Kiểm thử đột biến trong môi trường simulink matlab la tiến sĩ

BO GIAO DUC VA DAO TẠO DAI HOC DA NANG LÊ THỊ MỸ HẠNH KIEM THU DOT BIEN TRONG MOI TRUONG SIMULINK/MATLAB LUAN AN TIEN Si KY THUAT Người hướng dẫn khoa học: 1. Nguyễn Thanh Bình 2. Đoàn Văn Ban Đà Nẵng, 10/2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG LÊ THỊ MỸ HẠNH KIEM THU DOT BIEN TRONG MOI TRUONG SIMULINK/MATLAB Chuyên ngành: KHOA HỌC MÁY TÍNH Mã số : 62 48 01 01 LUẬN AN TIEN Si KY THUAT Da Nang, 10/2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi tên là Lê Thị Mỹ Hạnh. Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu do tôi thực hiện.

Các nội dung và kết quả nghiên cứu được trình bày trong Luận án là trung thực và chưa được công bố bởi bất kỳ tác giả nào hay trong bất kỳ công trình khoa học nào khác. Tác giả Lê Thị Mỹ Hạnh LỜI CẢM ƠN Trước tiên tác giả xin gửi lời cảm ơn đến Ban Sau đại học Đại học Đà Nẵng, Khoa Công nghệ Thông tin, Phòng Khoa học, Sau đại học và Hợp tác quốc tế trường Đại học Bách khoa, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong thời gian nghiên cứu và hoàn thành Luận án. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới hai thầy giáo hướng dẫn PGS. Nguyễn Thanh Bình và PGS.

Đoàn Văn Ban đã tận tình giúp đỡ tác giá từ những bước đi đầu tiên xây dựng ý tưởng nghiên cứu, cũng như trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thiện Luận án. Hai thầy đã luôn ủng hộ, động viên và hỗ trợ những điều kiện tốt nhất đề tác giả hoàn thành luận án. Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy, cô giáo và các bạn đồng nghiệp của Khoa Công nghệ Thông tin, Bộ môn Công nghệ phần mềm đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tác giả trong thời gian học tập và nghiên cứu. Cuối cùng, với tình yêu từ đáy lòng, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới bố, mẹ, anh, chị, em cùng chồng và con của tác giả, những người thân yêu trong gia đình đã luôn ở bên cạnh tác giả, động viên tác giả về vat chat va tinh than dé tac giả vững tâm hoàn thành luận án của mình.

Tác giả Lê Thị Mỹ Hạnh MỤC LỤC WHS ĐỜI GAM ĐO ẨTÑ ad nghĩa Ha Gi46E08444811313156100814364008831334814803848881016014ã6010388. ii MỤC LỤC. i DANH MUC CAC TU VIET TAT DANH MUC BANG BIEU DANH MUC HINH VE. Mục tiêu, đối tượng và.phạm vị nghiỆn:CỮU-x-sssssssssxessssssaspsseeeaessä xii 2.

Nhiệm vụ nghiên cứu và kết quả đạt đƯỢCG:::::áz:ccc22ccc6i52225555048160006ã1G3 5. Cấu trúc của luận án 4. Đóng góp chính của Luận án. TONG QUAN KIEM THU DOT BIEN LD.

GiGd Hitec eeccceeccscccssecsssescssseecssesesssecssseccsssecsassessssesssvecssseesssneessseessssesssseesses 1 1.Lý thuyết kiểm thử đột biến. Khái niệm kiểm thử đột biến. Cơ sở của kiểm thử đột biến. Quy trình kiểm thử đột biến.

M6t 6 khdi niém co BAN ve. Một số vấn đề của kiểm thử đột biến oo. Một số kỹ thuật cải tiến hiệu quả của kiểm thử đột biến. Giảm chỉ phí tính toán trong phân tích đột biến.

Tăng tự động HỔi¿;esesissessisisisniisnissoitsiitextii45561016359561559138635601g4636550388. Ứng dụng của kiểm thử đột biến. Đột biến mã nguỒn.,ÔỎ ca na ẽn. BỘ TOÁN TU DOT BIEN CHO SIMULINK .Simulink và các đặc trưng ngôn ngữ thiết kế Simulink.

Các kết quá liên quan. 5: 2sc22+22SEEC2EEEEE3E221211221102111211121x 21 re 35 2. Bộ toán tử đột biến cho Simulink. s-+s2S:xt2EE+2EEEtEEE2EE2EAx22Excrrxee 38 2.

Kiến trúc các lớp lỗi của Kuhn [97]. Các lớp lỗi của SimulinkK.--2- ++22222E+2E222E22EE22E222E2222271212 222cc, 39 -ii- 2. BO todn tir d6t bién dé XUAtL. Mot sé thử nghiệm và đánh giá bộ toán tử đột bién đề xuất.

Tạo đột biến. Thực thi đột biến. Kết luận Chương 3. TỰ ĐỘNG SINH VÀ THỰC THỊ ĐỘT BIÉN.

Các kết dquã nphiẾn:cứu ligh quan as sass sues scnannnaninanuaanmaand 3,3. COng cu sinh đột biến cho SiMULINK oo. Quy trinh kiém thử đột bién tur dO. Hệ thống sinh dét bién MuSimulink.

Phân tích đột biến.---:-2++©kt+ kt2EEEEEE2112E11211211E12 21. Cải thiện chi phí thực thi đột biến. Ky thuat song song trong Matlab. Giải pháp song song thực thi đột biến sử dụng máy tính đa lõi.

Giải pháp song song việc thực thi đột biến trên nhiều máy ¬ 3. Kết quả thử nghiệm và đánh giá. Thực thi đột biến song song. Nhận xét 316, KHUẬH go szsninpasngdrsaaiem Chương 4.

SINH DỮ LIỆU THỬ DỰA TRÊN ĐỘT BIÉN.2: Các phương pháp sinh dữ liệu KhỮ ;i:-áscicc66666666666 06106 60013411561431661 1318166 0188 4:9. ‘Sinh dit lid thirngau nbi8n veces) 4. Sinh dữ liệu thử dựa trên ràng buộc. Đồ thị luồng điều khiển cải tiến.

Thực thi ký hiệu động.- 2-22 22E22EE+2EL2EE222E222122122127222. Sinh dữ liệu thử dựa vào tìm kiếm.-----¿©:x+ccsecrxrerxcrrrseee L UN NI? ion ẲDỪ. Sinh dữ liệu thử dựa trên đột biến cho Simulink. Áp dụng thuật toán đi truyền để sinh dữ liệu thử.

Áp dụng thuật toán luyện kim. Áp dụng thuật toán chọn lọc vô tính đề sinh dữ liệu thử. Kết quả thử nghiệm và đánh giá -IH1- 4. Kết quả thử nghiệm.

Thuật toán lai di truyền miễn dịch nhân tạo (HAIGA - Hybrid Artificial Immune GenetiC AÏ8ðOTIVÏIT)).-- 5 << c3 11v vn nh nem 108 4. „114 KET LUAN VA HƯỚNG PHÁT TRIN.---s-s<cs<cxseevsseesee 115 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BÓ. 117 TAI LIEU THAM KHẢO. PHỤ LUG sesesssesesssisecsscnssecesicnssesessnssscassnssecesnsvesensansen ssenesssonsnses conse csansnssesesessessasnssencareel Phụ lục A.

Cong Cu MUSiMulink. Phát triển công cụ M#wŠimulink. Đặc tả bộ toán tử đột biến. ©sc tk St k1 2111111121111 1111111111.

Mot 86 giao diện chức năng của ÄfHŠiHÏÏH .c 5c Sex il Phu lục B. Các mô hình Simulink được sử dụng thử nghiệm trong Luận an. Mô hình Consfant_ ACC€Ì.- -- 65+ tt vn nh re ii Mô hình Motor_Model. Mô hình QuadratiC_ V2.

2111101 1v ng ngưng i 4. TMỔ hình TỈNVssrsxsssesssroeotosaetoxrngloilgeoiiCEiti0SiÐÐxtiottisoasxeasuesi X 5. Mô hình Check_ InpULL.- << S1 S1 9n TH HH Triệt X 6. Mô hình Quadratic_ vÌ.

5 «thi, Xi Te MO IRD SMP S Wises cccesesssrseces cussvoenasvasevsssrescwsctetwuvs csvevans covwovsnssrcesssastesseustoosd xi 8. M6 hinh RandNHÍsszssrsssssssserssebiinodiitiiogiGI2483010881850120314064808860 xi 9. Mô hình Smoke_DEISGÍOTs:szseisstizsctsesz3113445654136/351353623514534953335364381ã1488xasgsi ii 10. Mô hình Calc-Start-Progress AAR ABS ACR AIS AOP AOR ASR BOFs CAR CBT CEH CLONALG CNR CPH CRP CSR DDR DSA ENF FOM FSBs FSM GA GLR HAIGA HOM LCR MFC MIMD -iv- DANH MUC CAC TU’ VIET TAT Array Reference For Array Reference Replacement Absolute Value Insertion Array Reference For Constant Replacement Artificial Immune System Aspect-Oriented Programming Arithmetic Operator Replacement Array Reference For Scalar Variable Replacement Buffer Overflows Constant For Array Reference Replacement Constraint-based testing Coupling effect hypothesis CLONal ALGorithm Comparable Array Name Replacement Competent programmer hypothesis Constant Replacement Constant For Scalar Variable Replacement Dynamic Domain Reduction Data Statement Alterations Expression Negation Fault First Order Mutant Format String Bugs Finite State Machines Genetic Algorithms Goto Label Replacement Hybrid Artificial Immune Genetic Algorithm Higher Order Mutant Logical Connector Replacement Missing Condition Fault Multiple-Instruction, Multiple-Data MS MSG PFSM ROR RSR SA SAN SAR SCR SDL SIMD SRC SSHOM SVR UOI VNF VRF Mutation Score Mutant Schema Generation Probabilistic Finite State Machines Relational Operator Replacement Return Statement Replacement Simulated Annealing Statement Analysis Scalar Variable For Array Reference Replacement Scalar For Constant Replacement Statement DeLetion Single-Instruction, Multiple-Data Source Constant Replacement Strongly Subsuming Higher Order Mutant Scalar Variable Replacement Unary Operator Insertion Variable Negation Fault Variable Reference Fault -vi- DANH MUC BANG BIEU Bang 1.1 Vi du minh hga các đột DIEM occ eeccececescesseessesssessessessvesecsseesevssesssesvessseseveses 4 Bang 1.2 Ví dụ toán tử đột biến ROR.3 Tap cdc todn tir d6t bién dau tién ding trong Mothra (cho ng6n ngit Fortran).4 Ví dụ đột biến tuong Grog.

cece cesses ecsesteseesesesstesessecessteeseveeeeseeeees 10 Bảng 2.1 Bộ toán tử đột biến được đề xuất trong [96].2 Các khối cơ bản trong Simulink .-- 2+ s+2+ze22x+e£zxzevzsxerrred 44 Bảng 2.3 Các toán tử đột biến đề xuất cho Simulink.---2-©2-°5z+2cs2ccseecsz 41 Bảng 2.4 Số đột biến sẽ được sinh ra.---2:- ¿2+2 SE xt2EEkcEExetrkrrrkesrkrerrvee 48 Bảng 2:5 Các mô hình được thữ nghiỆTm wy.6 Số lượng các đột biến sinh ra.7 Tỷ lệ đột biến trên các bộ đữ liệu thử cho mô hình Constant_Accel.8 Tỷ lệ đột biến trên các bộ dữ liệu thử cho mô hình Motor_Model.9 Tỷ lệ đột biến trên các bộ dữ liệu thử cho mô hình Tiny essescasersnvsszeveaceozes 51 Bảng 2.10 Tỷ lệ đột biến trên các bộ dữ liệu thử cho mô hình Quaradtic_ v2.11 Tỷ lệ đột biến trên các bộ dữ liệu thử cho mô hình Check_ Input.12 Các đột biến bị diệt (BD)/cdn sống (CS) ở mỗi loại đột biến .1 Các công cụ đột bién da duoc cong Db.2 Kết quả sinh đột biến. 2-22 ©2S¿SS+2EE2222E22112222122112221227122212 2-22 2 70 Bảng 3.3 Kết quả thực thi đột biến .4 Kết quả thực thi sOng SONE. óc th ket 73 Bang 4.1 Anh xa giữa hệ miễn dịch nhân tạo và kiểm thử đột biến.2 Các tham số cấu hình cho GA.--2-2©++2Ex2+£E+etzseerxevrxrrrrseee 103 Bảng 4.3 Các tham số cấu hình cho SA.----2-2++++E2kEt2EEEELE2EEErrrkrrkerrer 103 Báng 4.4 Các tham số cấu hình cho AIS.----2- 222+2E+£+EE2+£Es2£ESzzrxrrrseee 103 Bang 4.5 Các mô hình Simulink được thử nghiệm.6 Kết quả sinh dữ liệu thử cho mô hình SmplSw.7 Kết quả sinh dữ liệu thử cho mô hình Quadratic_v1.8 Kết quả sinh dữ liệu thử cho mô hình RandMdl .9 Kết quả sinh dữ liệu thử cho mô hình Tiny.10 Kết quả sinh dữ liệu thử cho mô hình Quadratic_ v2.11 Két quả thử nghiệm theo giá trị ngưỡng trên mô hình Tỉny.12 Két quả thử nghiệm theo gia tri ngu6ng trén m6 hinh Quadratic_v2 .13 Kết qua sinh dữ liệu thử theo HAIGA, so sánh với AIS và GA. 111 -VII- DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Tiến trình thực hiện kiểm thử đột biến.-----2- 22CE22EE22E2EEtZEEzrrcez tị Hình 1.2 Ví dụ phương thức chương trình gốc.3 Phiên bản đột biến của chương trình gốc Hình 1.

Tiến trình kiểm thử đột biến cải tiến.- 2 ©2252 SE 2 reEEerrrerrree 25 Hình 2.1 Ví dụ một mô hình Simulink đơn giản. -- -- - 5+5 s£cx+xseeexexz 35 Hình 2.2 Cấu trúc tập tỉn mô hình. ¿2+ ©+++©x+++22x+et2xxerrrxrrrrxreree 36 Hình 2.3 Các khối trong nhóm phép toán quan hệ và bảng tham số khối .4 Khối thực hiện phép toán logic và bảng tham số khối.5 Các khối thực hiện phép toán cộng/trừ và bảng tham số khối.6 Số lượng đột biến mỗi loại được sinh ra trên 5 mô hình được thử nghiệm.1 Quy trình kiểm thử đột biến.2 Kiến trúc chung cho hệ thống sinh đột biến .3 Sơ đồ các lớp mô tả các thành phần của mô hình.4 Đồ thị có hướng được thiết kế trong AwSiimulink .5 Thuật toán sinh đột biến.----- 22 ©++2SE+++22x++t2EEteEEEEeerrxrrrrkrree 65 Hình 3.6 Thuật toán thực thi đột biến tuần tự.----- <5 tk +2 EzEerkerkerke 66 Hinh 3.7 Parallel Computing Toolbox va MATLAB Distributed Computing Server .8 Thuật toán song song việc thực thi đột biến .-5-5cccc2CSEkcEx2Excrkeree 69 Hình 3.9 Tốc độ thực thi đột biến sử dung 8 worker (A) va 16 worker (B).1Ví dụ về đột biến khó diệt.--2-©2+2ee22Cv+vestcrxreerrrkxererrkrercre 78 Hình 4.2 Thuật toán sinh dữ liệu thử ngẫu nhiên thích nghi .3 Áp dụng thuật toán di truyền cho bài toán sinh dữ liệu thử.4 Quá trình di truyền tại một thế hệ.5 Thuật toán RouletteWheelSelection chọn lọc cá thể.5 Áp dụng thuật toán mô phỏng luyện kim cho bài toán sinh dữ liệu thử.7 Thuật toán chọn lọc vô tính cho bài toán sinh đữ liệu thử.8 Một vòng lặp đơn của thuật toán chọn lọc vô tính cho bài toán sinh dữ liệu thử dựa trên đột biẾn.