Universität München
Institut für Informatik
Lehr- und Forschungseinheit für Programmierung und Softwaretechnik

Grundlagen der Systementwicklung (PG)

Aktuell

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Inhalt

Ein bedeutsames und derzeit noch unbefriedigend beherrschtes Problem im Entwicklungsprozess technischer Systeme ist die Zuverlässigkeit der produzierten Software. Diese ist gegeben, wenn ein Softwaresystem im Sinne der Aufgabenstellung funktioniert und auch auf Fehler angemessen reagiert. Besonders in sicherheitskritischen Anwendungsgebieten, wie etwa bei medizinischen Anwendungen, bei Zahlungssystemen, elektronischer Kommunikation, Zugangskontrollsystemen, aber auch Gasbrennersteuerungen im Haushalt, ist es entscheidend, dass die verwendeten Programmsysteme zuverlässig und sicher arbeiten. Die Vorlesung gibt eine Einführung in Methoden und Techniken zum Entwurf sicherer Systeme. Besonderes Gewicht wird dabei auf Techniken der Spezifikation und der Verfeinerung von Spezifikationen gelegt, die die Grundlage für moderne Validierungs- und Verifikationswerkzeuge bilden. Insbesondere werden folgende Themen behandelt:

• daten-orientierte Spezifikationsentwicklung (Abstrakte Datentypen, Wechsel der Datenstruktur, CASL)
• Spezifikation dynamischer Systeme (Transitionssysteme, modell-basierte Spezifikationen, Invarianten, Vor- und Nachbedingungen, Z)
• Verifikation und Verfeinerung nebenläufiger Systeme (Eigenschaften von Abläufen, Temporale Logik, Model Checking, TLA)

Die Vorlesung wendet sich an Studierende im Haupt- und Nebenfach Informatik. Der Schein gilt für die Diplom-Hauptprüfung im Haupt- und Nebenfach Informatik. Der Schein gilt auch für die Hauptprüfung für das Lehramt an Gymnasien im Erweiterungsfach Informatik.

Personen

Prof. Dr. Martin Wirsing

Adresse:	Raum 058, Oettingenstr. 67
Telephon:	2180 9154
Email-Adresse:	wirsing@informatik.uni-muenchen.de

Dr. Piotr Kosiuczenko

Adresse:	Raum E9, Oettingenstr. 67
Telephon:	2180 9133
Email-Adresse:	kosiucze@informatik.uni-muenchen.de
Sprechstunde: nach Vereinbarung

Hr. Axel Rauschmayer

Adresse:	Raum E5, Oettingenstr. 67
Telephon:	2180 9126
Email-Adresse:	rauschma AT informatik.uni-muenchen.de
Sprechstunde: nach Vereinbarung

Termine

Vorlesung:    montags,     14-16 Uhr       Raum 1.05
              mittwochs,   10-12 Uhr       Raum 0.05
Übungen:      freitags,    10-12 Uhr       Raum 1.27

Tutorien:     freitags,    14-16 Uhr       Raum E9      (Piotr Kosiuczenko)
              donnerstags, 11-13 Uhr       Raum E5      (Axel Rauschmayer)

Materialien

Folien zur Vorlesung

• Kapitel 1: System Development and Formal Specification
• Kapitel 2: Data-Oriented System Development, Signatures for Interface Descriptions
• Kapitel 3: Data-Oriented System Development, Functional Models: Interpretation of Interfaces through Structures
• Kapitel 4: Data-Oriented System Development, Algebraic Specification with CASL
• Kapitel 5: Data-Oriented System Development, Refinement Technics
• Kapitel 6: Specification of state-based Systems, States and Transition Systems
• Kapitel 7: Specification of state-based Systems, Model-oriented Specification with Z
• Kapitel 8: Specification of state-based Systems, Specification Development with Z
• Kapitel 9: Reaktive Systeme, Transitionssysteme
• Kapitel 10: Reaktive Systeme, Spezifikation von Transitionssystemen mit TLA

Warnung: Das Skript ist noch nicht korrigiert. Für Hinweise auf Fehler und Verbesserungsvorschläge wären wir dankbar.

Weiterführende Unterlagen

CASL

Syntax: [ HTML | PDF | gzip'tes Postscript ]

Einführung: [ Guided Tour | Beispiele ]

Werkzeuge: [ Überblick ]

Z

Siehe extra Seite zur Z-Notation.

Literatur

J. Loeckx, H. Ehrich, M. Wolf

Specification of Abstract Data Types. Wiley & Teubner, 1996.

M. Wirsing

Algebraic specification. In J. van Leeuwen (ed.): Handbook of Theoretical Computer Science. Elsevier, Amsterdam, 1990.

CASL

Common language for formal specification of functional requirements and modular software design, 2000.

J. Jacky

The Way of Z: Practical Programming with Formal Methods. Cambridge University Press, 1997.

Z-Notation (lokal)

Seite mit Information zur Z-Notation, die lokal auf dem Server vorliegt.

C. Morgan

Programming from Specifications. Prentice Hall, 3. Auflage, 1998.

Z. Manna, A. Pnueli

The temporal logic of reactive and concurrent systems - specification. Springer-Verlag, New York, 1992 (vergriffen, in der Bibliothek vorhanden).

L. Lamport

TLA - The Temporal Logic of Actions.

Zusammenfassung von TLA, von der TLA-Homepage entliehen, gibt einen Kurzüberblick über die Sprache.

SML

Empfehlenswert ist vor allem Larry Paulsons Buch ML for the working programmer (Cambridge Univ. Press, 2. Auflage, 1996). Weitere Informationen, insbesondere zu dem am CIP-Pool installierten SML-Interpreter, enthält die Homepage von SML/NJ.

Übungsbetrieb