Questo insegnamento ha lo scopo di introdurre tecniche per modellare l'architettura di sistemi software complessi e verificarne le proprietà attraverso l'uso di metodi formali basati su linguaggi, automi, logiche ed algebre.

01. Introduzione alla modellazione e verifica:
  01.01 L'esigenza di metodi formali nello sviluppo del software.
  01.02 Linguaggi formali ed automi.
  01.03 Grammatiche a struttura di frase e classificazione di Chomsky.
  01.04 Approcci formali alla semantica dei linguaggi.
  01.05 Teoria della concorrenza, logiche ed algebre.

02. Linguaggi regolari e automi a stati finiti:
  02.01 Automi a stati finiti deterministici.
  02.02 Automi a stati finiti non deterministici.
  02.03 Automi a stati finiti con ε-transizioni.
  02.04 Minimizzazione ed equivalenza per automi a stati finiti.
  02.05 Relazione tra automi a stati finiti e grammatiche lineari destre.
  02.06 Proprietà dei linguaggi regolari e pumping lemma.
  02.07 Espressioni regolari.
  02.08 Relazione tra espressioni regolari e automi a stati finiti.

03. Linguaggi liberi e automi a pila:
  03.01 Grammatiche libere e alberi sintattici.
  03.02 Grammatiche libere in forma normale di Chomsky.
  03.03 Proprietà dei linguaggi liberi e pumping lemma.
  03.04 Automi a pila e relazione con grammatiche libere.
  03.05 Parsing top-down.
  03.06 Parsing bottom-up.

04. Semantica denotazionale:
  04.01 Semantica denotazionale di un linguaggio imperativo.
  04.02 Semantica denotazionale con blocchi e procedure.

05. Semantica operazionale:
  05.01 Semantica operazionale naturale di un linguaggio imperativo.
  05.02 Semantica operazionale naturale con blocchi e procedure.
  05.03 Semantica operazionale strutturata di un linguaggio imperativo.

06. Logiche temporali e model checking:
  06.01 Modelli di Kripke.
  06.02 Logiche temporali.
  06.03 Logiche linear-time vs. logiche branching-time.
  06.04 Algoritmi di model checking.

07. Algebre di processi ed equivalenze comportamentali:
  07.01 Concorrenza e nondeterminismo.
  07.02 Sintassi e semantica di operatori comportamentali.
  07.03 Equivalenza basata su tracce.
  07.04 Equivalenza basata su bisimulazione.
  07.05 Equivalenza basata su test.

08. Linguaggi per la descrizione di architetture software:
  08.01 Componenti, connettori e stili architetturali.
  08.02 Sintassi di un linguaggio architetturale basato su algebra di processi.
  08.03 Semantica di un linguaggio architetturale basato su algebra di processi.
  08.04 Conformità comportamentale.
  08.05 Estensioni topologiche.

09. Attività di laboratorio:
  09.01 Modellazione di sistemi software tramite strutture di Kripke.
  09.02 Modellazione di sistemi software tramite linguaggi architetturali.
  09.03 Esercizi su model checking.
  09.04 Esercizi su equivalence checking.

Non vi sono propedeuticità obbligatorie.
 
Si suggerisce di sostenere l'esame di Modellazione e Verifica di Sistemi Software dopo aver sostenuto gli esami di Programmazione Procedurale e Logica, Architettura degli Elaboratori, Matematica Discreta.

Modalità didattiche

Lezioni teoriche ed esercitazioni guidate in laboratorio.

Obblighi

Sebbene consigliata, la frequenza non è obbligatoria.

Testi di studio

Hopcroft, Motwani, Ullman, "Automi, Linguaggi e Calcolabilità", Addison-Wesley, 2009

Hopcroft, Motwani, Ullman, "Introduction to Automata Theory, Languages, and Computation", Addison-Wesley, 2007).

Nielson, Nielson, "Semantics with Applications: An Appetizer", Springer, 2007

Clarke, Grumberg, Peled, "Model Checking", MIT Press, 1999

Aldini, Bernardo, Corradini, "A Process Algebraic Approach to Software Architecture Design", Springer, 2010

Modalità di
accertamento

Progetto individuale, prova scritta e prova orale. Il progetto va consegnato almeno due giorni prima della data della prova scritta e pesa per un terzo del voto complessivo. La prova scritta pesa per due terzi del voto complessivo. L'orale è obbligatorio sul progetto e facoltativo sul programma del corso. L'orale facoltativo comporta un aggiustamento positivo o negativo del voto complessivo.

Disabilità e DSA

Le studentesse e gli studenti che hanno registrato la certificazione di disabilità o la certificazione di DSA presso l'Ufficio Inclusione e diritto allo studio, possono chiedere di utilizzare le mappe concettuali (per parole chiave) durante la prova di esame.

A tal fine, è necessario inviare le mappe, due settimane prima dell’appello di esame, alla o al docente del corso, che ne verificherà la coerenza con le indicazioni delle linee guida di ateneo e potrà chiederne la modifica.

Il corso è erogato sia nel "percorso in presenza" che nel "percorso online" del Corso di Laurea di Informatica Applicata.
Per materiale didattico e informazioni aggiuntive visitare http://www.sti.uniurb.it/aldini/