Моделирование многокомпонентных систем при помощи взаимодействующих X-машин

• Автор: Соболев, Михаил Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 110 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СУЩЕСТВУЮЩИЕ ПОДХОДЫ К МОДЕЛИРОВАНИЮ

МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМ

1.1. Модели данных.

1.2. Машина Тьюринга.

1.3. Сети Петри.

1.4. Конечные автоматы

1.5. Диаграммы состояний

1.6. Хмашины.

1.7. Вычислительные способности Хмашин.

1.8. Взаимодействующие Хмашины.
1.8.1. Взаимодействие через матрицу коммуникаций
1.9. Выводы.
ГЛАВА 2. СИСТЕМЫ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ ХМАШИН
2.1. Поэтапное построение взаимодействующих Хмашин.
2.2. Пример модель перекрестка со светофорами
2.3. Расширение системы .
2.4. Выводы.
ГЛАВА 3. ФОРМАЛЬНАЯ ВЕРИФИКАЦИЯ ХМАШИН.
3.1. Логика СТЬ.
3.2. ЛогикаХСТЬ .
3.3. Пример.
3.4. Выводы.
ГЛАВА 4. ЯЗЫК ОПИСАНИЯ СИСТЕМ ХМАШИН.
4.1. Краткое описание используемых ХМЬтехнологий.
4.2. Описание конструкция языка ХОЪ.
4.2.1. Параметры
4.2.2. Псевдонимы.
4.2.3. Типы данных
4.2.4. Описание Хмашины
4.2.5. Описание системы Хмашин.
4.3. Библиотека для моделирования Хмашин.
4.3.1. Общее описание библиотеки
4.3.2. Типы данных
4.3.3. Ввод и вывод.
4.3.4. Детали реализации
4.4. Выводы.
ГЛАВА 5. МОДЕЛЬ РАСПРЕДЕЛЕННОГО ХРАНИЛИЩА ДАННЫХ.
5.1. Распределенное хранилище данных
5.2. Общее описание модели
5.3. Модель узла
5.3.1. Взаимодействие с сервером приложений.
5.3.2. Выполнение команд хранилища
5.4. Модель хранилища.
5.4.1. Отправка отсроченных сообщений.
5.4.2. Чтение и запись
5.5. Производительность распределенного хранилища.
5.6. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Несмотря на то, что эти модели значительно облегчили проектирование программного обеспечения, они недостаточны для описания динамического поведения систем Другие формальные методы, такие как конечные автоматы или сети Петри, позволяют подробно описать систему в динамике, однако плохо описывают изменения внутренних данных во время переходов между состояниями. Существуют методы, хорошо описывающие как динамическое, так и статическое поведение системы, например метод диаграмм состояний, однако эти методы недостаточно формализованы. До сих пор не существует подхода, позволяющего описывать программные системы достаточно полно и с разумными трудозатратами. Одним из сильно развившихся в последнее время направлений в моделировании программных систем является разработка моделей данных. Модель данных представляет собой множество структур данных, ограничений целостности и операций манипулирования данными. С помощью модели данных могут быть представлены объекты предметной области и взаимосвязи между ними. В реляционной модели данных данные представлены в виде совокупности отношений(таблиц). Для описания данных было предложено большое число инструментальных средств ([3], [4], [5]). Разработки в области моделирования данных привели к значительному развитию в области моделирования программных систем и даже к попыткам создать полные модели взаимодействия компьютер-человек в интерактивных системах [6]. Однако в процессе использования данных спецификаций выяснилось, что они обладают значительным недостатком: описание динамических свойств системы (развития системы во времени) с их помощью сильно затруднено. Модели данных не приспособлены для описания алгоритмов, используемых в компьютерной системе. Если для получения результата системе требуется произвести несколько базовых операций, то описание внутренних процессов в данной системе при помощи модели данных становится весьма затруднительным. Хотя, в некоторых простых приложениях, описание системы с помощью модели используемых данных и является оправданным, при моделировании более сложных систем становится необходимым включение в модель также и описания алгоритмической части системы. Большинство современных программных систем, при разработке которых необходимо моделирование, относятся к классу реактивных систем [7]. Это означает, что работа системы заключается в получении объектов-запросов, их обработке и формировании ответов (реакции системы). Описание реактивных систем с помощью моделей данных крайне затруднено, так как эти модели не предназначены для описания эволюции системы во времени. Учитывая приведенные недостатки, возникает необходимость в разработке спецификации, которая отражает алгоритмическую часть программной системы. При таком подходе, система рассматривается как вычислитель, в процессе своей работы генерирующий значение вычислимой функции согласно некоторому алгоритму. Понятие вычислимой функции занимает одно из центральных мест в теории алгоритмов[8]. Интуитивно, она определяется как функция, значения которой могут быть получены при помощи некоторого алгоритма. Определенные классы вычислимых функций могут быть получены при помощи вычислительных моделей, называемых автоматами. Эти модели могут быть классифицированы по их вычислительным возможностям. Далее будет приведено описание наиболее распространенных автоматных моделей[9]. Машина Тыоринга, предложенная в работе [], является наиболее общим средством моделирования. Хорошо известно, что все вычисления, выполнимые с помощью компьютера могут быть также выполнены с помощью машины Тыоринга. Для описания алгоритма МТ удобно представлять некоторое устройство, состоящее из ленты и считывающей головки. Лента предполагается потенциально бесконечной, разбитой на ячейки (равные клетки). Считывающая головка перемещается вдоль ленты так, что в каждый момент времени она обозревает ровно одну ячейку ленты. Головка может считывать содержимое ячейки и записывать в нее новый символ из алфавита А. В одном такте работы она может сдвигаться только на одну ячейку вправо (! Ь) или оставаться на месте (Ы). Машина работает во времени, которое считается дискретным.