Diseño y Desarrollo de una Técnica y Sistema de Especialización Incremental en Maude

Abstract

[ES] El estado del arte en el diseño de herramientas de especialización automática de código está enfocado a la construcción de herramientas monolíticas, donde se priman la automatización completa y la eficiencia frente a la usabilidad y la facilidad de depuración de las optimizaciones generadas. El objetivo de este trabajo es doble. En primer lugar se propone un nuevo esquema de especialización automática de programas multi-paradigma escritos en el lenguaje Maude que introduce una modalidad de especialización incremental, permitiendo así encapsular los componentes clave de la especialización al nivel de granularidad deseado y refinar progresivamente las especializaciones realizadas. En segundo lugar, el esquema de especialización incremental resultante se implementa en una herramienta práctica que soporta la especialización versátil y eficiente de código Maude. La componente de incrementalidad se introduce de forma ortogonal a los módulos funcionales o de sistema, dando soporte a la especialización gradual de programas completos y haciendo posible corregir cualquier optimización defectuosa que se derive de una violación de los requisitos de especialización o de decisiones de especialización inadecuadas. Finalmente, la herramienta desarrollada se complementa con un módulo de generación de casos de prueba que facilita la evaluación experimental de optimizaciones progresivas de herramientas software tales como verificadores algorítmicos de programas para las lógicas CTL y LTL, permitiendo especializarlos a instancias de fórmulas que eran intratables originalmente.

[EN] The state of the art in the design of automated program specialization tools is populated with monolithic tools, where usability and debugging of the optimizations is traded for efficiency and full automation. The goal of this work is twofold. First, the core specialization scheme for multi-paradigm Maude programs is endowed with a new incremental modality that allows the key specialization components to be encapsulated at the desired granularity level to facilitate progressive refinements of the specialization. Second, the proposed incremental specialization scheme is implemented in a practical optimization tool that provides versatile and efficient Maude code specialization. The new incremental modality is orthogonal to the use of functional or system modules so that gradual specialization of whole programs is supported, making it easier to correct any faulty optimization that may result from a violation of the specialization requirements or from fixing inadequate specialization criteria. Finally, the tool will be endowed with a novel capability for test case generation that facilitates the experimental evaluation of progressive optimizations of non-trivial software tools such as the algorithmic program verifiers for CTL and LTL, allowing them to be specialized to formulae that cannot be handled by the original algorithms.

[CA] L’estat de l’art en el disseny d’eines d’especialització automàtica de codi està enfocat a la construcció d’eines monolítiques, on es prevalen l’automatització completa i l’eficiència enfront de la usabilitat i la facilitat de depuració de les optimitzacions generades. L’objectiu d’aquest treball és doble. En primer lloc es proposa un nou esquema d’especialització automàtica de programes multi-paradigma escrits en el llenguatge Maude introduint una modalitat d’especialització incremental, permetent així encapsular els components clau de l’especialització al nivell de granularitat desitjat i refinar progressivament les especialitzacions realitzades. En segon lloc, l’esquema d’especialització incremental resultant s’implementa en una eina pràctica que suporta l’especialització versàtil i eficient de codi Maude. La component de incrementalitat s’introdueix de manera ortogonal als mòduls funcionals o de sistema, donant suport a l’especialització gradual de programes complets i fent possible corregir qualsevol optimització defectuosa que es derive d’una violació dels requisits d’especialització o de decisions d’especialització inadequades. Finalment, l’eina desenvolupada es complementa amb un mòdul de generació de casos de prova que facilita l’avaluació experimental d’optimitzacions progressives de programari com ara verificadors algorítmics de programes per a les lògiques CTL i LTL, permetent especialitzar-los a instàncies de fórmules que eren intractables originalment.