Méthode B

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La méthode B est une méthode formelle de développement logiciel qui permet de modéliser de façon abstraite dans le langage de B le comportement d'un programme, puis par raffinements successifs, d'aboutir à un modèle concret, sous-ensemble du langage transcodable en Ada ou en C.

Une activité de preuve formelle permet de vérifier la cohérence du modèle abstrait et la conformité de chaque raffinement avec le modèle supérieur (prouvant ainsi la conformité de l'ensemble des implémentations concrètes avec le modèle abstrait).

On distingue :

  • le B classique tel qu'il est défini dans le B Book de 1996[1]. L'outil logiciel de support est l'atelier B[2], ou le B-Toolkit [3].
  • le B événementiel qui est une évolution utilisant uniquement la notion d'événements pour décrire les actions et non plus les opérations (qui sont proches des routines informatiques). Par conséquent, la méthode peut s'appliquer à des domaines variés comme l'électronique, plus seulement à des programmes. On réalise alors des développements incrémentaux de systèmes prouvés. Pour cela on utilise toujours l'atelier B[2] mais conjointement avec Click'n'Prove [4]
  • le B# (B sharp) qui est une reprise du B événementiel avec des éléments de la notation Z. L'atelier logiciel change et s'appelle Rodin[5].
Vue d'un projet et d'une machine dans Click'n'Prove.
Travail sur une preuve dans Click'n'Prove.
Travail sur une preuve dans Rodin.

Sommaire

Historique de B [modifier]

Le langage B a été conçu par J.R.Abrial (un des principaux concepteurs de Z dans les années 80), avec le concours de G. Laffitte, F. Mejia et I. Mc Neal. Il est fondé sur les travaux scientifiques de E.W. Dijkstra, C.A.R. Hoare, C.B. Jones, C. Morgan, He Jifeng (du Programming Research Group Université d'Oxford).

B s'inscrit dans une longue filiation de recherches fondamentales :

  • 1949 Alan M. Turing, Checking a large routine, Cambridge University
  • 1967 Robert Floyd, Assigning meanings to programs, AMS
  • 1969 C.A.R. Hoare, An axiomatic basis for computer programming, CACM
  • 1972 D.L. Parnas, A Technique for Software Module Specification with Examples, CACM
  • 1975 Edsger Dijkstra, Guarded commands, nondeterminacy and formal derivation of programs, CACM
  • 1981 David Gries, The Science of Programming, Springer, 1981
  • 1986 Roland Backhouse, Program Construction and Verification, Prentice-Hall, 1986
  • 1986 Cliff B. Jones, Systematic Software Development using VDM, Prentice-Hall
  • 1988 C.A.R. Hoare, Jifeng He, Natural transformations and data refinement, PRG, Oxford
  • 1990 C. Morgan, Programming from Specifications, Prentice-Hall
  • 1996 J.R. Abrial, The B-Book, Assigning programs to meanings, Cambridge University Press
  • 1996 25-26-27 novembre, First B conference in Nantes (France)

Et présente également plusieurs utilisations industrielles exemplaires dont :

  • 1998 Mise en service par la RATP de la ligne de métro 14 (METEOR). Le logiciel critique embarqué a été modélisé, prouvé et généré à partir de spécifications formelles B.
  • 2005 La RATP décide d'automatiser la ligne 1 (La défense/Vincennes) et d'utiliser à nouveau la méthode B.
  • Depuis 1995, de nombreux pilotes automatiques de métros ont été développés, notamment Barcelone, Delhi, Lausanne, Madrid, New York, Pékin (à l'occasion des Jeux Olympiques), Séoul, Singapour, etc. Le pilote automatique de canton de la navette de l'aéroport Charles de Gaule fait partie des développements B. Enfin plusieurs métros en cours de développement / rénovation font appel à B pour le développement de logiciels sécuritaires: Istanbul, Le Caire, Milan, Sao Paulo, Shangai, Toronto, etc.

Objectifs de B [modifier]

D'un point de vue purement théorique, la méthode B est utilisée pour formaliser la spécification, en expliciter la conception et simplifier la conception du programme prouvé au moyen d'un générateur de code. L'utilisation de cet outil sert à prouver l'absence de bug là où des tests ne permettraient que de les mettre en évidence.

De cette manière, l'utilisateur final ou le commanditaire peut avoir une grande confiance dans le programme. Cette confiance est en particulier essentielle et obligatoire dans le secteur des transports, en particulier en aéronautique avec la norme DO-178B car la sécurité des usagers est primordiale.

B couvre la spécification, la conception par raffinements successifs, l'architecture en couches et la génération du code exécutable.

Exemples [modifier]

Un exemple de machine abstraite et de son raffinement [modifier]

Nous avons utilisé la notation ASCII de B (« : » représente l'appartenance ensembliste, « <: » l'inclusion, « & » le "et" logique, « :: » le "devient appartient" (un choix indéterministe d'un élément d'un ensemble), les « || » la substitution parallèle.) « NAT » correspond quant à lui à l'ensemble des entiers naturels.

MACHINE
        swap
VARIABLES
        xx, yy
INVARIANT
        xx : NAT & yy : NAT
INITIALISATION
        xx :: NAT ||
        yy :: NAT
OPERATIONS
        echange =
        BEGIN
                xx := yy
        ||      yy := xx
        END
END

/* La substitution séquencement est interdite dans
   les machines abstraites, ceci afin de forcer à l'abstraction */
REFINEMENT
        swapR
REFINES
        swap
VARIABLES
        xr, yr, zr
INVARIANT
        xr= xx & yr = yy & zr : NAT
INITIALISATION
        xr, yr, zr:= 0, 0, 0
OPERATIONS
        echange =
        BEGIN
                zr := xr
        ;       xr := yr
        ;       yr := zr
        END
END

Un exemple d'utilisation de primitives de composition de machines, le SEES et l'INCLUDES [modifier]

MACHINE
        trucM4(AA, maxe)
/* machine paramétrée par un SET et un scalaire */
CONSTRAINTS
        maxe : 5..10 &
        card(AA) >maxe
VARIABLES
        var
INVARIANT
        var <: AA &
        card(var) < maxe +1
INITIALISATION
        var := {}
OPERATIONS
        trucM1op =
                ANY ens WHERE ens <: AA & card(ens) < maxe+ 1 THEN
                        var := ens
                END
END
MACHINE
        trucM5(AA,maxe)
CONSTRAINTS
        maxe : 5..10 & card(AA)> maxe
INCLUDES
        tien.trucM4(AA, maxe), mon.trucM4(AA, maxe)
OPERATIONS
        optrucM2 =
                BEGIN
                tien.trucM1op ||
                mon.trucM1op
                END
END

Conférences internationales sur B [modifier]

Références [modifier]

  1. ↑ Jean-Raymond Abrial, The B-Book, Assigning Programs to Meanings, Cambridge University Press, 1996, (ISBN 0521496195)
  2. ↑ a et b http://www.atelierb.eu/ : un outil de développement en B
  3. ↑ http://www.b-core.com/btoolkit.html : un outil de développement en B
  4. ↑ http://www.loria.fr/~cansell/cnp.html : le site de la balbulette (Click'n'Prove en Anglais), interface xemacs gratuite pour B4free.
  5. ↑ http://rodin-b-sharp.sourceforge.net/ : Le projet Rodin qui a pour objectif de développer une plate-forme de développement ouverte.

Bibliographie [modifier]

  • Recensement bibliographique au format BibTeX (lien externe)
  • The B Book, Assigning Programs to Meanings, Cambridge University Press, Cambridge, 1996, (ISBN 0521496195), ouvrage fondateur de la méthode B.
  • Formal Methods for Industrial Applications: Specifying and Programming the Steam Boiler Control, LNCS, Springer, 1997
  • Steve Schneider, The B-method, an introduction, Palgrave, 2001, (ISBN 033379284X) (lien externe)
  • E. Sekerinski and K. Sere (editors ), Case Studies Using the B Method, Springer, (ISBN 0-52149619-5)
  • John Wordsworth, Software Engineering with B, Addison-Wesley, (ISBN 0201403560)
  • Kevin Lano, The B Language and Method: A guide to Practical Formal Development, Springer Verlag London Ltd., (ISBN 3-540-76033-4)
  • Henri Habrias et al., Spécification formelle avec B, Hermes Lavoisier, (ISBN 2-7462-0302-2) ([1]
  • J.R. Abrial, Extending B without changing it" in H. Habrias (edit), First B Conference, p. 160-170, 1996
  • J.R. Abrial, Cours d'introduction à B, Etudes de cas et Cours Logique et Preuve, Cassettes vidéo, diffusées par le département informatique de l'I.U.T. de Nantes, 1997
  • J.R. Abrial, Modeling in Event-B, Hardback, Cambridge University Press, 2010, (ISBN 9780521895569) ([2])
  • J.R. Abrial, The B Book en chinois http://www.china-pub.com/19779

Liens externes [modifier]

Sur les autres projets Wikimedia :

Les outils [modifier]

  • ABTools Another B Tool : suite d'outils B développé avec ANTLR
  • Atelier B : outil industriel permettant une utilisation opérationnelle de la méthode B pour des développements logiciels.
  • B4free est la version gratuite [obsolète] du cœur de l'atelierB, s'utilise avec Click'n Prove. Il est remplacé depuis Février 2009 par la version communautaire de l'Atelier B.
  • Bart : outil de raffinement automatique
  • Brama Outil de modélisation graphique appliqué aux méthodes formelles. B.
  • ComenC Traducteur de modèles B vers le langage C.
  • CompoSys Méthode et outil pour des descriptions formelles de systèmes.
  • RODIN, la plateforme B-évènementiel basée sur Eclipse
  • ABtools
  • BATCAVE
  • B-Toolkit, outil développé par la société B-Core
  • BRILLANT: projet de développement open-source d'outils supportant la méthode B.
  • jBtools
  • DumBeX Traducteur de notation B vers \LaTeX

Les sites [modifier]

  • http://www.clearsy.com/ : la société assurant le développement de l'Atelier B.
  • http://tools.clearsy.com/ : Ce site a pour but de fournir des ressources open-source (outils, documents) relatives à B / Event-B, afin de faciliter leur exploitation et dissémination.

Utilisateurs industriels de la méthode B [modifier]

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