JPH0267644A - 仕様検証方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、システムの仕様の模擬実行方法に係り、特に
並列処理や実時間処理においてデータの定義、参照関係
の解析に基づく仕様の検証を行う場合に好適な仕様検証
方式に関する。

〔従来の技術〕

従来、逐次処理の計算機プログラムにおけるデータの定
義、参照関係の解析に関しては１例えばコンパイラープ
リンシブルズ、テクニクス、アンドツールズ（Ｃｏｍｐ
ｉｌｅｒｓ−Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ、Ｔｅｃｈｎｉｑｕ
ｅｓ。

ａｎｄ　Ｔｏｏｌｓ　ｂｙ　Ａ、Ｖ、Ａｈｏ、Ｒ，５ｅ
ｔｈｉ、Ｊ、Ｄ、Ｕｌｌｍａｎ（１９８６）Ｐρ、ｓｇ
ｓ　−７２２）に示されるように、計算機プログラムの
コンパイラにおける最適化のためのデータフロー解析や
、相互参照の出力などの方式が存在した。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、対象プログラムを実行せずに静的に解
析するために、データの定義、参照の起こる順序がプロ
グラムの記載内容からは一般に特定できない並列処理や
実時間処理のプログラムでは実行にならず、そのような
プログラムの検証には適用できないという問題があった
。

また、上記従来技術は、特定のプログラム言語で記述さ
れた計算機プログラムのためのコンパイラ技術であり、
システムの仕様の広範囲な検証に対しては適用できない
という問題があった。

本発明の第１の目的は、並列処理や実時間処理を含む仕
様の模擬実行において、データ間の動的な定義、参照の
関係を解析することによって、該仕様の検証を行うこと
にある。

また、本発明の第２の目的は、該検証の際に、データ間
の動的な定義、参照の関係のみならず、データに関する
任意の属性の解析を行うことにある。

また、本発明の第３の目的は、上記検証を効率良く行う
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記第１の目的は、データと、該データを扱う処理と、
該処理内における該データの定義または参照の関係の記
述を有する仕様を読み込むステップと、該仕様を模擬実
行するステップと、該模擬実行の際に該データの定義ま
たは参照が生じた該処理とその順序及び内容の履歴を記
録するステップと、該記録を解析するステップを設ける
ことにより、達成され、また、前記解析を、前記データ
の動的な存在状況の解析または前記データ間の動的な従
属関係の解析とすることにより、達成される。

また、上記の第２の目的は、前記解析に連動して、前記
データの任意の属性の解析を行うことにより、達成され
る。

また、上記の第３の目的は、前記記録を、複数の前記処
理に関与する前記データに対してのみ行うことにより、
また、前記模擬実行の方式を、前記データの状態遷移に
基づくものとすることにより、また、前記仕様を読み込
むステップにおいて、該仕様中の処理領域とデータ領域
とを区別し、前記模擬実行の際、データ領域への定義、
参照が生じた時点で前記記録を行うことにより、達成さ
れる。

〔作用〕

仕様を実際に模擬実行させることにより、並列処理や実
時間処理に特有な、静的な解析では分からない動的なデ
ータの定義、参照の関係を、実際の順序に即して記録す
るので、該記録に基づいて。

各データの時間的な生成、更新、参照、消滅などの存在
状況や、各データ間の動的な従属関係の解析を行うこと
ができる。

また、データの属性は一般にデータの定義、参照が生じ
なければ変化しないので、データの構造や次元など任意
の属性の解析を、該属性専用の仕様解析部を必要とせず
に、前記履歴の解析に連動して行うことができる。

また、前記記録を、複数の前記処理に関与する前記デー
タに対してのみ行うことにより、他の処理に影響を与え
ない処理内部のデータを省略するなどの効率化を図るこ
とができ、また、前記模擬実行の方式を、前記データの
状態遷移に基づくものとすることにより、仕様の模擬実
行方式と検証方式を統合化するなどの効率化を図ること
ができ、また、該仕様の編集方式と組み合わせることに
より、仕様の編集と模擬実行、及び検証を交互に、ある
いは同時に行なうことができ、また、該仕様中の処理領
域とデータ領域とを区別し、前記模擬実行の際、データ
領域への定義、参照が生じた時点で前記記録を行うこと
により、仕様中のデータに関係する部分のみを検証の対
象にするなどの効率化を図ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例を実現する計算機システム
の機能ブロック図であり、第２図は、本実施例に係るハ
ードウェア環境を示した図である。

第１図において、入力装置１は、操作者が仕様の模擬実
行や前記履歴の解析を制御する命令を入力する。仕様記
憶部２は、模擬実行の対象となる仕様を記憶する６仕様
模擬実行部３は、仕様記憶部２に記憶された仕様を模擬
実行する。データ定義・参照履歴記録部４は、仕様記憶
部２と仕様模擬実行部３の間に存在し、仕様模擬実行部
３が仕様記憶部２中の仕様を模擬実行した際に、データ
の定義、参照が行われた処理や順序等の履歴を記録する
。履歴解析部５は、データ定義、参照履歴記録部４によ
って記録された履歴に基づいて、各データの動的な存在
状況や、各データ間の動的な従属関係の解析を行う０表
示装置６は、模擬実行の結果及び履歴解析の結果を画面
上に表示する。

第３図は、データ定義・参照履歴記録部４においてデー
タの動的な定義、参照の履歴を記録する手順を示すフロ
ーチャートである。以下、このフローチャートに従って
該手順を説明する。処理３０１では、仕様模擬実行部３
における仕様の模擬実行を開始する。処理３０２では、
仕様模擬実行部３においてデータの定義または参照が生
じたかどうかを検査し、もし生じていたならば処理３０
３へ進み、そうでなければ処理３０４へ進む。

処理３０３では、データの定義または参照が生じた順序
と、生じ光処理、及びその具体的な内容を記録する。処
理３０４では、模擬実行が終了したかどうかの判定を行
ない、もしまだ実行中であれば、処理３０２からの手順
を繰り返す６以上の手順により、仕様の模擬実行時にデ
ータの動的な定義、参照の履歴が記録される。

第４図は、本実施例において扱われるシステムの仕様の
一具体例である。ここでは、仕様の記述法としてデータ
フローダイアグラム（Ｄａｔａ　ＦｌｏｗＤｉａｇｒａ
ｍ　、以下ＤＦＤと略す）を用いており、４０１から４
０４までの箱は、それぞれ独立に動作する処理を表す、
また、各箱を結ぶ矢印は、各処理間を流れるデータを表
しており、矢印の上の文字は各データの名称を示し、同
じ名称のデータは同じデータであることを表している。

また、処理４０３及び処理４０４の内部に書かれている
式は、該処理内におけるデータの定義、参照関係を表し
ており、例えば処理４０３内のＣ４−Ａ、Ｂは。

データＡとデータＢを参照してデータＣが定義されるこ
とを表している。

第５図は、第３図に示した手順によって第４図に示した
仕様を模擬実行した際に記録される。データの動的な定
義、参照のＪｌｌ歴の一例である。この履歴では、デー
タの定義て参照が生じた順序を表す情報として、その時
刻を記録している。また、定義、参照の内容としては、
その時刻において定義、参照されたデータの名称が記録
されている。

例えば１時刻ｔ４では、処理４０３においてデータＡと
Ｂが参照され、Ｃが定義されたことが示されている。一
方１図中の（入力）は、データの参照元が該システムへ
の入力であることを、また、（出力）は、データの参照
先が該システムからの出力であることをそれぞれ表して
いる。

第６図は、履歴解析部５において、上記データの動的な
定義、参照の履歴に基づいて該データの動的な存在状況
を解析する手順を示すフローチャートである。以下、こ
のフローチャートに従って該手順を説明する。処理６０
１では、解析の対象となるデータを一つ選択する。処理
６０２では、上記履歴の中から該データについての定義
、参照のみを抜き出し、記録された時刻に従って、それ
らを時間軸上に並べる。処理６０３では、それら時系列
的な順序の中に、論理的に誤っているものがあるかどう
かを検査する。処理６０４では、それら時系列的な順序
から、そのデータの時間的な存在範囲を求める。

第７図は、処理６０３及び処理６０４において。

データの定義、参照の時系列的順序における論理的正誤
及び時間的存在範囲を判定するための基準の一例を示す
表である。例えば、該順序の最初が参照であった場合、
−度も定義されていないデータを参照したために誤りと
し、また、該順序中において定義の次に定義が連続して
生じた場合も、データが定義された後−度も参照されぬ
うちに再度定義されたために、その区間を誤りとする。

、逐次処理プログラムにおいては、このような誤りはさ
ほど重要な誤りとはならない。何故ならば、それはその
ままプログラム中の記述順序の誤りである場合が多いか
らである６例えば、コンパイラなどによって非実行時に
簡単に検出できるからである。しかし、並列処理では、
複数の処理が同時に一つのデータを定義、参照すること
が多いために。

このような誤りはプログラム中の記述順序とは無関係に
生じる。従ってこれは仕様やプログラムの非実行的な解
析では検出できず、模擬実行時または実行時に検証を行
なうしかない。一方、データの存在範囲に関しては、こ
こでは参照の次に定義が生じた場合に、そのデータはそ
の区間内では保存される必要は無いとみなして、存在し
ないとしている。

第８図は、処理６０３及び処理６０４に示された手順に
よって、第５図の履歴中に示されたデータＡについて、
第７図の判定基準を用いて解析を行った場合の経過の一
例を示す図である。この図において、正方形はデータの
定義を表し、円はデータの参照を表す、また、その中に
書かれた数字は、該定義及び参照が生じた処理を示し、
ここでは第４図の処理４０１から４０４を、各々１から
４の数字で表している。また、その下に書かれている文
字は、該定義及び参照が生じた時刻である。

各定義及び参照の間を結ぶ太線は、そのデータの時間的
な存在を表し、バラ印はその区間が論理的に誤っている
ことを表す。同図（ａ）８０１は。

処理６０２によってデータＡの定義及び参照のみを第５
図から抜き出し、図の左から右に向かって時系列的に並
べたものである。同図（ｂ）８０２は、処理６０３によ
って各定義及び参照の順序の正否を調べた結果であり、
第７図の規則によって、定義が連続している時刻ｔＢと
ｔｓの間が論理的な誤りとされたことが示されている。

同図（ａ）８０３は、処理６０４によってデータの時間
的な存在範囲を求めた結果であり、第７図の規則によっ
て、参照の次に定義が生じている時刻ｔ４とｔｅの間は
データの存在が無いとされたことが示されている。この
ようにして、各データの時系列的な存在範囲が求められ
る。

第６図の説明に戻り、処理６０５では、他に解析するデ
ータがあるかどうかを判定し、もしあれば処理６０１か
ら処理６０５までの手順をくりかえし、なければ処理６
０６へ進む、処理６０６では、処理６０１から処理６０
５によって得られた各データの時系列的な存在範囲を合
成し、履歴中に記録された定義、参照の関係を元にして
、各データ間の時系列的な定義、参照の関係を求める。

以上の手順により、前記データの動的な定義、参照の履
歴に基づいて、該データの動的な存在状況が解析される
。

第９図は、第５図の履歴に示された全てのデータについ
て第８図（ｃ）８０３のような結果を求め、各データ間
の考義、参照の関係を基にして、処理６０６によって一
つの図にまとめたものである。この図では、縦方向に仕
様中のデータをとり。

横方向に前記履歴中の時刻をとっている。また、各デー
タの定義、参照を縦方向に結ぶ矢印は、各データ間の定
義、参照関係を表しており、例えば。

時刻ｔ４では、処理４０３においてデータＡとデータＢ
が参照され、データＣが定義されたことが示されている
。

第１０図及び第１１図は、履歴解析部５において、上記
データの動的な定義、参照の履歴に基づいて該データの
動的な従属関係を解析する手順を示すフローチャートで
ある。従属関係の解析には２種類の方法が考えられるが
、まず、第１０図は、任意の時刻の任意のデータについ
て、該データがそこに至るまでに経た履歴を、該データ
の生成に関わる他のデータを検証しながら解析する手順
を示すフローチャートである。以下、このフローチャー
トに従って該手順を説明する。

処理１００１では、解析の対象となるデータを選び、履
歴中に記録された時刻の中から、解析を開始する時刻を
指定する。処理１００２では、その時刻から以前へと履
歴をさかのぼってゆき、最も新しい該データの定義を、
履歴中から検索する。

処理１００３では、検索した該定義において、該データ
が他のデータによって定義されているかどうかを検査し
、もしそうであれば処理１００４に進み、もしそうでは
なく外部からの入力などによる定義であれば解析を終了
する。処理１００４では、該定義における他のデータと
の定義、参照関係を出力する。処理１００５では、該定
義において参照されている他のデータの各々について、
該定義の時刻から再帰的に処理１００２から処理１００
５を繰り返す。以上の手順により、最初に指定したデー
タの生成に関わる全ての定義、参照の関係の履歴が得ら
れ、該データが従属している全ての過去のデータが求め
られる。

第１２図は、上記手順を、第５図中の時刻ｔｌ。

におけるデータＣに適用した場合の出力の一実施例を示
す図である。この図では、ある時刻におけるデータを、
データ名の後に括弧して時刻を付すことによって表して
いる。式１２０１は、時刻ｔｌｏにおけるデータＣが１
時刻ｔ９におけるデータＡ及び時刻ｔｆＩにおけるデー
タＢによって定義されていることを示している。また１
式１２０２は、今度は式１２０１の右辺にあるＡ（ｔ、
）について再帰的に解析した結果である。一方１式１２
０１の右辺のＢ（ｔｏ）は、第９図を見れば分かるよう
に、時刻ｔ９以前では他のデータによって定義されてい
ないので、それ以上解析されない。また。

このようにして得られた全出力を合成し、式１２０３に
示すように、指定したデータの生成に関わる最も時間的
に古いデータからの間接的な定義、参照の関係として出
力してもよい。

次に、第１１図は、任意の時刻の任意のデータについて
、該データがその時刻以後に影響を及ぼしたデータの履
歴を、該データを参照している他のデータを検索しなが
ら解析する手順を示すフローチャートである。以下、こ
のフローチャートに従って該手順を説明する。

処理１１０１では、解析の対象となるデータを選び、履
歴中に記録された時刻の中から、解析を開始する時刻を
指定する。処理１１０２では、その時刻から以後へと履
歴をたどってゆき、最も早い該データの定義までの間の
全ての該データの参照を履歴中から検索する。

処理１１０３では、検索した該データの各参照において
、他のデータが定義されているかどうかを検査し、もし
そうであれば処理１１０４に進み、もしそうではなく外
部への出力などによる参照であれば解析を終了する。

処理１１０４では、該参照における他のデータとの定義
、参照関係を出力する。処理１１０５では、該参照によ
って定義されている他のデータの各々について、該参照
の時刻から再帰的に処理１１０２から処理１１０５を繰
り返す。

以上の手順により、最初に指定したデータに従属し、最
初に指定した時刻以後に該データが影響を及ぼす全ての
データが求められる。

第１３図は、上記手順を、第５図中の時刻ｔ４における
データＥに適用した場合の出力の一実施例を示す図であ
る０式１３０１は、時刻ｔａにおけるデータＥが１時刻
ｔδにおいてデータＡを定義するために参照されている
ことを示している。

また、式１３０２は、今度は式１３０１の右辺にあるＡ
（ｔ、）について再帰的に解析した結果である。また、
このようにして得られた全出力を合成し、式１３０３に
示すように、指定したデータが最終的に影響を及ぼす最
も時間的に先のデータへの間接的な定義、参照の関係と
して出力してもよい。

なお、第１０図及び第１１図の手順は、第６図の手順に
よって各データの動的な存在状況を解析した際に、各デ
ータの定義、参照の順序が正しい部分にのみ適用できる
。

以上の実施例では、データの定義、参照の順序を記録す
るために時刻を用いていたが、これは、履歴の順序さえ
明確であれば、他の方法でも実現できる。即ち、最も単
純には、該記録を模擬実行の時間にそって順番に行なう
だけでもよい。

また、以上の実施例では、仕様の記述法にＤＦＤを用い
たが、これはデータと、該データを扱う処理と、該処理
内における該データの定義または参照の関係の記述を有
する仕様であれば、いかなる仕様でもよい。

また１以上の実施例では、記録された履歴の解析内容と
して、データの動的な存在状況の解析または前記データ
間の動的な従属関係の解析を挙げたが、これは他の解析
、例えば各データの定義域の解析や、各処理の実行回数
、実行時間などの解析をしてもよい。

また、以上の実施例では、記録された履歴に書かれた情
報だけに基づいて解析を行なっていたが、これはデータ
に関する他の情報を連動させて解析してもよい、特にデ
ータ自身の属性は、一般にデータの定義、参照が生じな
ければ変化しないので、データの任意の属性の解析を、
該履歴の解析に連動して行うことができる６例えば、デ
ータの動的な従属関係の解析に連続して該データの次元
の検証を行う場合には、第１０図に示した手順に連動し
て、処理１００４において、該データの定義式の各デー
タの次元を読み込み、処理１００５によって再帰的に次
元解析を行えばよい。

また、以上の実施例では、仕様中の全データを定義、参
照の履歴の記録の対象にしていたが１本方式は実行順序
が静的な解析では確定しない複数の処理間での動的なデ
ータの定義、参照の解析に特に有効であり、単一処理内
における局所的なデータの定義、参照の解析には従米か
らの非実行的な解析法でも適用可能であることから、該
記録を。

前記複数の処理に関与するデータに対してのみ行つても
よい。

また、以上の実施例では、模擬実行時における仕様の検
証のみを扱っていたが、これは、仕様を編集する方式と
組み合わせることによって、仕様の編集、模擬実行、検
証を交互に、あるいは同時に行なってもよい。

また、以上の実施例では、模擬実行の際にデータの定義
、参照が生じたかどうかをデータ定義・参照履歴記録部
４が常時監視していたが、これは予め仕様を読み込む際
に、仕様を処理の占める領域とデータ領域とに分離して
記憶しておき、模擬実行時には、仕様模擬実行部３がデ
ータ領域への定義、参照を行った時点でデータ定義・参
照ＭＦＭ記録部４を起動させてもよい。

また、以上の実施例では、データの動的な定義。

参照の履歴を記録するデータ定義・参照履歴記録部４を
、仕様記憶部２と仕様模擬実行部３の間に位置させてい
たが、これは他の位置でもよい、第１４図は、仕様記憶
部２と仕様模擬実行部３とを直結し、データ定義・参照
履歴記録部４を仕様記境部２と仕様模擬実行部３の双方
に別に接続した場合の一実施例である。この例では、通
常の模擬実行時にはデータ定義・参照履歴記録部４を介
さずに模擬実行を行うことができ、仕様の検証を必要と
する場合のみデータ定義・参照履歴記録部４を介在させ
ることができる。

また１以上の実施例では検証の対象を仕様としていたが
、これは処理順序が非実行時には確定できない複数の部
分からなる計算機プログラム、即ち並列処理のプログラ
ムや外部からの割込みのあるような実時間処理のプログ
ラムの検証にもそのまま適用できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、並列処理や実時間処理に特有な、静的
な解析では分からない動的なデータの定義、参照の関係
を、仕様を模擬実行することにより、実際の順序に即し
て記録することができ、該記録に基づいて、各データの
動的な存在状況や、各データ間の動的な従属関係などの
解析を行うことができるので、並列処理や実時間処理を
伴うシステムの動特性の検証が仕様段階で可能となり。

設計の手戻り工数を削減できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を実現する計算機システムの
機能ブロック図、第２図はそのハードウェア環境を示す
ブロック図、第３図、第６図、第１０図、第１１図は該
実施例の処理手順図、第４図は仕様の一例の説明図、第
５図は記録された履歴の一例の説明図、第７図は判定条
件の一例の説明図、第８図は解析経過の一例の説明図、
第９図。 第１２図、第１３図は解析結果の一例の説明図。 第１４図は他の実施例の機能ブロック図である。 ２・・・仕様記憶部、３・・・仕様模擬実行部、４・・
・仕様の模擬実行時にデータの定義、参照のＢ歴の記録
を行う、データ定義・参照ａＵ記録部、５・・・上記履
歴を解析する履歴解析部６ 葛 図 第　３　図 第 図 図 猶 図 第 図 第 図 第 図 葛 ／θ 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、計算機及び対話用端末を有する情報処理装置におい
   て、データと、該データを扱う処理と、該処理内におけ
   る該データの定義または参照の関係の記述を有する仕様
   を読み込むステップと、該仕様を模擬実行するステップ
   と、該模擬実行の際に該データの定義または参照が生じ
   た該処理とその順序及び内容の履歴を記録するステップ
   と、該記録を解析するステップを有することを特徴とす
   る、仕様検証方式。 ２、前記解析が、前記データの動的な存在状況の解析ま
   たは前記データ間の動的な従属関係の解析であることを
   特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の仕様検証方式
   。 ３、前記解析に連動して、前記データの任意の属性の解
   析を行うことを特徴とする、特許請求の範囲第１項及び
   第２項記載の仕様検証方式。 ４、前記記録を、複数の前記処理に関与する前記データ
   に対してのみ行うことを特徴とする、特許請求の範囲第
   １項及び第２項記載の仕様検証方式。 ５、前記模擬実行の方式が、前記データの状態遷移に基
   づくものであることを特徴とする、特許請求の範囲第１
   項及び第２項記載の仕様検証方式。 ６、特許請求の範囲第１項及び第２項記載の仕様検証方
   式に、前記仕様を編集する方式を組み合わせたことを特
   徴とする、仕様編集、模擬実行、検証方式。 ７、前記仕様を読み込むステップにおいて、該仕様中の
   前記処理が占める領域と、該仕様中の前記データが占め
   る領域（以下データ領域と言う）とを区別し、前記模擬
   実行の際、データ領域への定義または参照が生じた時点
   で前記記録を行うことを特徴とする、特許請求の範囲第
   １項及び第２項記載の仕様検証方式。 ８、計算機及び対話用端末を有する情報処理装置におい
   て、実行順序が非実行時には確定しない複数の部分から
   成る計算機プログラムを読み込むステップと、該計算機
   プログラムを実行するステップと、該実行の際に該計算
   機プログラムにおいてデータの定義または参照が生じた
   処理とその順序及び内容の履歴を記録するステップと、
   該記録を解析するステップを有することを特徴とする、
   並列処理・実時間処理プログラム検証方式。 ９、計算機及び対話用端末を有する情報処理装置であつ
   て、データと、該データを扱う処理と、該処理内におけ
   る該データの定義または参照の関係の記述を有する仕様
   を読み込む手段と、該仕様を模擬実行する手段と、該模
   擬実行の際に該データの定義または参照が生じた処理と
   その順序及び内容の履歴を記録する手段と、該記録を解
   析する手段を有することを特徴とする、仕様検証装置。 １０、前記履歴を記録する手段が、前記仕様を読み込む
   手段と、前記模擬実行手段との間に存在して、両者を結
   合することを特徴とする、特許請求の範囲第９項記載の
   仕様検証装置。