Dezvoltarea sistemelor digitale este în continuă creştere, şi este probabil ca în viitor să fim înconjuraţi de multe dispozitive eterogene, de la sisteme casnice la aplicaţii de transport şi sisteme de control medicale, care comunică între ele prin interfeţe fără fir. O nouă societate de sisteme digitale va „trăi şi evolua” în jurul şi în interiorul societăţii noastre. Personajele acestei societăţi vor fi sisteme digitale eterogene care vor oferi productivitate şi flexibilitate ridicată. Infrastructura de comunicaţii a acestei societăţi se va baza aproape exclusiv pe conexiuni fără fir. Este foarte probabil ca în următorii 20 de ani complexitatea sistemelor digitale să crească la dimensiuni inimaginabile, unde miliarde de telefoane mobile, agende digitale şi alte dispozitive computerizate cu fir sau fără fir vor comunica simultan între ele şi vor interacţiona cu alte dispozitive ca terminale POS, automobile, unităţi GPS şi Internetul.
Datorită complexităţii ridicate, apar multe aspecte noi care pot afecta funcţionarea sistemului şi pot deveni următoarea provocare pentru industria TI şi comunitatea de cercetare.
-
Defecte tranzitorii: În societatea sistemelor digitale, o defectare poate avea multe alte cauze noi, altele decât imprecizia din timpul dezvoltării. Defecte noi pot apărea din interacţiuni neaşteptate dintre dispozitive şi aplicaţii dezvoltate independent, stres imprevizibil şi interferenţe cu mediul, sau îmbătrânirea hardware ului (de exemplu, ruperi şi interferenţe de circuite, cauzând defecte de memorie şi procesor). Vorbim despre aceste defecte ca defecte tranzitorii, deoarece ele sunt dificil de reprodus în testare. Astfel, este rezonabil să presupunem că în viitorul apropiat, procentul defectelor detectate prin tehnici tradiţionale de verificare şi validare, ca, de exemplu, testarea la sfârşitul producţiei, nu vor fi suficiente pentru garantarea nivelului cerut de calitate, disponibilitate, fiabilitate şi siguranţă în funcţionare. Pe lângă acestea, soluţionarea unui defect tranzitoriu (detectat în timpul funcţionării) prin intervenţie manuală este impracticabilă în societatea sistemelor digitale, din mai multe motive, incluzând costurile enorme legate de reparaţiile post producţie, flexibilitatea inacceptabilă a metodelor opreşte repară reconfigurează reporneşte, şi imposibilitatea tehnicilor de detecţie tradiţionale de a fi scalate la complexitatea mare a sistemelor destinaţie.
-
Situaţii de lucru imprevizibile: Tehnologiile bazate pe componente şi orientate pe servicii sunt văzute, de obicei, ca cea mai bună soluţie pentru aplicaţii cu complexitate crescândă, direcţie demonstrată şi de disponibilitatea multor componente şi servicii de tip COTS – Commercial Off The Shelf – comerciale, de pe raft. Aceste tehnologii contribuie la sporirea problemei, ridicând întrebări noi şi dificile pentru testare şi analiză. Tehnicile de testare şi analiză de regulă presupun o cunoaştere completă a sistemului sub test, ca şi a cerinţelor şi mediului de execuţie. Din păcate, această situaţie nu este valabilă în societatea de sisteme digitale. De cele mai multe ori, componentele şi serviciile sunt proiectate şi dezvoltate independent, la producător, apoi sunt achiziţionate, montate şi folosite în aplicaţii cu necesităţi, scopuri şi proprietari diferiţi. Producătorii nu pot identifica cerinţele tuturor situaţiilor de utilizare, astfel că testarea izolată a componentelor şi a serviciilor, de către producători, în general nu este suficientă. Este probabilă apariţia unor defecte noi de fiecare dată când o componentă este utilizată într un context neprevăzut. Testarea integrării în mediul de folosire poate detecta o parte din defectele ce pot apărea, dar eficienţa tehnicilor tradiţionale este limitată de indisponibilitatea codului sursă, a specificaţiilor funcţionale şi non funcţionale şi a cunoaşterii detaliate a deciziilor interne de proiectare, caracteristici comune componentelor şi serviciilor COTS. În final, chiar dacă un defect a unei componente este diagnosticat cu succes, procesul de reparare presupune colaborarea cu producătorul componentei, ceea ce este dificil, dacă nu chiar imposibil de realizat.
-
Probleme şi pericole de securitate: Securitatea va fi o temă fierbinte în societatea sistemelor digitale. Componentele şi serviciile care „nu sunt de încredere”, adică acelea care nu sunt proiectate din punct de vedere a securităţii (dar pot interacţiona cu şi în societate), pun în pericol funcţionarea corectă a întregului sistem. Totuşi, dată fiind prezenţa dispozitivelor eterogene (de regulă mobile), ale căror hardware şi software poate evolua independent unul de celălalt, cerinţele de securitate sunt dificil de definit apriori pentru toate dispozitivele şi aplicaţiile. Probleme şi pericole de securitate neaşteptate pot apărea de fiecare dată sunt stabilite noi interacţiuni în timpul funcţionării, ducând la necesitatea impunerii şi verificării dinamice a securităţii de către societatea în sine.
-
Probleme de interoperabilitate: În societatea sistemelor digitale, dispozitivele interacţionează folosind serviciile unele altora, câteodată descoperind dinamic existenţa şi disponibilitatea serviciilor dorite. Totuşi, dată fiind independenţa completă dintre multe dispozitive, în general nu există control asupra implementării propriu zise a serviciilor folosite. De exemplu, un ofertant de servicii poate decide introducerea unei noi versiuni a unuia din serviciile sale, independent de utilizatorii serviciului. Uneori, utilizatorii pot fi chiar inconştienţi de faptul că au început să folosească o nouă versiune a serviciului. n alte cazuri, serviciile disponibile (şi detectabile dinamic) pentru un scop anume pot avea implementări diferite în spatele interfeţei identice. Capacitatea de a verifica şi evalua dinamic şi a garanta interoperabilitatea cu servicii care pot avea implementări „instabile” devine o problemă proeminentă în societatea sistemelor digitale. N principiu, ofertanţii de servicii trebuie să aibă capacitatea de a modifica, introduce, retrage, reintroduce şi oprirea serviciilor lor, fără periclitarea funcţionalitatea întregului sistem sau a dispozitivelor care participă la el.
Dat fiind acest scenariu, este greu de crezut că soluţiile de azi vor fi scalabile şi adaptabile la sisteme complexe, distribuite şi interactive de viitor.
Pe de altă parte, sunt două tehnologii care ies în evidenţă în sprijinirea acestei paradigme: Agenţi de Date Mobili („Mobile Data Agents”) pentru infrastructura de comunicaţii şi Sisteme Reconfigurabile („Reconfigurable Systems”) pentru implementarea unor „indivizi” configurabili, adaptivi, reparabili şi cu performanţe ridicate.
Agenţii de Date Mobili sunt o tehnologie gata disponibilă şi relativ viabilă. Ei sunt agenţi software care pot fi deplasaţi de la un sistem la altul şi pot fi transportaţi pe un dispozitiv la distanţă pentru execuţie. Ajungând la calculatorul de la distanţă, Agenţii Mobili se prezintă şi obţin acces la hardware ul local, servicii şi date. Când un Agent se deplasează, ia cu el codul program executabil, dar şi datele sale. Agenţii de Date Mobili sunt mici, siguri, dinamici şi, în general, independenţi de hardware.
Sistemele Reconfigurabile au capacitatea de reprogramare a circuitelor hardware în timpul funcţionării. De exmplu, este posibilă schimbarea din mers a protocolului de comunicaţie a unei interfeţe de ieşire, sau programarea logicii reconfigurabile să implementeze un bloc de procesare specific unui algoritm de procesare imagini. În general, sistemele reconfigurabile sunt folosite la obţinerea celei mai bune performanţe cu utilizarea la maxim a hardware ului. Circuitele sunt încărcate şi descărcate dinamic din hardware în timpul funcţionării sistemului. Suprafaţa folosită de astfel de sisteme este deci mai redusă faţă de un sistem static, datorită descărcării circuitelor neutilizate. Sistemele reconfigurabile sunt, de regulă, proiectate cu un amestec de logică fixă şi cipuri FPGA. Sistemele Reconfigurabile bazate pe tehnologie FPGA vor domina proiectarea sistemelor înglobate în aproximativ zece ani. Ele vor transforma telefoanele celulare, camerele foto şi video, PLD urile simple, microcontrolerele şi memoriile în variante revoluţionare ale predecesorilor lor.
Problema este cum vom putea testa şi garanta un minim de calitate a serviciilor cu miliarde de dispozitive cu fir şi fără fir, comunicând între ele simultan şi interacţionând cu alte dispozitive şi Internetul?
Scopul acestei lucrări este analizarea modului în care aspectele inovative ale acestor două tehnologii noi pot fi exploatate pentru implementarea unor strategii de test şi reparare eficiente şi complet noi. În particular, autorii doresc transferul conceptului de testare şi reparare cu Agenţi Mobili ([2]) la nivel hardware, introducând paradigma Agentului Hardware Mobil. Agenţii Hardware Mobili sunt agenţi software capabili de mişcare, luând cu ei codul executabil de program, date şi „componente hardware”. Componentele hardware sun transferaţi sub forma unor şiruri de configurare FPGA, şi Agenţii sunt în stare să reconfigureze logica disponibilă, în funcţie de aplicaţia implementată.
Analizăm aici felul în care aceste capabilităţi pot fi exploatate pentru „mutarea” pe sistemul client atât hardware ul necesar pentru testarea clientului propriu zis şi, în caz de defect, configuraţiile necesare la reprogramarea logicii pentru înlocuirea funcţională a dispozitivului defect.
Dostları ilə paylaş: |
