荷蘭還有媲美光刻機的軟技術：元件建模和分析框架Comma為複雜軟體提供了高可靠性 – Bits＆Chips

什麼是Comma?
由ESI（TNO）和飛利浦發起了一項研究專案，Comma框架已經發展成為一種成熟的產品，用於建立和管理軟體介面。Thales以及Thermo Fisher Scientific和Kulicke＆Soffa也在尋求使用它來簡化軟體工程。
Comma（元件建模和分析）是一個生態系統，支援基於模型的元件工程。它是特定於域的語言（DSL）的組合，其中伺服器和其客戶端之間的介面可以透過三個主要成分指定：介面簽名，允許的客戶端-伺服器互動以及時間和資料約束。

介面簽名由命令，訊號和非同步通知組成。命令是同步的：呼叫者被阻塞直到收到答覆為止，而訊號是非同步的：它們不會阻塞呼叫者並且不需要答覆。狀態機用於描述允許的客戶端-伺服器互動，例如，允許客戶端呼叫的順序以及在任何狀態下來自伺服器的允許的通知。

Comma在醫療複雜軟體系統的應用
飛利浦醫療保健公司Best的軟體經理Daan van der Munnik表示：“我們的醫療裝置正在變得越來越大。” “我們必須將它們分成較小的子系統，以保持其開發可管理性，同時也用於驗證目的。直到一年前，我們還一口氣驗證了完整的裝置-付出了巨大的努力。透過將其切碎成較小的子系統，我們可以將驗證工作集中在我們為特定功能而實際修改上。我們還需要證明，當我們將所有內容放在一起時，它仍然可以完成應有的功能。拆卸和重新組裝都需要良好的介面管理。”
 
子系統也越來越多地被分包給分包商。Van der Munnik指出：“我們實際上是在進行系統級開發，我們自己製造一些零件，而某些零件則來自外部。” “例如，在我們的一種影像引導治療系統中，我們有三種型別的患者床。一個是我們開發的，另外兩個是其他公司製造的。但是，從使用者角度來看，它們都必須看起來是系統的組成部分。例如，在移動或傾斜時，使用者體驗必須完全相同。這意味著，對於我們的分包商而言，需要在較低的技術水平和較高的子系統水平上明確定義介面。”
 
最後但同樣重要的是，良好的介面管理是系統發展的關鍵。Van der Munnik：“我們的醫療裝置使用壽命很長。我們需要確保它們在其生命週期內是可擴充套件的，並且適合於形式/裝配/功能的替換。”
 

真理的單一來源
ESI是荷蘭應用科學研究組織（TNO）的高科技嵌入式系統聯合創新中心。 ESI高階科學家Jozef Hooman回憶說：我們開始將領域特定的語言用於各種目的，生成程式碼，分析工具等等。這樣做的時候，我們注意到飛利浦軟體的許多問題都是由於介面問題引起的，逐漸地，我們發現這些DSL對於描述介面特別有用。因此，只需一小步，我們就可以從通用語言過渡到特定領域的語言：Comma，我們可以在許多不同的介面中重複使用它。
 
我們檢查了飛利浦工程師的需求，並相應地調整了語言。我們從描述介面協議（即客戶端和伺服器之間的互動）的狀態機開始。根據使用者反饋，我們對其進行了修改以使其更加使用者友好，幷包括諸如計時和資料約束之類的內容。例如，患者病床對時間和資料都非常敏感–當控制操縱桿停止時，病床應該在一定時間內停止也不要移動太多。 
 
逗號逐步地發展成為現在：“真理的唯一來源”。這個DSL是您表達想要的一切的地方，從那裡可以生成所需的一切，例如文件，監視，模擬，視覺化以及最近的測試用例。監控尤其重要。您可以使用它透過執行系統，收集跟蹤並檢查執行是否符合介面來檢視您的實現是否滿足規範。如果介面發生更改，您可以重新生成所有內容，並且如果您的開發人員或與此相關的第三方供應商引入了軟體更新，則可以連續按一下按鈕，檢查是否符合要求，測試過程中不可或缺的一部分。
 

生態系統
在飛利浦，Comma已牢固地嵌入公司的軟體工程實踐中。Van der Munnik：“我們使用DSL編寫介面規範並生成文件和程式碼。作為我們持續整合流程的一部分，我們在執行自動化測試方案時會檢查介面是否符合Comma規範。我們建立了一個成熟度矩陣，該矩陣針對這些開發階段設定了我們的介面，現在我們提高了所有這些標準的。由於介面的明確定義和隨後的自動驗證，在我們早於整合之前就發現介面問題的原因，Comma為我們帶來了巨大的商業價值。”
 
兩年前，Thales啟動了Dynamics專案，與ESI合作研究動態系統更新。“我們正在研究可擴充套件的介面和所謂的介面卡，以使新舊裝置保持協同工作，” Noltes澄清說。“因此，當您引入具有更新介面的客戶端時，還會生成一個介面卡，將其連線到現有伺服器，並證明可確保不會發生任何故障。ESI對介面規範進行了一次小型技術調查，然後Comma作為最適合我們需求的解決方案問世。儘管Dynamics仍在繼續研究中，但Comma已經開箱即用，我們正忙於將其包含在元件開發框架中。透過在設計時做更多的事情，我們希望消除專案中的大部分風險。”
 
但可以肯定的是，Comma正在慢慢征服荷蘭的高科技。“例如，我們還在埃因霍溫與Thermo Fisher Scientific合作，” ESI的Hooman說道。“對於某些關鍵介面，已在夜間煙霧測試中建立了模型並內建了監視器，該監視器會自動檢查日誌檔案。早上，他們可以看到哪些屬性已失敗。同樣來自埃因霍溫的Kulicke＆Soffa正在考慮為其中介軟體層生成一個生成器。” ESI與Dynamics專案的聯絡人高階研究員Benny Akesson補充說：“看到這個生態系統開始形成，這很有趣。”
 
為了進一步擴大傳播範圍，合作伙伴正在努力將框架開源。Hooman：“我們正在以Eclipse外掛的形式定義一種Comma核心，其他人可以擴充套件，例如使用自己的生成器。” Van der Munnik強調了這一發展的重要性：“它增加了Comma的成熟度。從研究專案開始，現在是開發人員可以實際使用的產品，包括使用者介面，速度，安裝簡便性等。透過將其開源，我們希望其他人能夠為Comma做出貢獻，從而進一步擴充套件和改進該框架。”