E m b e d d e d S o f t w a r e A c t i v i t i e s U p d a t e . h t t p : / / w w w . g 1 - s p i n . o r g / M e e t i n g s / M e e t i n g _ A r c h i v e / S A E _ E m b e d d e d _ s o f t w a r e _ a c t i v i t i e s _ u p d a t e 3 1 3 0 3 . p d f , 2 0 0 3 . P r e s e n t a t i o n n o t e s . K o u s h a E t e s s a m i a n d G e r a r d J . H o l z m a n n . O p t i m i z i n g b i i c h i a u t o m a t a . I n C O N C U R ’ 0 0 : P r o c e e d i n g s o f t h e 1 1 t h I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n C o n c u r - r e n c y T h e o r y , p a g e s 1 5 3 — 1 6 7 , L o n d o n , U K , 2 0 0 0 . S p r i n g e r - V e r l a g . E v e n t H e l i x . c o m . R e a l t i m e m a n t r a , 2 0 0 6 . h t t p : / / w w w . e v e n t h e 1 i x . c o m / R e a l t i m e M a n t r a . A . F a n t e c h i , S . G n e s i , R . R i s t o r i , M . C a r e n i n i , M . V a n o c c h i , a n d P . M o r e s c h i n i . A s s i s i t i n g r e q u i r e m e n t f o r m a l i z a t i o n b y m e a n s o f n a t u r a l l a n g u a g e t r a n s l a t i o n . F o r m a l M e t h o d s i n S y s t e m D e s i g n , 4 : 2 4 3 — 2 6 3 , 1 9 9 4 . E d u a r d o F e r n a n d e z . G o o d a n a l y s i s a s t h e b a s i s f o r g o o d d e s i g n a n d i m p l e - m e n t a t i o n . I n W o r k s h o p o n O b j e c t — O r i e n t e d D e s i g n Q u a l i t y ( c o - l o c a t e d w i t h O O P S L A ’ 9 7 ) , O c t o b e r 1 9 9 7 . E d u a r d o B . F e r n a n d e z a n d X i a o h o n g Y u a n . S e m a n t i c A n a l y s i s P a t t e r n s . I n P r o c e e d i n g s o f t h e 1 9 t h I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n C o n c e p t u a l M o d e l i n g ( E R 2 0 0 0 ) , p a g e s 1 8 3 — 1 9 5 , 2 0 0 0 . S . F l a k e , W . M u e l l e r , a n d J . R u f . S t r u c t u r e d E n g l i s h f o r m o d e l c h e c k i n g s p e c i fi c a t i o n . I n P r o c e e d i n g s o f t h e 0 1 - W o r k s h o p “ M e t h o d e n u n d B e s c h r e i - b u n g s s p r a c h e n z u r M o d e l l i e r u n g u n d V e r i fi k a t i o n v o n S c h a l t u n g e n u n d S y s t e - m e n ” , F r a n k f u r t , G e r m a n y , F e b r u a r y 2 0 0 0 . V D E V e r l a g . ( E n g l i s h v e r s i o n ) . S t e p h a n F l a k e a n d W o l f g a n g M u e l l e r . A U M L p r o fi l e f o r r e a l - t i m e c o n s t r a i n t s w i t h t h e O C L . I n P r o c e e d i n g s o f t h e 5 t h I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n T h e U n i fi e d M o d e l i n g L a n g u a g e , p a g e s 1 7 9 — 1 9 5 . S p r i n g e r - V e r l a g , 2 0 0 2 . [ 7 3 ] T h e E c l i p s e F o u n d a t i o n . E c l i p s e f r a m e w o r k . h t t p : / / w w w . e c l i p s e . o r g / , 2 0 0 6 . 4 1 3 [ 7 4 ] [ 7 5 ] [ 7 6 ] [ 7 7 ] [ 7 8 ] [ 7 9 ] [ 8 0 1 [ 8 1 ] [ 8 2 ] [ 8 3 ] [ 8 4 ] M a r t i n F o w l e r . A n a l y s i s P a t t e r n s : R e u s a b l e O b j e c t M o d e l s . A d d i s o n - W ’ e s l e y , 1 9 9 7 . J r . F r e d e r i c k P . B r o o k s . T h e M y t h i c a l M a n - M o n t h : E s s a y s o n S o f t w a r e E n g i — n e e r i n g , A n n i v e r s a r y E d i t i o n . A d d i s o n W ' e s l e y L o n g m a n , I n c . , 1 9 9 5 . N o r b e r t E . F u c h s a n d R o l f S c h w i t t e r . A t t e m p t o c o n t r o l l e d E n g l i s h ( A C E ) . I n T h e F i r s t I n t e r n a t i o n a l W o r k s h o p o n C o n t r o l l e d L a n g u a g e A p p l i c a t i o n s ( C L A W ) , L e u v e n , B E , M a r c h 1 9 9 6 . E r i c h G a m m a , R i c h a r d H e l m , R a l p h J o h n s o n , a n d J o h n V l i s s i d e s . D e s i g n P a t - t e r n s : E l e m e n t s o f R e u s a b l e O b j e c t - O r i e n t e d S o f t w a r e . A d d i s o n - W e s l e y , 1 9 9 4 . A n g e l o G a r g a n t i n i a n d C o n s t a n c e H e i t m e y e r . U s i n g m o d e l c h e c k i n g t o g e n e r - a t e t e s t s f r o m r e q u i r e m e n t s s p e c i fi c a t i o n s . I n P r o c e e d i n g s o f t h e 7 t h E u r o p e a n S o f t - w a r e E n g i n e e r i n g C o n f e r e n c e , p a g e s 1 4 6 — 1 6 2 , L o n d o n , U K , 1 9 9 9 . S p r i n g e r - V e r l a g . P a u l G a s t i n a n d D e n i s O d d o u x . F a s t L T L t o B i i c h i a u t o m a t a t r a n s l a t i o n . I n C A V ’ 0 1 : P r o c e e d i n g s o f t h e 1 3 t h I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n C o m p u t e r A i d e d V e r i fi c a t i o n , p a g e s 5 3 — 6 5 , L o n d o n , U K , 2 0 0 1 . S p r i n g e r - V e r l a g . S e b a s t i e n G e r a r d , J e a n - P h i l i p p e B a b a u , a n d J o e l C h a m p e a u , e d i t o r s . M o d e l D r i v e n E n g i n e e r i n g f o r D i s t r i b u t e d R e a l - t i m e E m b e d d e d S y s t e m s . I S T E P u b — l i s h i n g C o m p a n y , 2 0 0 5 . R o b G e r t h , D o r o n P e l e d , M o s h e Y . V a r d i , a n d P i e r r e W o l p e r . S i m p l e o n - t h e - f l y a u t o m a t i c v e r i fi c a t i o n o f l i n e a r t e m p o r a l l o g i c . I n P r o c e e d i n g s o f t h e S y m p o s i u m o n P r o t o c o l S p e c i fi c a t i o n , T e s t i n g , a n d V e r i fi c a t i o n , p a g e s 3 — 1 8 , W a r s a w , P o l a n d , 1 9 9 5 . C h a p m a n & H a l l , L t d . A n d r e a s G e y e r - S c h u l z a n d M i c h a e l H a h s l e r . S o f t w a r e e n g i n e e r i n g w i t h a n a l y s i s p a t t e r n s , 2 0 0 1 . h t t p : / / w w w a i . w u - w i e n . a c . a t / ~ h a h s l e r / r e s e a r c h / v i r 1 i b _ w o r k i n g 2 0 0 1 / v i r l i b / . C . G h e z z i , D . M a n d r i o l i , a n d A . M o r z e n t i . T R I O : A l o g i c l a n g u a g e f o r e x e - c u t a b l e s p e c i fi c a t i o n s o f r e a l - t i m e s y s t e m s . J o u r n a l o f S y s t e m s a n d S o f t w a r e , 1 2 ( 2 ) : 1 0 7 — 1 2 3 , 1 9 9 0 . C a r l o G h e z z i a n d R i c h a r d A . K e m m e r e r . A S T R A L : A n a s s e r t i o n l a n g u a g e f o r s p e c i f y i n g r e a l t i m e s y s t e m s . I n P r o c e e d i n g s o f t h e 3 r d E u r o p e a n S o f t w a r e E n g i n e e r i n g C o n f e r e n c e , p a g e s 1 2 2 — 1 4 6 . S p r i n g e r - V e r l a g , 1 9 9 1 . H e a t h e r G o l d s b y , B e t t y H . C . C h e n g , S a s c h a K o n r a d , a n d S t e p h a n e K a m d o u m . E n a b l i n g a r o u n d t r i p e n g i n e e r i n g p r o c e s s f o r t h e m o d e l i n g a n d a n a l y s i s o f e m - b e d d e d s y s t e m s . I n P r o c e e d i n g s o f t h e A C M / I E E E 8 t h I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n M o d e l D r i v e n E n g i n e e r i n g L a n g u a g e s a n d S y s t e m s , G e n o v a , I t a l y , O c t o b e r 2 0 0 6 . 4 1 4 [ 8 5 ] [ 8 7 ] [ 8 8 ] [ 8 9 ] [ 9 0 ] [ 9 1 ] [ 9 2 ] [ 9 3 ] [ 9 4 ] [ 9 5 ] [ 9 6 ] H . G o m a a . D e s i g n i n g C o n c u r r e n t . D i s t r i b u t e d , a n d R e a l — T i m e A p p l i c a t i o n s w i t h U M L . A d d i s o n - W e s l e y , 2 0 0 0 . S u s a n n e G r a f , I l e a n a O b e r , a n d I u l i a n O b e r . T i m e d a n n o t a t i o n s w i t h U M L . I n P r o c e e d i n g s o f S p e c i fi c a t i o n a n d V a l i d a t i o n o f U M L M o d e l s f o r R e a l T i m e a n d E m b e d d e d S y s t e m s ( S V E R T S ) , F o r t M a s o n C e n t e r , S a n F r a n c i s c o , O c t o b e r 2 0 0 3 . D a n i e l G r o s s a n d E r i c S . K . Y u . F r o m n o n — f u n c t i o n a l r e q u i r e m e n t s t o d e s i g n t h r o u g h p a t t e r n s . R e q u i r e m e n t s E n g i n e e r i n g , 6 ( 1 ) : 1 8 — 3 6 , 2 0 0 1 . V o l k e r G r u h n a n d R a l f L a u e . P a t t e r n s f o r t i m e d p r o p e r t y s p e c i fi c a t i o n s . E l e c - t r o n i c N o t e s i n T h e o r e t i c a l C o m p u t e r S c i e n c e , 1 5 3 ( 2 ) : 1 1 7 — 1 3 3 , 2 0 0 6 . G r e g o i r e H a m o n , L e o n a r d o d c M o u r a , a n d J o h n R u s h b y . G e n e r a t i n g e f fi c i e n t t e s t s e t s w i t h a m o d e l c h e c k e r . I n 2 n d I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n S o f t w a r e E n g i n e e r i n g a n d F o r m a l M e t h o d s , p a g e s 2 6 1 — 2 7 0 , B e i j i n g , C h i n a , S e p t e m b e r 2 0 0 4 . I E E E C o m p u t e r S o c i e t y . H a i t h a m H a m z a . T o w a r d s s t a b l e s o f t w a r e a n a l y s i s p a t t e r n s . I n O O P S L A ’ 0 2 : C o m p a n i o n o f t h e 1 7 t h a n n u a l A C M S I G P L A N c o n f e r e n c e o n O b j e c t - o r i e n t e d p r o g r a m m i n g , s y s t e m s , l a n g u a g e s , a n d a p p l i c a t i o n s , p a g e s 1 1 0 — 1 1 1 , N e w Y o r k , N Y , U S A , 2 0 0 2 . A C M P r e s s . H a i t h a m H a m z a , A h m e d M a h d y , M o h a m e d E . F a y a d , a n d M a r s h a l l C l i n e . E x - t r a c t i n g d o m a i n - s p e c i fi c a n d d o m a i n - i n d e p e n d e n t p a t t e r n s . I n O O P S L A ’ 0 3 : C o m p a n i o n o f t h e 1 8 t h a n n u a l A C M S I G P L A N c o n f e r e n c e o n O b j e c t - o r i e n t e d p r o g r a m m i n g , s y s t e m s , l a n g u a g e s , a n d a p p l i c a t i o n s , p a g e s 3 1 0 — 3 1 1 , N e w Y o r k , N Y , U S A , 2 0 0 3 . A C M P r e s s . S u s u m u H a y a s h i , P a n Y i B i n g , M a s a m i S a t o , K e n j i M o r i , S u l S e j e o n , a n d S h u - u s u k e H a r u n a . T e s t d r i v e n d e v e l o p m e n t o f U M L m o d e l s w i t h s m a r t m o d e l - i n g s y s t e m . I n T h o m a s B a a r , A l f r e d S t r o h m e i e r , A n a M . D . M o r e i r a , a n d S t e p h e n J . M e l l o r , e d i t o r s , P r o c e e d i n g s o f t h e S e v e n t h I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n t h e U n i fi e d M o d e l i n g L a n g u a g e - t h e L a n g u a g e a n d i t s a p p l i c a t i o n s , v o l u m e 3 2 7 3 o f L e c t u r e N o t e s i n C o m p u t e r S c i e n c e , p a g e s 3 9 5 — 4 0 9 . S p r i n g e r , 2 0 0 4 . M a t s P e r E r i k H e i m d a h l a n d N a n c y G . L e v e s o n . C o m p l e t e n e s s a n d c o n s i s t e n c y i n h i e r a r c h i c a l s t a t e - b a s e d r e q u i r e m e n t s . S o f t w a r e E n g i n e e r i n g , 2 2 ( 6 ) : 3 6 3 — 3 7 7 , 1 9 9 6 . C o n s t a n c e L . H e i t m e y e r a n d R a m e s h B h a r a d w a j . A p p l y i n g t h e S C R r e q u i r e - m e n t s m e t h o d t o t h e l i g h t c o n t r o l c a s e s t u d y . J o u r n a l o f U n i v e r s a l C o m p u t e r S c i e n c e , 6 ( 7 ) : 6 5 0 — 6 7 8 , 2 0 0 0 . C o n s t a n c e L . H e i t m e y e r , J a m e s K i r b y , B r u c e G . L a b a w , a n d R a m e s h B h a r a d — w a j . S C R * : A t o o l s e t f o r s p e c i f y i n g a n d a n a l y z i n g s o f t w a r e r e q u i r e m e n t s . I n C o m p u t e r A i d e d V e r i fi c a t i o n , p a g e s 5 2 6 — 5 3 1 , 1 9 9 8 . 4 1 5 [ 9 7 ] T . A . H e n z i n g e r . T h e t h e o r y o f h y b r i d a u t o m a t a . I n P r o c e e d - i n g s o f t h e 1 1 t h A n n u a l I E E E S y m p o s i u m o n L o g i c i n C o m p u t e r S c i e n c e ( L I C S ’ 9 6 ) , p a g e 2 7 8 , W a s h i n g t o n , D C , U S A , 1 9 9 6 . I E E E C o m p u t e r S o c i e t y . [ 9 8 ] T . A . H e n z i n g e r , Z . M a n n a , a n d A . P n u e l i . W h a t g o o d a r e d i g i t a l c l o c k s ? I n W . K u i c h , e d i t o r , I C A L P 9 2 : A u t o m a t a , L a n g u a g e s , a n d P r o g r a m m i n g , L e c t u r e N o t e s i n C o m p u t e r S c i e n c e 6 2 3 , p a g e s 5 4 5 — 5 5 8 . S p r i n g e r - V e r l a g , 1 9 9 2 . [ 9 9 ] T h o m a s A . H e n z i n g e r , P e i - H s i n H o , a n d H o w a r d W o n g - T o i . H Y T E C H : A m o d e l c h e c k e r f o r h y b r i d s y s t e m s . I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o n S o f t w a r e T o o l s f o r T e c h - n o l o g y T r a n s f e r , 1 ( 1 — 2 ) : 1 1 0 — 1 2 2 , 1 9 9 7 . [ 1 0 0 ] T h o m a s A . H e n z i n g e r , R a n j i t J h a l a , R u p a k M a j u m d a r , a n d M a r c o A . A . S a n - v i d o . E x t r e m e m o d e l c h e c k i n g . I n N a c h u m D e r s h o w i t z , e d i t o r , V e r i fi c a t i o n : T h e o r y a n d P r a c t i c e , v o l u m e 2 7 7 2 o f L e c t u r e N o t e s i n C o m p u t e r S c i e n c e , p a g e s 3 3 2 — 3 5 8 . S p r i n g e r , 2 0 0 3 . [ 1 0 1 ] A n g e l H e r r a n z - N i e v a a n d J u a n J o s é M o r e n o - N a v a r r o . F o r m a l e x t r e m e ( a n d e x t r e m e l y f o r m a l ) p r o g r a m m i n g . I n M i c h e l e M a r c h e s i a n d G i a n c a r l o S u c c i , e d i t o r s , X P , v o l u m e 2 6 7 5 o f L e c t u r e N o t e s i n C o m p u t e r S c i e n c e , p a g e s 8 8 — 9 6 . S p r i n g e r , 2 0 0 3 . [ 1 0 2 ] A l e x a n d e r H o l t a n d E w a n K l e i n . A s e m a n t i c a l l y - d e r i v e d s u b s e t o f E n g l i s h f o r h a r d w a r e v e r i fi c a t i o n . I n P r o c e e d i n g s o f t h e 3 7 t h A n n u a l M e e t i n g o f t h e A s s o c i a t i o n f o r C o m p u t a t i o n a l L i n g u i s t i c s : M a r y l a n d , U S A , p a g e s 4 5 1 — 4 5 6 . A s s o c i a t i o n f o r C o m p u t a t i o n a l L i n g u i s t i c s , 1 9 9 9 . [ 1 0 3 ] G . J . H o l z m a n n . T h e S p i n M o d e l C h e c k e r , P r i m e r a n d R e f e r e n c e M a n u a l . A d d i s o n - W e s l e y , R e a d i n g , M a s s a c h u s e t t s , 2 0 0 4 . [ 1 0 4 ] F r a n k H o u d e k a n d B a r b a r a P a e c h . D a s T i i r s t e u e r g e r a t - e i n e B e i s p i e l s p e z i - fi k a t i o n [ T h e D o o r C o n t r o l S y s t e m - A n E x a m p l e S p e c i f i c a t i o n ( i n G e r m a n ) ] . T e c h n i c a l R e p o r t 0 0 2 . 0 2 / D , F r a u n h o f e r I E S E , 2 0 0 2 . [ 1 0 5 ] I B M . R a t i o n a l R o s e X D E D e v e l o p e r . h t t p : / / w w w - 3 0 6 . i b m . c o m / s o f t w a r e / a w d t o o l s / d e v e l o p e r / r o s e x d e / , 2 0 0 5 . [ 1 0 6 ] I B M R a t i o n a l . R a t i o n a l U n i fi e d P r o c e s s ( R U P ) . h t t p : / / w w - 3 0 6 . i b m . c o m / s o f t w a r e / a w d t o o l s / r m c / f e a t u r e s / i n d e x . h t m l , 2 0 0 6 . [ 1 0 7 ] F . J a h a n i a n a n d A . K . M o k l a p r . S a f e t y a n a l y s i s o f t i m i n g p r o p e r t i e s i n r e a l - t i m e s y s t e m s . I E E E T r a n s a c t i o n s o n S o f t w a r e E n g i n e e r i n g , 1 2 ( 9 ) : 8 9 0 — 9 0 4 , 1 9 8 6 . [ 1 0 8 ] K . J e n s e n . C o l o u r e d P e t r i N e t s . B a s i c C o n c e p t s , A n a l y s i s M e t h o d s a n d P r a c t i c a l U s e . V o l u m e 1 - 3 . S p r i n g e r - V e r l a g , B e r l i n , G e r m a n y , 1 9 9 7 . [ 1 0 9 ] S t e p h a n e K a m d o u m . F a c i l i t a t i n g t h e r o u n d t r i p e n g i n e e r i n g o f m o d e l - d r i v e n s o f t w a r e a r c h i t e c t u r e . M a s t e r ’ s t h e s i s , T e c h n i c a l U n i v e r s i t y o f K a i s e r s l a u t e r n , G e r m a n y , 2 0 0 6 . 4 1 6 [ 1 1 0 ] [ 1 1 1 ] [ 1 1 2 ] [ 1 1 3 ] [ 1 1 4 ] [ 1 1 5 ] [ 1 1 6 ] [ 1 1 7 ] [ 1 1 8 ] [ 1 1 9 ] J . K a p i n s k i a n d B . H . K r o g h . V e r i f y i n g s w i t c h e d - m o d e c o m p u t e r c o n t r o l l e d s y s t e m s . I n P r o c e e d i n g s o f t h e I n t e r n a t i o n a l S y m p o s i u m o n C o m p u t e r A i d e d C o n t r o l S y s t e m D e s i g n , 2 0 0 2 . W o l f g a n g K e l l e r . O b j e c t / r e l a t i o n a l a c c e s s l a y e r s - a r o a d m a p , m i s s i n g l i n k s a n d m o r e p a t t e r n s . I n P r o c e e d i n g s o f E u r o P L o P 1 9 9 8 , B a d I r s e e , G e r m a n y , J u l y 1 9 9 8 . A m i r A l i K h w a j a a n d J o s e p h E . U r b a n . S y n t a x - d i r e c t e d e d i t i n g e n v i r o n m e n t s : I s s u e s a n d f e a t u r e s . I n S A C ’ 9 3 : P r o c e e d i n g s o f t h e 1 9 9 3 A C M / S I G A P P S y m - p o s i u m o n A p p l i e d C o m p u t i n g , p a g e s 2 3 0 — 2 3 7 . A C M P r e s s , 1 9 9 3 . A l e x a n d e r K n a p p , S t e p h a n M e r z , a n d C h r i s t o p h e r R a u h . M o d e l c h e c k i n g t i m e d U M L s t a t e m a c h i n e s a n d c o l l a b o r a t i o n s . I n W . D a m m a n d E . - R . O l d e r o g , e d i - t o r s , 7 t h I n t e r n a t i o n a l S y m p o s i u m F o r m a l T e c h n i q u e s i n R e a l - T i m e a n d F a u l t T o l e r a n t S y s t e m s ( F T R T F T 2 0 0 2 ) , v o l u m e 2 4 6 9 o f L e c t u r e N o t e s i n C o m p u t e r S c i e n c e , p a g e s 3 9 5 — 4 1 4 , O l d e n b u r g , G e r m a n y , S e p t e m b e r 2 0 0 2 . S p r i n g e r - V e r l a g . S a s c h a K o n r a d . D e fi n i n g a n d u s i n g r e q u i r e m e n t s p a t t e r n s f o r e m b e d d e d s y s — t e m s . M a s t e r ’ s t h e s i s , M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y , E a s t L a n s i n g , M I , A u g u s t 2 0 0 3 . S a s c h a K o n r a d . A s s u r a n c e p a t t e r n s f o r d i s t r i b u t e d r e a l - t i m e e m b e d d e d s y s t e m s . I n P r o c e e d i n g s o f t h e D o c t o r a l S y m p o s i u m o f t h e 2 7 t h I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n S o f t w a r e E n g i n e e r i n g ( I C S E 0 5 ) , S t L o u i s , M O , U S A , M a y 2 0 0 5 . S a s c h a K o n r a d , L a u r a A . C a m p b e l l , a n d B e t t y H . C . C h e n g . A d d i n g f o r m a l s p e c i fi c a t i o n s t o r e q u i r e m e n t s p a t t e r n s . I n P r o c e e d i n g s o f t h e R e q u i r e m e n t s f o r H i g h A s s u r a n c e S y s t e m s W o r k s h o p ( R H A S O 2 ) a s p a r t o f t h e I E E E J o i n t I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n R e q u i r e m e n t s E n g i n e e r i n g ( R E 0 2 ) , p a g e s 4 7 — 5 6 , E s s e n , G e r m a n y , S e p t e m b e r 2 0 0 2 . S a s c h a K o n r a d , L a u r a A . C a m p b e l l , a n d B e t t y H . C . C h e n g . A u t o m a t e d a n a l - y s i s o f t i m i n g i n f o r m a t i o n i n U M L d i a g r a m s . I n P r o c e e d i n g s o f t h e N i n e t e e n t h I E E E I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n A u t o m a t e d S o f t w a r e E n g i n e e r i n g ( A S E 0 4 ) , p a g e s 3 5 0 — 3 5 3 , L i n z , A u s t r i a , S e p t e m b e r 2 0 0 4 . ( P o s t e r s u m m a r y ) . S a s c h a K o n r a d , L a u r a A . C a m p b e l l , B e t t y H . C . C h e n g , a n d M i n D e n g . A r e q u i r e m e n t s p a t t e r n s - d r i v e n a p p r o a c h t o c h e c k s y s t e m s a n d s p e c i f y p r o p e r t i e s . I n T h o m a s B a l l a n d S r i r a m K . R a j a m a n i , e d i t o r s , M o d e l C h e c k i n g S o f t w a r e , 1 0 t h I n t e r n a t i o n a l S P I N W o r k s h o p , n u m b e r 2 6 4 8 i n L e c t u r e N o t e s i n C o m p u t e r S c i e n c e , p a g e s 1 8 — 3 3 . S p r i n g e r V e r l a g , M a y 2 0 0 3 . S a s c h a K o n r a d a n d B e t t y H . C . C h e n g . R e q u i r e m e n t s p a t t e r n s f o r e m b e d d e d s y s t e m s . I n P r o c e e d i n g s o f t h e I E E E J o i n t I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n R e - q u i r e m e n t s E n g i n e e r i n g ( R E 0 2 ) , p a g e s 1 2 7 — 1 3 6 , E s s e n , G e r m a n y , S e p t e m b e r 2 0 0 2 . 4 1 7 [ 1 2 0 ] [ 1 2 1 ] [ 1 2 2 ] [ 1 2 3 ] [ 1 2 4 ] [ 1 2 5 ] [ 1 2 6 ] [ 1 2 7 ] [ 1 2 8 ] [ 1 2 9 ] [ 1 3 0 ] [ 1 3 1 ] S a s c h a K o n r a d a n d B e t t y H . C . C h e n g . F a c i l i t a t i n g t h e c o n s t r u c t i o n o f s p e c - i fi c a t i o n p a t t e r n - b a s e d p r o p e r t i e s . I n P r o c e e d i n g s o f t h e I E E E I n t e r n a t i o n a l R e q u i r e m e n t s E n g i n e e r i n g C o n f e r e n c e ( R E 0 5 ) , P a r i s , F r a n c e , A u g u s t 2 0 0 5 . S a s c h a K o n r a d a n d B e t t y H . C . C h e n g . R e a l - t i m e s p e c i fi c a t i o n p a t t e r n s . I n P r o c e e d i n g s o f t h e I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n S o f t w a r e E n g i n e e r i n g ( I C S E 0 5 ) , S t L o u i s , M O , U S A , M a y 2 0 0 5 . S a s c h a K o n r a d a n d B e t t y H . C . C h e n g . A u t o m a t e d A n a l y s i s o f N a t u r a l L a n - g u a g e P r o p e r t i e s f o r U M L M o d e l s , v o l u m e 3 8 4 4 o f L e c t u r e N o t e s i n C o m p u t e r S c i e n c e , c h a p t e r 6 , p a g e s 4 8 — 5 7 . S p r i n g e r - V e r l a g G m b H , J a n u a r y 2 0 0 6 . S a s c h a K o n r a d , B e t t y H . C . C h e n g , a n d L a u r a A . C a m p b e l l . O b j e c t a n a l y s i s p a t t e r n s f o r e m b e d d e d s y s t e m s . I E E E T r a n s a c t i o n s o n S o f t w a r e E n g i n e e r i n g , 3 0 ( 1 2 ) : 9 7 0 — 9 9 2 , D e c e m b e r 2 0 0 4 . S a s c h a K o n r a d , B e t t y H . C . C h e n g , L a u r a A . C a m p b e l l , a n d R o n a l d W a s s e r - m a n n . U s i n g s e c u r i t y p a t t e r n s t o m o d e l a n d a n a l y z e s e c u r i t y r e q u i r e m e n t s . I n P r o c e e d i n g s o f t h e R e q u i r e m e n t s f o r H i g h A s s u r a n c e S y s t e m s W o r k s h o p ( R H A S O S ’ ) a s p a r t o f t h e I E E E J o i n t I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n R e q u i r e m e n t s E n g i n e e r i n g ( R E O S ’ ) , M o n t e r e y , C A , S e p t e m b e r 2 0 0 2 . S a s c h a K o n r a d , H e a t h e r G o l d s b y , K a r l i L o p e z , a n d B e t t y H . C . C h e n g . V i - s u a l i z i n g r e q u i r e m e n t s i n U M L m o d e l s . I n P r o c e e d i n g s o f t h e I n t e r n a t i o n a l W o r k s h o p o n R e q u i r e m e n t s E n g i n e e r i n g V i s u a l i z a t i o n ( R E V 2 0 0 6 ) a s p a r t o f t h e 1 4 t h I E E E I n t e r n a t i o n a l R e q u i r e m e n t s E n g i n e e r i n g C o n f e r e n c e ( R E ’ 0 6 ) , M i n n e a p o l i s / S t . P a u l , M N , S e p t e m b e r 2 0 0 6 . R o n K o y m a n s . S p e c i f y i n g r e a l - t i m e p r o p e r t i e s w i t h m e t r i c t e m p o r a l l o g i c . R e a l - T i m e S y s t e m s , 2 ( 4 ) : 2 5 5 — 2 9 9 , 1 9 9 0 . M . K r o n e n b u r g , C . P e p e r , a n d R . G o t z h e i n . A t a i l o r e d r e a l t i m e t e m p o r a l l o g i c f o r s p e c i f y i n g r e q u i r e m e n t s o f b u i l d i n g a u t o m a t i o n s y s t e m s . T e c h n i c a l R e p o r t S F B 5 0 1 B e r i c h t 1 6 / 9 6 , U n i v e r s i t y o f K a i s e r l a u t e r n , 1 9 9 6 . S a n d e e p K u l k a r n i . C o m p o n e n t B a s e d D e s i g n o f F a u l t - T o l e r a n c e . P h D t h e s i s , T h e O h i o S t a t e U n i v e r s i t y , C o l u m b u s , O h i o , J u n e 1 9 9 9 . B e n j a m i n C . K u o a n d F a r i d G o l n a r a g h i . A u t o m a t i c C o n t r o l S y s t e m s . J o h n W i l e y 8 ; S o n s , I n c . , N e w Y o r k , N Y , U S A , 2 0 0 2 . L e s l i e L a m p o r t . S p e c i f y i n g S y s t e m s : T h e T L A + L a n g u a g e a n d T o o l s f o r H a r d - w a r e a n d S o f t w a r e E n g i n e e r s . A d d i s o n - W e s l e y P r o f e s s i o n a l , J u l y 2 0 0 2 . L e s l i e L a m p o r t . R e a l t i m e i s r e a l l y s i m p l e . T e c h n i c a l R e p o r t M S R — T R — 2 0 0 5 — 3 0 , M i c r o s o f t R e s e a r c h , A u g u s t 2 0 0 5 . 4 1 8 [ 1 3 2 ] J e a n - C l a u d e L a p r i e a n d B r i a n R a n d e l l . B a s i c c o n c e p t s a n d t a x o n o m y o f d e - p e n d a b l e a n d s e c u r e c o m p u t i n g . I E E E T r a n s a c t i o n s o n D e p e n d a b l e a n d S e c u r e C o m p u t i n g , 1 ( 1 ) : 1 1 — 3 3 , 2 0 0 4 . [ 1 3 3 ] L u i g i L a v a z z a , G a b r i e l e Q u a r o n i , a n d M a t t e o V e n t u r e l l i . C o m b i n i n g U M L a n d f o r m a l n o t a t i o n s f o r m o d e l l i n g r e a l - t i m e s y s t e m s . S I G S O F T S o f t w a r e E n g i n e e r - i n g N o t e s , 2 6 ( 5 ) : 1 9 6 — 2 0 6 , 2 0 0 1 . [ 1 3 4 ] R . G r e g L a v e n d e r a n d D o u g l a s C . S c h m i d t . A c t i v e o b j e c t — a n o b j e c t b e h a v i o r a l p a t t e r n f o r c o n c u r r e n t p r o g r a m m i n g . I n P r o c e e d i n g s o f t h e S e c o n d P a t t e r n L a n - g u a g e s o f P r o g r a m s C o n f e r e n c e , 1 9 9 5 . h t t p : / / w w w . c s . w u s t 1 . e d u / ~ s c h m i d t / P D F / A c t - O b j . p d f . [ 1 3 5 ] D o u g L e a . D e s i g n P a t t e r n s f o r A v i o n i c s C o n t r o l S y s t e m s . T e c h n i c a l R e p o r t A D A G E — O S W - 9 4 - 0 1 , D S S A A d a g e P r o j e c t , 1 9 9 4 . [ 1 3 6 ] E m m a n u e l L e t i e r a n d A x e l v a n L a m s w e e r d e . D e r i v i n g o p e r a t i o n a l s o f t w a r e s p e c i fi c a t i o n s f r o m s y s t e m g o a l s . I n P r o c e e d i n g s o f t h e T e n t h A C M S I G S O F T S y m p o s i u m o n F o u n d a t i o n s o f S o f t w a r e E n g i n e e r i n g , p a g e s 1 1 9 — 1 2 8 . A C M P r e s s , 2 0 0 2 . [ 1 3 7 ] K . L o e r a n d M . D . H a r r i s o n . T o w a r d s u s a b l e a n d r e l e v a n t m o d e l c h e c k i n g t e c h n i q u e s f o r t h e a n a l y s i s o f d e p e n d a b l e i n t e r a c t i v e s y s t e m s . I n W . E m m e r i c h a n d D . W i l e , e d i t o r s , P r o c e e d i n g s 1 7 t h I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n A u t o m a t e d S o f t w a r e E n g i n e e r i n g , p a g e s 2 2 3 — 2 2 6 . I E E E C o m p u t e r S o c i e t y , S e p t e m b e r 2 0 0 2 . [ 1 3 8 ] K a r l i L o p e z . J a v a i m p l e m e n t a t i o n o f H y d r a V , 2 0 0 6 . [ 1 3 9 ] R o b y n R . L u t z . A n a l y z i n g s o f t w a r e r e q u i r e m e n t s e r r o r s i n s a f e t y - c r i t i c a l e m b e d - d e d s y s t e m s . I n P r o c e e d i n g s o f I E E E I n t e r n a t i o n a l S y m p o s i u m o n R e q u i r e m e n t s E n g i n e e r i n g , 1 9 9 3 . [ 1 4 0 ] G a b o r M a d l , S h e r i f A b d e l w a h e d , a n d D o u g l a s C . S c h m i d t . V e r i f y i n g d i s t r i b u t e d r e a l - t i m e p r o p e r t i e s o f e m b e d d e d s y s t e m s v i a g r a p h t r a n s f o r m a t i o n s a n d m o d e l c h e c k i n g . R e a l - T i m e S y s t e m s , 3 3 ( 1 - 3 ) : 7 7 — 1 0 0 , 2 0 0 6 . [ 1 4 1 ] Z o h a r M a n n a a n d A m i r P n u e l i . T h e t e m p o r a l l o g i c o f r e a c t i v e a n d c o n c u r r e n t s y s t e m s . S p r i n g e r - V e r l a g N e w Y o r k , I n c . , 1 9 9 2 . [ 1 4 2 ] R o b e r t C . M a r t i n . U M L f o r J a v a P r o g r a m m e r s . P r e n t i c e H a l l P t r , 2 0 0 3 . [ 1 4 3 ] R i c c a r d o M a t t o l i n i a n d P a o l o N e s i . A n i n t e r v a l l o g i c f o r r e a l - t i m e s y s t e m s p e c - i fi c a t i o n . I E E E T r a n s a c t i o n s o n S o f t w a r e E n g i n e e r i n g , 2 7 ( 3 ) : 2 0 8 — 2 2 7 , 2 0 0 1 . [ 1 4 4 ] K . L . M c M i l l a n . S y m b o l i c M o d e l C h e c k i n g : A n A p p r o a c h t o t h e S t a t e E x p l o s i o n P r o b l e m . K l u w e r A c a d e m i c P u b l i s h e r s , 1 9 9 3 . [ 1 4 5 ] W i l l i a m E . M c U m b e r a n d B e t t y H . C . C h e n g . U M L - b a s e d a n a l y s i s o f e m b e d d e d s y s t e m s u s i n g a m a p p i n g t o V H D L . I n P r o c e e d i n g s o f I E E E H i g h A s s u r a n c e S o f t w a r e E n g i n e e r i n g ( H A S E 9 9 ) , W a s h i n g t o n , D C , N o v e m b e r 1 9 9 9 . 4 1 9 [ 1 4 6 ] W i l l i a m E . M c U m b e r a n d B e t t y H . C . C h e n g . A g e n e r a l f r a m e w o r k f o r f o r m a l - i z i n g U M L w i t h f o r m a l l a n g u a g e s . I n P r o c e e d i n g s o f t h e I E E E I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n S o f t w a r e E n g i n e e r i n g ( I C S E 0 1 ) , T o r o n t o , C a n a d a , M a y 2 0 0 1 . [ 1 4 7 ] W i l l i a m E u g e n e M c U m b e r . A G e n e r i c F r a m e w o r k f o r F o r m a l i z i n g O b j e c t - O r i e n t e d M o d e l i n g N o t a t i o n s f o r E m b e d d e d S y s t e m s D e v e l o p m e n t . P h D t h e s i s , M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y , A u g u s t 2 0 0 0 . [ 1 4 8 ] S t e p h e n J . M e l l o r . A g i l e M D A . h t t p : / / w w w . 0 m g . o r g / m d a / m d a _ f i l e s / A g i l e _ M D A . p d f , 2 0 0 5 . [ 1 4 9 ] J . B . M i c h a e l , V . L . O n g , a n d N . C . R o w e . N a t u r a l - l a n g u a g e p r o c e s s i n g s u p - p o r t f o r d e v e l o p i n g p o l i c y - g o v e r n e d s o f t w a r e s y s t e m s . I n P r o c e e d i n g s o f t h e 3 9 t h I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n T e c h n o l o g y f o r O b j e c t - O r i e n t e d L a n g u a g e s a n d S y s t e m s , S a n t a B a r b a r a , C A , 2 0 0 1 . [ 1 5 0 ] O . M o n d r a g o n a n d A . Q . G a t e s . S u p p o r t i n g e l i c i t a t i o n a n d s p e c i fi c a t i o n o f s o f t w a r e p r o p e r t i e s t h r o u g h p a t t e r n s a n d c o m p o s i t e p r o p o s i t i o n s . I n t e r n a - t i o n a l J o u r n a l o n S o f t w a r e E n g i n e e r i n g a n d K n o w l e d g e E n g i n e e r i n g , 1 4 ( 1 ) : 2 1 — 4 1 , F e b r u a r y 2 0 0 4 . [ 1 5 1 ] L . E . M o s e r , Y . S . R a m a k r i s h n a , G . K u t t y , P . M . M e l l i a r - S m i t h , a n d L . K . D i l l o n . A g r a p h i c a l e n v i r o n m e n t f o r t h e d e s i g n o f c o n c u r r e n t r e a l - t i m e s y s t e m s . A C M T r a n s a c t i o n s o n S o f t w a r e E n g i n e e r i n g a n d M e t h o d o l o g y , 6 ( 1 ) : 3 1 — 7 9 , 1 9 9 7 . [ 1 5 2 ] I u l i a n O b e r , S u s a n n e G r a f , a n d I l e a n a O b e r . V a l i d a t i o n o f U M L m o d e l s v i a a m a p p i n g t o c o m m u n i c a t i n g e x t e n d e d t i m e d a u t o m a t a . I n P r o c e e d i n g s o f S p e c - i fi c a t i o n a n d V a l i d a t i o n o f U M L M o d e l s f o r R e a l T i m e a n d E m b e d d e d S y s t e m s ( S V E R T S ) , F o r t M a s o n C e n t e r , S a n F r a n c i s c o , O c t o b e r 2 0 0 3 . [ 1 5 3 ] O b j e c t M a n a g e m e n t G r o u p . O M G - X M L m e t a d a t a i n t e r c h a n g e ( X M I ) s p e c i fi - c a t i o n , v 1 . 1 . h t t p : / / w w w . 0 m g . o r g / c g i - b i n / d o c ? f o r m a 1 / O O - 1 1 - 0 2 , 2 0 0 0 . [ 1 5 4 ] O b j e c t M a n a g e m e n t G r o u p . C O R B A 3 . 0 S p e c i fi c a t i o n , 2 0 0 2 . h t t p : / / w w w . 0 m g . o r g / t e c h n o l o g y / d o c u m e n t s / f o r m a l / c o m p o n e n t s . h t m . [ 1 5 5 ] O b j e c t M a n a g e m e n t G r o u p . U M L S p e c i fi c a t i o n s , V e r s i o n 1 . 4 , 2 0 0 2 . h t t p : / / w w w . 0 m g . o r g / c g i - b i n / d o c ? f o r m a 1 / O 4 - 0 7 - O 2 . [ 1 5 6 ] O b j e c t M a n a g e m e n t G r o u p . U M L 2 . 0 O C L F i n a l A d o p t e d s p e c i fi c a t i o n , 2 0 0 3 . h t t p : / / w w w . o m g . o r g / c g i - b i n / d o c ? p t c / 2 0 0 3 - 1 0 - 1 4 . [ 1 5 7 ] O b j e c t M a n a g e m e n t G r o u p . U M L P r o fi l e f o r S c h e d u l a b i l i t y , P e r f o r m a n c e a n d T i m e , 2 0 0 3 . h t t p : / / w w w . 0 m g . o r g / t e c h n o l o g y / d o c u m e n t s / f o r m a l / s c h e d u l a b i l i t y . h t m . [ 1 5 8 ] O b j e c t M a n a g e m e n t G r o u p . U M L S p e c i fi c a t i o n s , V e r s i o n 1 . 5 . h t t p : / / w w w . 0 m g . o r g / t e c h n o l o g y / d o c u m e n t s / f o r m a l / u m l _ 2 . h t m , 2 0 0 3 . 4 2 0 [ 1 5 9 ] O b j e c t M a n a g e m e n t G r o u p . U M L 2 . 0 S u p e r s t r u c t u r e S p e c i f i c a t i o n , 2 0 0 4 . h t t p : / / w w w . 0 m g . o r g / c g i - b i n / d o c ? p t c / 2 0 0 4 - 1 0 - 0 2 . [ 1 6 0 ] O b j e c t M a n a g e m e n t G r o u p . M o d e l d r i v e n a r c h i t e c t u r e . h t t p : / / w w w . o m g . o r g / m d a / , 2 0 0 5 . [ 1 6 1 ] K u r t M . O l e n d e r a n d L e o n J . O s t e r w e i l . C e c i l : A s e q u e n c i n g c o n s t r a i n t l a n - g u a g e f o r a u t o m a t i c s t a t i c a n a l y s i s g e n e r a t i o n . I E E E T r a n s a c t i o n s o n S o f t w a r e E n g i n e e r i n g , 1 6 ( 3 ) : 2 6 8 — 2 8 0 , 1 9 9 0 . [ 1 6 2 ] J . O s t r o f f a n d W . W o n h a m . M o d e l i n g a n d v e r i f y i n g r e a l - t i m e e m b e d d e d c o m - p u t e r s y s t e m s . I n P r o c e e d i n g s o f t h e I E E E R e a l - T i m e S y s t e m s S y m p o s i u m , p a g e s 1 2 4 — 1 3 2 , D e c e m b e r 1 9 8 7 . [ 1 6 3 ] D a v i d L . P a r n a s a n d J a n M a r l e y . F u n c t i o n a l d o c u m e n t a t i o n f o r c o m p u t e r s y s - t e m s e n g i n e e r i n g . S c i e n c e o f C o m p u t e r P r o g r a m m i n g , 2 5 ( 1 ) : 4 1 — 6 1 , O c t o b e r 1 9 9 5 . [ 1 6 4 ] C h r i s t i a n P e p e r , R e i n h a r d G o t z h e i n , a n d M a r t i n K r o n e n b u r g . A g e n e r i c a p - p r o a c h t o t h e f o r m a l s p e c i fi c a t i o n o f r e q u i r e m e n t s . I n F i r s t I E E E I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n F o r m a l E n g i n e e r i n g M e t h o d s , p a g e s 2 5 2 — 2 6 1 , 1 9 9 7 . [ 1 6 5 ] P a u l P e t t e r s s o n a n d K i m G . L a r s e n . U P P A A L 2 k . B u l l e t i n o f t h e E u r o p e a n A s s o c i a t i o n f o r T h e o r e t i c a l C o m p u t e r S c i e n c e , 7 0 : 4 0 — 4 4 , F e b r u a r y 2 0 0 0 . [ 1 6 6 ] R o b e r t G . P e t t i t I V a n d H a s s a n G o m a a . M o d e l i n g b e h a v i o r a l d e s i g n p a t t e r n s o f c o n c u r r e n t o b j e c t s . I n I C S E ’ 0 6 : P r o c e e d i n g o f t h e 2 8 t h I n t e r n a t i o n a l C o n - f e r e n c e o n S o f t w a r e e n g i n e e r i n g , p a g e s 2 0 2 — 2 1 1 , S h a n g a i , C h i n a , 2 0 0 6 . [ 1 6 7 ] R o g e r S . P r e s s m a n . S o f t w a r e e n g i n e e r i n g ( 5 t h e d ) : a p r a c t i t i o n e r ’ s a p p r o a c h . M c G r a w - H i l l , I n c . , N e w Y o r k , N Y , U S A , 2 0 0 1 . [ 1 6 8 ] P r o c e e d i n g s o f t h e P a t t e r n s i n D i s t r i b u t e d R e a l - T i m e a n d E m b e d d e d S y s t e m s W o r k s h o p a s p a r t o f t h e C o n f e r e n c e o n O b j e c t - O r i e n t e d P r o g r a m m i n g , S y s t e m s , L a n g u a g e s , a n d A p p l i c a t i o n s , T a m p a , F L , O c t o b e r 2 0 0 1 . [ 1 6 9 ] P r o c e e d i n g s o f t h e 9 t h C o n f e r e n c e o n P a t t e r n L a n g u a g e o f P r o g r a m s , M o n t i c e l l o , I L , S e p t e m b e r 2 0 0 2 . [ 1 7 0 ] P r o c e e d i n g s o f t h e 1 0 t h C o n f e r e n c e o n P a t t e r n L a n g u a g e o f P r o g r a m s , M o n t i - c e l l o , I L , S e p t e m b e r 2 0 0 3 . [ 1 7 1 ] P r o c e e d i n g s o f t h e 1 1 t h C o n f e r e n c e o n P a t t e r n L a n g u a g e o f P r o g r a m s , M o n t i - c e l l o , I L , S e p t e m b e r 2 0 0 4 . [ 1 7 2 ] I . P y a r a l i , T . H . H a r r i s o n , a n d D C . S c h m i d t . A s y n c h r o n o u s c o m p l e t i o n t o k e n — a n o b j e c t b e h a v i o r a l p a t t e r n f o r e f fi c i e n t a s y n c h r o n o u s e v e n t h a n d l i n g . I n P r o c e e d i n g s o f t h e 8 r d A n n u a l P a t t e r n L a n g u a g e s o f P r o g r a m m i n g C o n f e r e n c e , 1 9 9 6 . 4 2 1 [ 1 7 3 ] I r f a n P y a r a l i , T i m H a r r i s o n , D o u g l a s C . S c h m i d t , a n d T h o m a s D . J o r d a n . P r o a c t o r — a n o b j e c t b e h a v i o r a l p a t t e r n f o r d e m u l t i p l e x i n g a n d d i s p a t c h i n g h a n d l e r s f o r a s y n c h r o n o u s e v e n t s . I n P r o c e e d i n g s o f t h e 4 t h A n n u a l P a t t e r n L a n g u a g e s o f P r o g r a m m i n g C o n f e r e n c e , 1 9 9 7 . [ 1 7 4 ] R . N e l k e n a n d N . F r a n c e z . A u t o m a t i c t r a n s l a t i o n o f n a t u r a l - l a n g u a g e s y s t e m s p e c i fi c a t i o n s i n t o t e m p o r a l l o g i c . I n R a j e e v A l u r a n d T h o m a s A . H e n z i n g e r , e d i t o r s , P r o c e e d i n g s o f t h e E i g h t h I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n C o m p u t e r A i d e d V e r i fi c a t i o n C A V , v o l u m e 1 1 0 2 , p a g e s 3 6 0 — 3 7 1 , N e w B r u n s w i c k , N J , U S A , 1 9 9 6 . S p r i n g e r V e r l a g . [ 1 7 5 ] Y . S . R a m a k r i s h n a , P . M . M e l l i a r - S m i t h , L . E . M o s e r , L . K . D i l l o n , a n d G . K u t t y . I n t e r v a l l o g i c s a n d t h e i r d e c i s i o n p r o c e d u r e s : P a r t I : A n i n t e r v a l l o g i c . T h e o r e t i c a l C o m p u t e r S c i e n c e , 1 6 6 ( 1 - 2 ) : 1 — 4 7 , 1 9 9 6 . [ 1 7 6 ] Y . S . R a m a k r i s h n a , P . M . M e l l i a r - S m i t h , L . E . M o s e r , L . K . D i l l o n , a n d G . K u t t y . I n t e r v a l l o g i c s a n d t h e i r d e c i s i o n p r o c e d u r e s . P a r t I I : A r e a l - t i m e i n t e r v a l l o g i c . T h e o r e t i c a l C o m p u t e r S c i e n c e , 1 7 0 ( 1 — 2 ) : 1 — 4 6 , 1 9 9 6 . [ 1 7 7 ] R a t i o n a l . R a t i o n a l R o s e . h t t p : / / w w w . r a t i o n a l . c o m . [ 1 7 8 ] R e a l - T i m e f o r J a v a E x p e r t G r o u p . D i s t r i b u t e d R e a l - T i m e J a v a S p e c i fi c a t i o n , 2 0 0 0 . h t t p : / / w w w . j c p . o r g / e n / J s r / d e t a 1 1 7 1 d - 0 5 0 [ 1 7 9 ] R e a l - T i m e f o r J a v a E x p e r t G r o u p . R e a l - T i m e S p e c i fi c a t i o n f o r J a v a . h t t p : / / j c p . o r g / e n / j s r / d e t a i l ? i d = 1 , 2 0 0 5 . [ 1 8 0 ] T h o m a s R e p s a n d T i m T e i t e l b a u m . T h e s y n t h e s i z e r g e n e r a t o r . I n P r o c e e d i n g s o f t h e A C M S I G S O F T / S I G P L A N S o f t w a r e E n g i n e e r i n g S y m p o s i u m o n P r a c t i c a l S o f t w a r e D e v e l o p m e n t E n v i r o n m e n t s , v o l u m e 1 9 , p a g e s 4 2 — 4 8 , M a y 1 9 8 4 . [ 1 8 1 ] R . R i v e s t . T h e M D 5 m e s s a g e - d i g e s t a l g o r i t h m . h t t p : / / w w w . i e t f . o r g / r f c / r f c 1 3 2 1 . t x t , A p r i l 1 9 9 2 . [ 1 8 2 ] R o b e r t B o s c h G m b H . C o n t r o l l e r A r e a N e t w o r k ( C A N ) , 2 0 0 6 . h t t p : / / w w w . c a n . b o s c h . c o m / . [ 1 8 3 ] S u z a n n e R o b e r t s o n . R e q u i r e m e n t s p a t t e r n s v i a e v e n t s / u s e c a s e s , 1 9 9 6 . h t t p : / / w w w . s y s t e m s g u i l d . c o m / G u i l d S i t e / S Q R / R e q u i r e m e n t s _ P a t t e r n s . h t m l . [ 1 8 4 ] K . R y a n . T h e r o l e o f n a t u r a l l a n g u a g e i n r e q u i r e m e n t s e n g i n e e r i n g . I n P r o c e e d - i n g s o f t h e I E E E I n t e r n a t i o n a l S y m p o s i u m o n R e q u i r e m e n t s E n g i n e e r i n g , p a g e s 2 4 0 — 2 4 2 , S a n D i e g o , C A , 1 9 9 3 . I E E E C o m p u t e r S o c i e t y P r e s s , L o s A l a m i t o s , C A . [ 1 8 5 ] M a r c o A u r e l i o A n t o n i o S a n v i d o . H a r d w a r e - i n - t h e - l o o p S i m u l a t i o n F r a m e w o r k . P h D t h e s i s , S w i s s F e d e r a l I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y , M a r c h 2 0 0 2 . 4 2 2 [ 1 8 6 ] [ 1 8 7 ] [ 1 8 8 ] [ 1 8 9 ] [ 1 9 0 ] [ 1 9 1 ] [ 1 9 2 ] [ 1 9 3 ] [ 1 9 4 ] [ 1 9 5 ] D o u g l a s C . S c h m i d t . R e a c t o r — a n o b j e c t b e h a v i o r a l p a t t e r n f o r d e m u l t i p l e x i n g a n d d i s p a t c h i n g h a n d l e s f o r s y n c h r o n o u s e v e n t s . I n P r o c e e d i n g s o f t h e F i r s t P a t t e r n L a n g u a g e s o f P r o g r a m s C o n f e r e n c e , 1 9 9 4 . D o u g l a s C . S c h m i d t . A c c e p t o r - c o n n e c t o r — a n o b j e c t c r e a t i o n a l p a t t e r n f o r c o n - n e c t i n g a n d i n i t i a l i z i n g c o m m u n i c a t i o n s e r v i c e s . I n P r o c e e d i n g s o f t h e E u r o p e a n P a t t e r n L a n g u a g e o f P r o g r a m s C o n f e r e n c e , 1 9 9 6 . D o u g l a s C . S c h m i d t . S t r a t e g i z e d l o c k i n g , t h r e a d - s a f e d e c o r a t o r , a n d s c o p e d l o c k i n g : P a t t e r n s a n d i d i o m s f o r s i m p l i f y i n g m u l t i - t h r e a d e d C + + c o m p o n e n t s . C + + R e p o r t , S I G S , 1 1 ( 9 ) , S e p t e m b e r 1 9 9 9 . D o u g l a s C . S c h m i d t . M o n i t o r o b j e c t — a n o b j e c t b e h a v i o r p a t t e r n f o r c o n c u r r e n t p r o g r a m m i n g . C + + R e p o r t , S I G S , 1 1 ( 9 ) , S e p t e m b e r 2 0 0 0 . D o u g l a s C . S c h m i d t a n d C h a r l e s D . C r a n o r . H a l f - s y n c / h a l f — a s y n c — a n a r c h i - t e c t u r a l p a t t e r n f o r e f fi c i e n t a n d w e l l - s t r u c t u r e d c o n c u r r e n t I / O . I n P r o c e e d i n g s o f t h e S e c o n d P a t t e r n L a n g u a g e s o f P r o g r a m s C o n f e r e n c e , 1 9 9 5 . D o u g l a s C . S c h m i d t a n d T i m H a r r i s o n . D o u b l e - c h e c k e d l o c k i n g — - a o p t i m i z a — t i o n p a t t e r n f o r e f fi c i e n t l y i n i t i a l i z i n g a n d a c c e s s i n g t h r e a d - s a f e o b j e c t s . I n P r o - c e e d i n g s o f t h e 3 r d a n n u a l P a t t e r n L a n g u a g e s o f P r o g r a m m i n g , A l l e r t o n P a r k , I l l i n o i s , S e p t e m b e r 1 9 9 6 . D o u g l a s C . S c h m i d t , C a r l o s O ’ R y a n , I r f a n P y a r a l i , M i c h a e l K i r c h e r , a n d F r a n k B u s c h m a n n . L e a d e r / f o l l o w e r s : A d e s i g n p a t t e r n f o r e f f i c i e n t m u l t i - t h r e a d e d ’ e v e n t d e m u l t i p l e x i n g a n d d i s p a t c h i n g . I n P r o c e e d i n g s o f t h e 7 t h P a t t e r n L a n - g u a g e s o f P r o g r a m s C o n f e r e n c e , 2 0 0 2 . M a r y S h a w . S o m e p a t t e r n s f o r s o f t w a r e a r c h i t e c t u r e s . I n J o h n M . V l i s s i d e s , J a m e s O . C o p l i e n , a n d N o r m a n L . K e r t h , e d i t o r s , P a t t e r n L a n g u a g e s o f P r o g r a m D e s i g n , v o l u m e 2 , p a g e s 2 5 5 — 2 6 9 . A d d i s o n - W e s l e y L o n g m a n P u b l i s h i n g C o . , I n c . , 1 9 9 6 . C h a r l e s D . S i g w a r t , G r e t c h e n L . V a n M e e r , a n d J o h n C . H a n s e n . S o f t w a r e E n g i n e e r i n g : A P r o j e c t O r i e n t e d A p p r o a c h . J i m L e i s y , J r . , F r a n k l i n , B e e d l e a n d A s s o c i a t e s , I n c . , 4 5 2 1 C a m p u s D r i v e 3 2 7 , I r v i n e , C A 9 2 7 1 5 - 9 8 7 7 , 1 9 9 0 . A n t o n i o R i t o S i l v a . D A S C o P r o j e c t - d e v e l o p m e n t o f d i s t r i b u t e d a p p l i c a t i o n s w i t h s e p a r a t i o n o f c o n c e r n s , 2 0 0 0 . h t t p : / / w w w . e s w . i n e s c . p t / ~ a r s / d a s c o / . [ 1 9 6 ] D a v i d E . S i m o n . A n E m b e d d e d S o f t w a r e P r i m e r . A d d i s o n - \ V e s l e y L o n g m a n P u b l i s h i n g C o . , I n c . , 1 9 9 9 . [ 1 9 7 ] M u k e s h S i n g h a l a n d N i r a n j a n G . S h i v a r a t r i . A d v a n c e d C o n c e p t s i n O p e r a t i n g S y s t e m s . M c G r a w — H i l l , I n c . , N e w Y o r k , N Y , U S A , 1 9 9 4 . 4 2 3 [ 1 9 8 ] R a c h e l L . S m i t h , G e o r g e S . A v r u n i n , L o r i A . C l a r k e , a n d L e o n J . O s t e r w e i l . P r o p e l : A n a p p r o a c h s u p p o r t i n g p r o p e r t y e l u c i d a t i o n . I n P r o c e e d i n g s o f t h e 2 4 t h I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n S o f t w a r e E n g i n e e r i n g , p a g e s 1 1 — 2 1 . A C M P r e s s , 2 0 0 2 . [ 1 9 9 ] S . S u h a i b , D . M a t h a i k u t t y , D . B e r n e r , a n d S . S h u k l a . X F M : A n i n c r e m e n - t a l m e t h o d o l o g y f o r d e v e l o p i n g f o r m a l m o d e l s . A C M T r a n s a c t i o n s o n D e s i g n A u t o m a t i o n o f E l e c t r o n i c S y s t e m s ( T O D A E S ) , 1 0 ( 4 ) : 5 8 9 — 6 0 9 , O c t o b e r 2 0 0 5 . [ 2 0 0 ] A l i s t a i r G . S u t c l i f f e , N e i l A . M a i d e n , S h a i l e y M i n o c h a , a n d D a r r e l M a n u e l . S u p p o r t i n g s c e n a r i o - b a s e d r e q u i r e m e n t s e n g i n e e r i n g . S o f t w a r e E n g i n e e r i n g , 2 4 ( 1 2 ) : 1 0 7 2 — 1 0 8 8 , 1 9 9 8 . [ 2 0 1 ] M e y e r T a n u a n . A u t o m a t e d A n a l y s i s o f U n i f e d M o d e l i n g L a n g u a g e ( U M L ) S p e c - i fi c a t i o n s . M a s t e r ’ s t h e s i s , U n i v e r s i t y o f W a t e r l o o , C a n a d a , 2 0 0 1 . [ 2 0 2 ] T h e H i l l s i d e G r o u p . P a t t e r n c a t a l o g u e s , 2 0 0 1 . h t t p : / / h i l l s i d e . n e t / p a t t e r n s / . [ 2 0 3 ] W o l f g a n g T h o m a s . A u t o m a t a o n i n fi n i t e o b j e c t s . I n H a n d b o o k o f T h e o r e t i c a l C o m p u t e r S c i e n c e , V o l u m e B : F o r m a l M o d e l s a n d S e m a t i c s ( B ) , p a g e s 1 3 3 — 1 9 2 . E l s e v i e r a n d M I T P r e s s , 1 9 9 0 . [ 2 0 4 ] T i g r i s o r g . A r g o U M L : T h e p r o j e c t h o m e . h t t p : / / a r g o u m l . t i g r i s . o r g / 1 1 , 2 0 0 5 . [ 2 0 5 ] A n t h o n y T o r r e . P r o j e c t s p e c i fi c a t i o n s f o r d i e s e l f i l t e r ' s y s t e m a n d e l e c t r o n i c a l l y c o n t r o l l e d s t e e r i n g s y s t e m , 2 0 0 0 . h t t p : / / w w w . c s e . m s u . e d u / ~ c s e 4 7 0 / F 2 0 0 0 / c h e n g / P r o j e c t s / F O O - C h e n g / . [ 2 0 6 ] A n t h o n y T o r r e . P r o j e c t s p e c i fi c a t i o n s f o r t h e a d a p t i v e c r u i s e c o n t r o l s y s t e m a n d t h e e l e c t r o n i c a l l y c o n t r o l l e d s t e e r i n g s y s t e m , 2 0 0 0 . h t t p : / / w w w . c s e . m s u . e d u / ~ c s e 4 7 0 / F 0 1 / P r o j e c t s / . [ 2 0 7 ] A n t h o n y T o r r e a n d J e r e m y B o w e r s . P r o j e c t s p e c i fi c a t i o n s f o r a n t i - l o c k b r a k e s y s t e m a n d a d a p t i v e c r u i s e c o n t r o l s y s t e m , 2 0 0 1 . h t t p : / / w w w . c s e . m s u . e d u / ~ c s e 4 7 O / F 0 1 / P r o j e c t s / . [ 2 0 8 ] S t a v r o s T r i p a k i s a n d C o s t a s C o u r c o u b e t i s . E x t e n d i n g P r o m e l a a n d S p i n f o r r e a l t i m e . I n T o o l s a n d A l g o r i t h m s f o r C o n s t r u c t i o n a n d A n a l y s i s o f S y s t e m s , p a g e s 3 2 9 — 3 4 8 , 1 9 9 6 . [ 2 0 9 ] A x e l v a n L a m s w e e r d e . R e q u i r e m e n t s e n g i n e e r i n g i n t h e y e a r 0 0 : a r e s e a r c h p e r s p e c t i v e . I n I C S E ’ 0 0 : P r o c e e d i n g s o f t h e 2 2 n d I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n S o f t w a r e E n g i n e e r i n g , p a g e s 5 — 1 9 , N e w Y o r k , N Y , U S A , 2 0 0 0 . A C M P r e s s . [ 2 1 0 ] A x e l v a n L a m s w e e r d e . G o a l - o r i e n t e d r e q u i r e m e n t s e n g i n e e r i n g : A g u i d e d t o u r . I n P r o c e e d i n g s o f t h e 5 t h I E E E I n t e r n a t i o n a l S y m p o s i u m o n R e q u i r e m e n t s E n — g i n e e r i n g ( R E ’ 0 1 ) , p a g e 2 4 9 , W a s h i n g t o n , D C , U S A , 2 0 0 1 . I E E E C o m p u t e r S o c i e t y . 4 2 4 [ 2 1 1 ] F a r n W a n g . F o r m a l v e r i fi c a t i o n o f t i m e d s y s t e m s : A s u r v e y a n d p e r s p e c t i v e . P r o c e e d i n g s o f t h e I E E E , 9 2 ( 8 ) : 1 2 8 3 — 1 3 0 7 , 2 0 0 4 . [ 2 1 2 ] F r a n c o i s Y e r g e a u , T i m B r a y , J e a n P a o l i , C . M . S p e r b e r g - M c Q u e e n , a n d E v e M a l e r . E x t e n s i b l e m a r k u p l a n g u a g e ( X M L ) 1 . 0 ( t h i r d e d i t i o n ) . h t t p : / / w w w . w 3 . o r g / T R / 2 0 0 4 / R E C - x m l - 2 0 0 4 0 2 0 4 / , F e b r u a r y 2 0 0 4 .