Homero Um Editor VHDL Cooperativo via Web

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1 Homero Um Editor VHDL Cooperativo via Web Émerson Barbiero Hernandez, Sandro Sawicki, Leandro Soares Indrusiak, Ricardo Augusto da Luz Reis Instituto de Informática Universidade Federal do Rio Grande do Sul UFRGS {barbieri, sawicki, lsi, Porto Alegre RS Brasil Abstract This paper describes a web based cooperative VHDL editor called Homero, that was implemented using Jini and JavaSpaces tecnologies. The editor is able to support interactions among IC designers working on the same task, even if they are working in different places. Resumo Este artigo descreve um editor de VHDL cooperativo via Web chamado Homero, que utiliza tecnologias Jini e JavaSpaces. O projeto propõe a interação entre projetistas de circuitos integrados trabalhando sobre uma mesma tarefa, mesmo estando separados geograficamente.

2 1. Introdução A rápida disseminação de microcomputadores e estações de trabalho e suas capacidades de processamento ampliadas através das redes de computadores têm levado ao desenvolvimento de um número cada vez maior de aplicações distribuídas. Entre as aplicações que motivam grande parte dos investimentos e pesquisa em objetos distribuídos são as aplicações para Web [IND98]. Essas aplicações, através do uso de projeto distribuído, reduzem as migrações em massa causadas pela grande falta de oferta de engenheiros especializados nos países do Primeiro Mundo. Os avanços tecnológicos têm permitido a construção de projetos cada vez mais complexos, devido ao aumento dos níveis de abstração para lidar com os sistemas. Com isso, o desenvolvimento de novas ferramentas de apoio ao projeto é um fator determinante para a continuidade do aumento da facilidade na concepção de, por exemplo, circuitos integrados complexos. Percebemos em nosso dia a dia que o trabalho de um projetista de circuitos integrados necessita, muitas vezes, de ferramentas de diferentes origens, ou implementadas em linguagens distintas. Isso obriga o projetista a migrar para diferentes plataformas de software, tornando o fluxo de trabalho mais lento. A criação de ferramentas independentes de plataforma tornam-se então necessárias para um fluxo de trabalho mais eficiente. Os conceitos de redes de computadores aplicados ao projeto de Circuitos Integrados têm motivado desenvolvedores de ferramentas a continuarem trabalhando com implementações de sistemas CAD distribuídos. Assim podemos destacar algumas vantagens, tais como: execução remota de tarefas, trabalho cooperativo e o uso de recursos distribuídos [IND98]. Homero é um editor VHDL implementado em Java. É também parte integrante do projeto CAVE [IND98], um framework baseado em World Wide Web, composto por ferramentas que tornam possível a automatização de etapas do processo de concepção de circuitos integrados. Além de Homero Editor de VHDL, fazem parte desse framework, JASE Editor de Esquemáticos [HER00], Visualizador 3d de Layout CIF2VRML [IND99], JALE Editor de Layout [GRA99], Serviço de Comunicação CADENA [IND99a], entre outros. 2. Ferramenta baseada em World Wide Web Com a utilização do WWW como base da ferramenta, podemos destacar algumas vantagens proporcionadas como por exemplo, uma equipe de projetistas distribuída pode trabalhar em um ou mais projetos simultaneamente. Sendo assim vários projetistas podem estar envolvidos em um único projeto VHDL, trocando idéias, diminuindo custos com deslocamentos, tendo um maior contato com os demais projetistas, tornando o fluxo de trabalho e processo decisório mais eficiente, consistente e interativo. O trabalho em equipe auxiliado por computador, CSCW 1, voltado à concepção de circuitos integrados é algo recente, mas se faz necessário no momento em que a interação do grupo proporciona inúmeras vantagens, principalmente quando os projetistas estão geograficamente separados. Podemos destacar alguns benefícios que motivam o a implementação do trabalho em grupo aplicado a uma ferramenta de concepção de circuitos integrados: A equipe de projetistas pode tornar melhores as decisões do que um só indivíduo pois o grupo possui mais informações e conhecimento, proporcionando menor probabilidade de se cometerem erros; Haveria uma harmonia maior entre o projeto e seus projetistas, o que tornaria o projeto mais consistente, evitando assim, informações errôneas entre a equipe de desenvolvimento; Maior eficiência nas ações: a equipe de projetistas pode tornar o projeto mais efetivo na implementação dos resultados quando seus membros participam da tomada de decisões, 1 CSCW (Computer Supported Cooperative Work, ou Trabalho Cooperativo Auxiliado por Computador) é uma área de pesquisa que visa produzir tecnologia para auxiliar o trabalho em grupo.

3 aumentando a aceitação e a compreensão do trabalho proposto; Os projetistas podem trabalhar em um mesmo projeto simultaneamente, mesmo estando distantes geograficamente; Diminuição dos custos com deslocamento no caso de uma equipe de projetistas distribuída. Os estudos realizados na área de CSCW buscam o entendimento da natureza e do trabalho cooperativo, com o objetivo de melhor adequá-lo a tecnologias baseadas em computador [SOU96]. A idéia por trás do trabalho cooperativo é fazer com que a produção em grupo seja maior do que a produção de cada um dos membros individualmente, representando um aumento significativo em produtividade. 3. Importância de CSCW em CAD cooperativo. Assim, dois ou mais projetistas têm a possibilidade de interagir em um projeto simultaneamente, mesmo estando dispersos geograficamente. 4. Tecnologias Utilizadas 4.1. Tecnologia Jini Um sistema Jini é baseado na idéia de grupos federativos de usuários e de recursos requeridos por esses usuários. A meta geral é tornar uma rede flexível, com ferramentas facilmente administradas ao qual os recursos possam ser encontrados por clientes humanos e computacionais. Jini é um conjunto de API Java e protocolos de rede que ajudam a construir sistemas distribuídos organizados como uma federação de serviços. Os recursos podem ser vistos tanto como dispositivos de hardware quanto programas, ou a combinação dos dois. Seu principal foco é tornar a rede uma entidade mais dinâmica e que reflita melhor a dinâmica do grupo de trabalho, tendo a habilidade de adicionar e retirar serviços de uma maneira flexível [EDW99]. O apoio a aspectos sociais dentro de um groupware 2 é vital, pois a essência deste tipo de sistema é justamente o elemento humano trabalhando em conjunto. A complexidade de relacionamento entre pessoas, comuns a qualquer grupo, informatizado ou não, demonstra a importância desses aspectos dentro de CSCW [ATT88] [PIN99]. Ou seja, estamos lidando com pessoas geograficamente distintas utilizando diferentes meios de comunicação Groupware Segundo [DIE96], alguns autores diferenciam CSCW de groupware. Sendo CSCW as pesquisas na área de trabalho cooperativo suportando por computador, enquanto groupware referencia os sistemas, que são frutos dessas pesquisas [ATT88] [PIN99]. Homero se enquadra no segundo modelo, apresentando conceitos que envolvem trabalho 2 Groupware: ferramenta que faz uso dos conceitos de CSCW. Figura 1 - Camadas da Tecnologia Jini [MOR00] 4.2. Tecnologia JavaSpaces Sistemas Distribuídos são mais difíceis de serem construídos, requerendo um pensamento cuidadoso dos problemas, o que não acontece em computação local. Os problemas primários são a falha parcial de hardware, latência, e compatibilidade de linguagens. A linguagem de programação Java

4 implementa um sistema de invocação de métodos remotos chamado RMI (Remote Method Invocation) que possibilita a transmissão de objetos inteiros pela rede, tornando a implementação mais eficiente e elegante. A arquitetura da tecnologia de JavaSpaces, foi projetada para ajudar a resolver dois problemas relacionados: persistência distribuída e projeto de algoritmos distribuídos. JavaSpaces usa o serviço RMI e também a serialização provendo um sistema de armazenamento distribuído seguro para objetos Persistência Distribuída A Implementação da tecnologia JavaSpaces provê um mecanismo para armazenar um grupo de objetos relacionados e os recuperar baseado em igualdade de valor para campos especificados, possibilitando o uso em um sistema remoto [EDW99] Pair Programming Estilo de programação onde dois programadores trabalham lado a lado em um computador, continuamente colaborando no mesmo projeto, algoritmo, código ou teste [WIL00]. Estudos sobre pair-programming demonstram que os resultados obtidos por programadores utilizando essa técnica aumentaram a produtividade e a qualidade do software. Um dos elementos chave é a constante revisão de código feita quando se trabalha em pares. Nota-se que é interessante a quantidade de erros óbvios que aconteceriam mas são detectados pelo parceiro. Resultados demonstram que dois programadores juntos trabalham duas vezes mais rápido e pensam em mais do que duas soluções do que dois programadores separados. O código fica mais limpo e eficiente. Existe uma maior confiança e intimidade entre os participantes e sua solução. 5. Protótipo: Homero Figura 2 - Comunicação entre processos [EDW99] Existem duas implementações do serviço JavaSpaces: transiente e persistente. A diferença entre as duas implementações é que, no serviço transiente, os dados são armazenados enquanto o JavaSpaces está sendo executado. Qualquer objeto armazenado irá se perder se o serviço for finalizado, ou houver falha na máquina onde o serviço está rodando. No serviço JavaSpaces persistente, os objetos são armazenados em disco, com isso podem ser recuperados seus estados atuais, mesmo com a finalização ou falha no servidor JavaSpaces [EDW99]. O protótipo é implementado em linguagem Java, tornando a ferramenta independente de plataforma, e desenvolvido usando conceitos de orientação a objetos [PRE92] e conceitos de persistência distribuída [KAP92]. A base de dados utilizada para que sirva de repositório de objetos é o serviço de persistência distribuída pertencente a tecnologia Jini [SUN99] chamado JavaSpaces [FRE99]. Esse repositório não tem a mesma finalidade que um banco de dados orientado a objetos ou relacional, mas pôde ser modelado de modo a se adequar a nossos propósitos. A principal vantagem do uso JavaSpaces está no tratamento do controle de concorrência [TAN92] em casos de condições de corrida (região crítica). Por exemplo, quando dois ou mais projetistas requisitam uma escrita (alteração) no projeto ao mesmo tempo, pode ser gerado um problema de inconsistência. Nesse caso a concorrência é tratada internamente no repositório, ficando transparente tanto para o projetista da ferramenta quanto para o usuário [EDW99]. A base de dados poderá ser formada por vários repositórios. Esses repositórios poderão trocar

5 informações entre si, tendo assim referências consistentes do projeto. Com isso o projeto torna-se mais seguro no caso de falhas parciais entre servidores. Cópias dos projetos estarão distribuídas, diminuindo a chance de perdas. A atualização do projeto se dará dentro de uma transação. Para isso será utilizado o serviço de transações visto também em Jini [EDW99]. Este serviço de transações utiliza o protocolo commit duas fases, composto pelas quatro propriedades ACID Atomicidade; Consistência; Isolamento e Durabilidade [KOR91]. O protótipo implementa o conceito de check-in - check-out para suas atualizações. O objeto-projeto é removido do espaço, atualizado, e devolvido ao repositório. Essa atualização é feita por apenas um cliente, que chamamos de escritor. Ele conversará com os demais participantes (ouvintes) através de um chat (implementado em JavaSpaces). O escritor e seus ouvintes poderão interagir com o projeto através de diálogos, que possibilitarão a troca de idéias e uma melhor harmonia entre os participantes. A diferenciação entre o tipo de atuação do usuário ante o projeto é facilmente visualizado na interface do programa através de um semáforo de duas cores: verde para escritor e vermelho para ouvinte. Será escritor aquele que primeiro abrir o projeto. Os demais usuários serão sempre ouvintes, até que o escritor não mais atue no projeto passando a vez, ou quando um ouvinte requisitar o direito a escrita. Figura 3 - Modelo Transações JavaSpaces usa RMI, um mecanismo sofisticado para comunicação entre objetos Java distribuídos. Ele permite que programas Java chamem certos métodos num servidor remoto, não requerendo que o cliente ou servidor possuam um servidor http. Na realidade, um modo de encará-lo é como um mecanismo para definição de protocolos personalizados com um mínimo de esforço [LEM98]. A principal vantagem do RMI é a transmissão de objetos inteiros, diferente de uma comunicação RPC (Remote Procedure Call), que transmite somente primitivas Usuários Figura 4 - Notificação da Alteração Para trabalhar com um projeto de forma cooperativa, existe a necessidade de cadastramento de usuário junto ao servidor. Esta etapa deve acontecer

6 antes da criação do projeto. O nome do usuário é único e para sua identificação e segurança, seu registro possui também uma senha. Uma vez cadastrado, o usuário tem a possibilidade de criar e participar de um projeto. São aceitos múltiplos usuários por protótipo, mas apenas um a cada seção, sendo sempre necessária sua identificação. lhe mostrará todos os projetos nos quais ele faz parte, tanto como chefe quanto como participante. Com essa lista, ele está apto a escolher o projeto no qual atuará naquele momento. Feita sua escolha, ele será escritor se for o primeiro a abri-lo ou ouvinte nos demais casos Projetos Os projetos são sempre armazenados no servidor. Sua criação e participação porém, merecem uma atenção especial Criação de Projeto A criação de um projeto requer um nome e um responsável denominado chefe. Na criação será possível a adição de mais quatro usuários como participantes. Não existe um número máximo de pessoas aptas a trabalharem com o projeto, pois mesmo depois da criação do projeto novos participantes podem ser adicionados pelo chefe. Figura 6 - Interface Abrir Projeto 6. Conclusões Uma equipe distribuída de projetistas utilizando uma ferramenta cooperativa pode tornar as decisões melhores do que aquelas tomadas por um só indivíduo. A ferramenta Homero permite a descrição de hardware em linguagem VHDL de forma individual e coletiva, utilizando-se de conceitos de pair programming para a obtenção de melhores resultados finais. 7. Referências Figura 5 - Interface Novo Projeto Requerimento de Projeto Ao utilizar o protótipo, o usuário, já devidamente identificado, conecta-se ao servidor que [ATT88] ATTEWELL, Paul; RULE, James; Computing and Organizations: What We Know and What We Don t Know Computer-Supperted Cooperative Work: A Book of Readings, 1988 pg [DIE96] DIETRICH, Elton; LIMA, José Valdeni de. Gerenciamento de Hiperdocumentos

7 [EDW99] [FRE99] [GRA99] Ativos. Porto Alegre: CPGCC UFRGS, EDWARDS, W. Keith; Core Jini; The Sun Microsystems Press series; Prentice- Hall PTR; FREEMAN, Eric; HUPFER, Susanne; ARNOLD, Ken; JavaSpaces principles, patterns, and pratice; Java Series; Addison Wesley, GRALEWSKI, Daniel D.; WINCKLER, Marco A. A.; INDRUSIAK, Leandro S.; REIS, Ricardo A. L.; JALE JAVA Layout Editor, Pelotas: XIV Microeletronics Seminar, SIM99, 1999, pg 51. [HER00] HERNANDEZ, Émerson Barbieri, SAWICKI, Sandro; INDRUSIAK, Leandro S.; REIS, Ricardo A. L.; WWW an a Environment to IC Project: The Tool JASE (Java Schematic Editor); Microeletronics Seminar, Torres 2000; pg 35; [IND98] INDRUSIAK, Leandro S.; REIS, Ricardo A. L.; Ambiente de Apoio ao Projeto de Circuitos Integrados utilizando World Wide Web. Dissertação de Mestrado; Instituto de Informática UFRGS, [IND99] INDRUSIAK, Leandro S.; REIS, Ricardo A. L.; 3d Integrated Circuit Layout Visualization Using VRML; International Conference on Web-Based Modeling and Simulation; SCS The Society for Computer Simulation, 1999, pg [IND99a] INDRUSIAK, Leandro S.; REIS, Ricardo A. L.; 3d Project Management and Design Methodology Supoprt for the Cave Project: A Hyperdocument- Centric Approach; SBCCI99 XII Symposium on Integrated Circuits and Systems Design, 1999; pg [KOR91] [LEM98] [PIN99] BIGNOLI, C. (1992) Supporting collaborative software development with ConversationBuilder. V Simposium on Software Development Environments págs KORTH, Henry F.; SILBERSCHATZ, Abraham; Database System Concepts Second Edition; McGraw Hill, Inc.; LEMAY, Laura; CADENHEAD, Roger; Sam s Teach Yourself Java 1.2 in 21 Days; Sams Publishing; PINHEIRO, Manuele Kirsch; Edição Cooperativa de Hiperdocumentos no www; Trabalho Individual 802, CPGCC/UFRGS; [PRE92] PRESSMAN, Roger S.; Software Engineering: A Practitioner s Approach, 3ª ed.; McGraw-Hill, Inc.;1992. [SOU96] [SUN99] [TAN92] [WIL00] SOUZA, A.; Estudo Sobre o Trabalho Cooperativo CSCW; Trabalho Individual. Porto Alegre: CPGCC- UFRGS, 1996; SUN. Why Jini Tecnology Now? Palo Alto: Sun Microsystems, Inc, p. (Disponível via WWW em: TANENBAUM, Andrew S.; Modern Operating Systems; Prentice-Hall, Inc.;1992. WILLIAMS, Laurie; KESSLER, Robert R.; All I Really Need to Know about Pair Programming I Learned In Kindergarten; Communications of the ACM Vol. 43 No. 5; 2000; pg [KAP92] KAPLAN, S. M.; TOLONE, W. J.; CARROL, A. M.; BOGIA, D. P.;

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