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Symphony und das Hierarchische Reflexion Modell

Rainer Koschke und Daniel Simon

Universitat StuttgartInstitut fur Softwaretechnologie

Abt. Programmiersprachen und Compilerbau

WSR 2004

Symphony DesignSymphony Ausfuhrung

Resultate

Problem Elicitation & Concept DeterminationCompiler Architektur I & ReflexionCompiler Architektur II & hierarchische Reflexion

Symphony Designebene

Target ViewpointsProblem Statement

process designer reconstructor

Source Viewpoints

stakeholders

actor in

data flowInformationInterpretation

Target ViewpointsMapping RulesProblem

StatementProblemElicitation

Source Viewpoints

KnowledgeInference

Library ofViewpoints

Refinement

ConceptDetermination

DataGathering

Daniel Simon Hierachisches Reflexion Modell


Resultate


Problem Elicitation — Hierarchisches Reflexion Modell

Ziele:

Architekturvalidierung von Compilern

hypothesengetriebene Architekturrekonstruktion

Erweiterung Reflexion Modell vonMurphy, Notkin, Sullivan, 1995



Resultate


Concept Determination

Useful Viewpoints:

Modulsichtkonzeptuelle SichtReflexion Modell Sicht

Target Viewpoint:

Kombination aus Modul und Reflexion Sichtspater: Modul und hierarchische Reflexion Sicht

Mapping Rules

Hypothetical Views: high-level Modulsicht



Resultate


Compiler — Logisch

AnalysisLexical

AnalysisSyntactic Semantic

AnalysisCodeGeneration

AST

SymbolTable

Optimization

Que

lltex

t

Cod

e

Lehrbucher, etwa Wilhelm/Maurer, Ubersetzerbau



Resultate


Compiler — Grobstruktur

referenced by all

referenced by all

references all

Control

AST2IL

Global Configuration

Front End Middle End

Initialization

references (first hypothesis)

Back End

Common

AST

IL

Shaw und Garlan, 1993Daniel Simon Hierachisches Reflexion Modell


Resultate


Anwendung des Reflexion Modells

1 hypothetischesArchitekturmodell erstellen

2 Quellmodell extrahieren

3 Quellentitat auf konzeptuelleEntitaten abbilden

4 Reflexion Modell berechnen5 Verfeinern/korrigieren

hypothetisches ModellAbbildungQuellmodell

A B C<<ref>> <<ref>>



Resultate








c1 c2b

A B

a

C

<<ref>>

<<ref>> <<ref>>

<<ref>>



Resultate








c1 c2b

A B

a

C

<<maps−to>>

<<ref>>

<<ref>>

<<maps−to>>

<<ref>>

<<ref>>



Resultate


Reflexion

b

A B

a konkreteModulSicht

hypothetischeModulSicht

<<ref>>

<<ref>>

<<maps−to>>

Konvergenz

propagated-ref(A,B) ⇔ ∃(a, b ∈ M) : (ref(a, b)∧maps-to(a) = A∧maps-to(b) = B)

convergence(A,B) ⇔ ref(A,B) ∧ propagated-ref(A,B)



Resultate


Reflexion

b

A B

a konkreteModulSicht


a b

A B<<ref>>

<<maps−to>>

Abwesenheit

<<ref>>

<<ref>>

<<maps−to>>

Konvergenz

absence(A,B) ⇔ ref(A,B) ∧ ¬propagated-ref(A,B)



Resultate


Reflexion

b

A B

a a b

A B<<ref>>

<<maps−to>>

Abwesenheit

a b

A B

<<ref>>

<<maps−to>>

Divergenz

konkreteModulSicht


<<ref>>

<<ref>>

<<maps−to>>

Konvergenz

divergence(A,B) ⇔ ¬ref(A,B) ∧ propagated-ref(A,B)



Resultate


Compiler — Grobstruktur

referenced by all

referenced by all

references all

Control

AST2IL



Initialization


Back End

Common

AST

IL

Shaw und Garlan, 1993



Resultate


Compiler — Feinstruktur

referenced by all

referenced by all

references all

Lexer

Parser

Control

Control Flow

Data Flow

Optimizers

Symbol Table

AST

IL

CFG

AST2IL

DescriptionTarget Machine

Code Generator

Peephole Optimizer

Back End

Error Handler Utilities

Common

Preprocessor

SemanticAnalysis



Initialization


references (later refinement)

Ursprungliches Reflexion Modell hat keine Hierarchien.Daniel Simon Hierachisches Reflexion Modell


Resultate


Hierarchisches Reflexion Modell

**

ba

maps−to(a) maps−to(b)

A B<<ref>>

HypothetischeModulsicht

KonkreteModulsicht

<<ref>>

Konvergenz

propagated-ref ↑(A,B) ⇔ ∃(a, b ∈ M) : (ref(a, b)∧partof ∗(maps-to(a),A)∧partof ∗(maps-to(b),B))

convergence(A,B) ⇔ ref(A,B)

∧propagated-ref ↑(A,B)



Resultate



* ***

ba


A B<<ref>>

maps−to(b)maps−to(a)

a b

BA<<ref>>

Abwesenheit


KonkreteModulsicht

<<ref>>

Konvergenz

absence(A,B) ⇔ ref(A,B) ∧ ¬propagated-ref ↑(A,B)



Resultate



* *** * *

ba


A B<<ref>>

maps−to(b)maps−to(a)

a b

BA<<ref>>

Abwesenheit

a

A’

A=maps−to(a)

B’

b


KonkreteModulsicht

<<ref>>

Konvergenz

B=maps−to(b)

<<ref>>

Divergenz

divergence(A,B) ⇔ ¬∃(A′,B ′) : (partof ∗(A,A′)∧partof ∗(B,B ′)∧ref(A′,B ′)) ∧ propagated-ref(A,B)



Resultate

Data GatheringInference & Interpretation

Symphony Ausfuhrungsebene

SourceViews

TargetViews

ViewsArchitectural

stakeholders

Data

reconstructor

RepositoryDataGathering

actor in

data flow

KnowledgeInference

TargetSource

InformationInterpretation

Map

Views Views



Resultate


Extraktion der Information mit Bauhaus

GlobalDeclarationModule

Routine

Object

Type

Directory

declared indeclared indeclared in

Type

Routine

Object

sameexpression

Variable Constant

based_on

of_type

set, use, take−addressinternal access

direct callindirect call

return, parameter−type



Resultate


Knowledge Inference &Information Interpretation: Bauhaus GUI



Resultate

sdccGNU cc1

Untersuchte Compiler

sdcc — Small Device C Compiler

ANSI-CIntel 8051, Zilog Z80, Dallas 80C390. . .

cc1 — Teil der GNU Compiler Collection

(ANSI), GNU Cviele Plattformen

System KLOC C Module Aufwand

sdcc1 100 49 6 hcc12 500 156 8+ h

1http://sourceforge.net/projects/sdcc/2http://gcc.gnu.org/


http://sourceforge.net/projects/sdcc/

http://gcc.gnu.org/


Resultate

sdccGNU cc1

Resultate fur sdcc

Abbildung von Dateien auf Module relativ einfach

erste Iteration: viele DivergenzenVerfeinerungen (5 weitere Iterationen):

45 globale Deklarationen nicht in passenderUbersetzungseinheitdie meisten in die Komponente Global Declarationsubersehene Abhangigkeiten in hypothetischen Modulsicht

Architekturverletzungen:Symboltabelle referenziert den Parser

declaration block number und line number

Backend referenziert den Parserglobale Variable fur Stackgroße von Aktivierungsblocken

Architekturmuster: Optimierer referenziert BackendPlattform spezifische Parameteruber Funktionszeiger“anonyme” Abhangigkeit



Resultate

sdccGNU cc1

Resultate fur sdcc


erste Iteration: viele Divergenzen

Verfeinerungen (5 weitere Iterationen):45 globale Deklarationen nicht in passenderUbersetzungseinheitdie meisten in die Komponente Global Declarationsubersehene Abhangigkeiten in hypothetischen Modulsicht







Resultate

sdccGNU cc1

Resultate fur sdcc


erste Iteration: viele DivergenzenVerfeinerungen (5 weitere Iterationen):

45 globale Deklarationen nicht in passenderUbersetzungseinheitdie meisten in die Komponente Global Declarationsubersehene Abhangigkeiten in hypothetischen Modulsicht







Resultate

sdccGNU cc1

Resultate fur cc1

nur Ubersetzungseinheiten abgebildet (keine Verfeinerungenfur globale Deklarationen)

Frontend ist gut strukturiert und lose mit Middle- undBackend verbunden

Backend einfach zu finden

Architekturverletzungen:Middleend referenziert den Praprozessor

verwendet Hashtabelle aus Praprozessor(wir haben drei Hashtabellen im cc1 gefunden)

viele Divergenzen. . .

Middleend ist ein großer Klumpen


Erfahrungen

Reflexion Modell muss hierarchische Architekturenunterstutzen

Anwendungswissen bei der Erstellung der hypothetischenArchitektur wesentlich

manuelle Schritte aufwandig, Iterationen ublich

Toolunterstutzung zur Erstellung der Abbildung

dann aber automatisierte Anwendung fur Folgeiterationen

Abgleich von Soll- gegen Ist-Architektur

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