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Text File  |  1992-04-05  |  10KB  |  242 lines
  1.  [12pt] article 
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  
  6.  
  7.  
  8.  
  9.  
  10.   An Organon: Intelligent Reuse of Software Assets And  
  11.              Domain Knowledge 
  12.  
  13.   James Solderitsch  
  14.          
  15.         Valley Forge Laboratories  
  16.         Unisys Defense Systems Inc.  
  17.         Paoli, PA 19301  
  18.         E-mail: jjs@prc.unisys.com 
  19.  
  20.    
  21.  
  22.  
  23.   
  24. Methods and techniques to produce large
  25. systems can be viewed on a continuum ranging from pure manual
  26. construction with no tool-based support to a highly
  27. evolved environment that greatly aids in the engineering of these
  28. systems.  An organon represents one view of such an environment.
  29. The paper describes work underway at Unisys, partially supported by the
  30. DARPA/SISTO STARS Program, to advance the state-of-practice on the
  31. path to such an organon.
  32.  
  33.   0.3in 
  34.    Keywords:  reuse, software engineering, knowledge-based systems, 
  35. construction, generation, domain model
  36.  
  37.  
  38.  * Introduction 
  39.  
  40. Unisys and its affiliates participating
  41. in the STARS  Unisys is supported in STARS
  42. under contract number: F19628-88-D-0031. 
  43. (Software Technology for Adaptable, Reliable Systems)
  44. program are keenly interested
  45. in understanding, developing (or acquiring) and applying technology to
  46. support the development of complex software systems based on a
  47. reuse perspective.
  48. This support is currently reflected in joint activities being pursued
  49. by all of the STARS Prime contractors (Boeing, IBM and Unisys) to produce
  50. a STARS Reuse Concept of Operations (CONOPS) and an Asset Library
  51. Open Architecture Framework which together
  52. will guide future STARS efforts in the
  53. area of software reuse.
  54.  
  55. The content of this paper
  56. reflects an approach to reuse that is in tune with
  57. the emerging STARS CONOPS.  This approach emphasizes
  58. domain life-cycle activities which utilize a variety of techniques
  59. and methods.  Too often,
  60. the word reuse is interpreted strictly to mean the reuse
  61. of code components, whether informally through ad hoc reuse by
  62. a programmer remembering and reusing a previously composed code
  63. fragment, or more formally by finding and retrieving code from a
  64. code library.
  65. Reuse should be understood in a larger
  66. context to mean the reuse of knowledge about the complex application areas
  67. (or domains) to be served by software systems for these areas.
  68. Engineering models that capture knowledge about these application domains
  69. can provide a vital basis for technology to support reuse.
  70. Such domain models themselves require their own enabling technology
  71. so that they can effectively infuse the application development process.
  72.  
  73.  * Vision 
  74.  
  75. The mode in which domain models drive the development
  76. of systems can be viewed on a continuum ranging
  77. from the production of a system via
  78. a custom design and handwritten code to the
  79. automatic generation of a system
  80. from a high-level specification in a domain-specific language.
  81. In the past, knowledge gained from system development
  82. and deployment has been left in the heads
  83. of expert software developers, and has not been extracted and collected for
  84. corporate reuse.  Thus there has been little movement on the maturity
  85. continuum.  The development and application of domain models can
  86. accelerate this movement and thereby boost system quality and system
  87. development productivity.
  88. Unisys believes that a knowledge-based approach to the creation of
  89. domain models can provide a successful strategy for moving the
  90. engineering of software systems further along this important maturity
  91. scale.
  92.  
  93. An    Organon   
  94. The dictionary defines organon as ``...an instrument
  95. for acquiring knowledge; specifically, a body of methodological
  96. doctrine comprising principles for scientific and philosophical
  97. procedure and investigation''.  The ancient library at Alexandria
  98. was known as an organon. 
  99. represents a vision of a knowledge-based environment able
  100. to support large-scale reuse based on the development and use of
  101. domain models. An organon  will:
  102.   
  103.  
  104. be an interactive and evolving public storehouse of expertise and componentry
  105. serving particular application domains;
  106.  
  107. effectively support wide-spectrum reuse including
  108. requirements, design and test cases;
  109.  
  110. support a number of different points-of-view on system
  111. engineering including those of construction and generation; and,
  112.  
  113. be a central repository of domain expertise
  114. that effectively combines people, plus emerging and maturing methods, plus
  115. supporting technology.
  116.  
  117.  
  118. As domain models mature,
  119. the component-based construction of systems by human hands can evolve
  120. to a computer assisted, and eventually computer controlled, production
  121. of these systems from available components
  122. based on a domain-specific software architecture.
  123. When domain knowledge is sufficiently complete, work at the component
  124. level will give way to design and specification at the subsystem level
  125. with the corresponding system components produced automatically
  126. from templates and other library components.
  127. In the end, an organon can support complete generation of
  128. software subsystems from high-level, domain-derived specification
  129. languages.  Such generation is
  130. possible for domains that are mature enough to admit the
  131. expression of parametric information in sufficient detail to allow the
  132. automatic production of code based on this parametric information.
  133.  
  134. This vision represents an advanced instantiation
  135. of the STARS Reuse CONOPS that is currently
  136. under development.  The CONOPS proposes a Reuse Process Framework
  137. that incorporates families of related reuse supporting activities:
  138.   
  139.  
  140. reuse planning;
  141.  
  142. asset creation;
  143.  
  144. asset management; and,
  145.  
  146. asset utilization.
  147.  
  148. An organon will enable and facilitate the production, management and
  149. application of software assets which will run the gamut from source
  150. code modules and test cases to domain-specific requirements to
  151. software generation subsystems.
  152.  
  153.  * Reality 
  154.  
  155. Unisys is currently working to lay a 
  156. foundation to move the state-of-practice further
  157. along the model-based maturity scale described earlier. 
  158. Unisys is acquiring and producing a technology base to provide 
  159. a machine readable and processable representation of domain models
  160. in a form which domain-specific tools may directly utilize and manipulate.
  161. The Reusability Library Framework  (RLF), a step along
  162. the path leading to an organon, is a set of Ada knowledge-based
  163. tools (semantic network and rule-based systems that can be used 
  164. in concert) to support the definition
  165. and manipulation of domain models.
  166.  
  167. The RLF is currently targeted to the production
  168. of domain-specific, knowledge-based 
  169. software library systems where the
  170. engineer is supported in his or her production of software systems using
  171. software assets contained in the library.  Domain models are captured
  172. in sophisticated semantic networks which capture the crucial objects,
  173. operations on objects and relationships between objects within the domain.
  174. Library assets are catalogued and stored according to this domain
  175. model.  In addition, the human engineer is aided by a rule-based inference
  176. system which provide guidance in exploring and understanding the
  177. domain model and the assets within the library.  Domains addressed to date
  178. include Anti-Submarine Warfare (ASW), User Interfaces (in particular
  179. the use of Ada/Xt) and Ada benchmarks.
  180.  
  181. The RLF has also been used to develop
  182. a model-based tool utilization assistant (TUA) for the domain of
  183. document preparation.  An early version
  184. of the RLF was used to produce an Ada Unit Test Assistant
  185. (Gadfly)   which contained
  186. a model of test heuristics and generated test plans based on parsing
  187. of Ada units and interaction with a human test engineer.
  188.  
  189. Broad objectives of the RLF project include:
  190.   
  191.   develop knowledge-based interfaces to repository (object) management systems;
  192.   investigate the mapping between application domain and reuse technology
  193. (part selection, part composition, part generation);
  194.   go beyond supporting retrieval of static parts to include
  195. program generation, system/software configuration, system/software testing
  196. and even system/software design and requirements analysis;
  197.   support the basic integration of reuse technologies (knowledge-based
  198. and generation techniques); and,
  199.   perform some applied research in domain analysis.
  200.  
  201.  
  202. Recently, an X Windows-based graphical browser interface was developed
  203. for librarian applications built on top of the RLF.
  204.  
  205.  * Conclusion 
  206.  
  207. Currently, the RLF attempts to support the middle of the continuum with
  208. the human engineer being guided by an RLF-based environment.  In order
  209. to move farther along, additional support for generative approaches must
  210. be provided.  The Fourth Annual Workshop on Reuse
  211. presents a stimulating opportunity to share the Organon
  212. vision with other researchers and practioners of reuse.
  213. Through attending and presenting at the workshop,
  214. it is hoped that the vision can be compared to current reality
  215. and be influenced by the recent work of others.
  216. In turn, the lessons learned and experiences of the RLF project and the
  217. STARS Reuse joint activities
  218. can help fellow attendees in their current work in support of reuse.
  219.  
  220.   alpha 
  221.  
  222.  
  223.  
  224.  
  225.   About the Author 
  226.  
  227. Jim Solderitsch is technical lead for the portion of the Unisys STARS Reuse
  228. task being performed at Valley Forge Laboratories, Unisys Defense Systems.
  229. He previously served as chief programmer for the Reusability Library Framework
  230. (RLF) project. Before coming to Unisys in 1986, he was an assistant professor
  231. in the Mathematical Sciences department of Villanova University.  He received
  232. his Ph. D. in Mathematics in 1977.  His current research interests include
  233. knowledge-based approaches to software reuse and program generation
  234. techniques.  He is a member of the ACM.
  235.  
  236.  
  237.  
  238.  
  239.  
  240.  
  241.  
  242.