автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Разработка и исследование метода проектирования реализации протоколов интеллектуальных терминалов на основе модели процедурного автомата

№

TW

m жгошржаш ¡аютот

На npauex рукописи

К&йЩЗКО Константин Юрьевич

РАЗРАБОТКА И ИССЛИДСВШЕ «ЕТОДА ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОТОКОЛОВ ЮГГШШУАЛЫЖ ТтЕЯШЮВ НА OCHOOS ВДЕЛИ ПРОШЖИГОГО АВТОМАТА

Споцкальпооть 05.13.13 - Ватао.татвльиэ ттат,

комплекса, сасами я свтя

АВТОРЕФЕРАТ дассертвцки по соискапиа ученой стэпэяя кавдидата технических поук

Иосква - 1933

-г -

Райота Ешолнэиа на кафедре Еычисляталышх моиш, сястон в сетей Иосковсхого Энергетического института.

Научпий руководитель

Официальные оппошшты

Ведущее предприятие

- кандидат технических наук, доцонт соловьев В.П.

- доктор тоншчэсзпа пауз!, профессор РЯКИ1 О.В. кепдпдат технических паук, с.н.с. КОШИ А.Л.

- Международный Цэнтр Нагшо-Тэхютеской Ипформцнп г.Ыосква

Защита диссертация состоится ирРАЯ 1993 г. в

аудитория £3!Ов (? час. Р-О шя. па засодшюя Сшцяагази-ровшшого Соевта К.053.16.09 в Московском ашрготячэсхом института.

Отзывы в двух экземплярах, зава рента« шчетьо, просим направлять по адресу : 10Б835, Москва, Е-250, Красноказарменная уд.,д.14, Учений Совет МЭИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НЭИ. Автореферат разослан " 5 * .уЦст/эюоа^ЭЭЗ г.

УЧЕШИ СЕКРЕТАРЬ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО СОВЕТА

к.т.н.,с.н.с.

сычев ю.в.

СОДАЯ ХАГАКТШЮТ^и РЛСОТН

Актуальность работы. Тема диссертационной работе связана о созданном мо то да и средств проектарования реализации протоколов для интеллектуального терминала распределенной вычислительной сети на основе растрепал кодэли коночного автомата средствами процедурных язиков программировать о учетом переносимости программной части реализации протокола в сроду произвольного тереошала.

Развитие научно-технического прогресса требует быстрого и Бкопошгаюго создания ковш типов систем автоматизированной Обработки информации. Одниы из сшял аф^эктиышх путей интенции средств обработай шЦормации являются распределенные вычис-ллтельнш сета. Технической базой тогео. сетей являются соти ЭШ, содержание абонентские и коммуниквц-.готшэ систеш. Определящим компонентом абонентских систем является средства их сетевого взаимодействуя , которые создаются па основе сетевых протоколов.

Важность распределенных сетей и , соответственно , сетевых протоколов привела к появлению новой области вычислительной тохпикл , называемой "протокольной технологией" . В конечном итоге роль протокольной технологии сводится к установлению соглашений (протоколов) , которым долин следовать компоненты распре деленных систем , с тем чтобы выполнить требуемые от них функции. В протокольной технологии внделягт следупцне направления: стандартизация протоколов, формальное описание протоколов и реализация протоколов о учетом конкретного прогрвьгмио-аппаратного окружения (протокольного окружения). Задача стандартизации реяаэтея выделением нданлглых функций в различных протоколах и опрвдэло!шем ваших требований к кнторГоГспм иежду Функциями п группа)«! функций. На первых этапах развития стандартизации описания стандартов часто носили вэрлалышй характер. Это приводило к различному толкованию стандартэ при его практической реализации. Данная проблвиа рошвотея путем применения различных методов формального описания , например , автоматов модохи, которые обеспечивает одаоаначное продстовлеш« протоколыюго стаэдарта.

Для реализации протокола 8 конкретной программно-аппаратной среде применяют специалиаи^тнннне н;»ики программирования, которую основаны на формальных «»годах. Такие я?ыки поддержи впит с*

специальными средствами , которые обеспечивают: эффективную трансляция формального описания в непосредственную реализацию; анализ формального описания и программной реализации; отладку, модифицируемость и документирование коночной программной реализации .

Задача программной реализации протокола - а произвольной протокольной срэда ( переносимости программной части протокольной реализации ) решается путем написания трансляторов с языков формального описания протоколов для данной среда . Такоо решение применяется, когда требуется реализовать множество сложных протоколов в конкретной вычислительной системе. При программной реализации единичных протоколов в конкретной вычислительной среде нэ используются сродства автоматизации программирования.

Цель работа. Целью диссоргационной работы является разработка теоретических и методологических вопросов создания единой методики проектирования и тестирования реализации протокольного стандарта с учетом конкретного программно-аппаратного окружения, возможной переносимости программной части реализации в среду произвольного интеллектуального терминала и требований, предъявляемых к Функционирований конечной реализации.

Данная ноль достигается как результат :

- разработки специализированной модели расширенного конечного автомата, которая учитывает возможность реализации с применением процедурных языков программирования;

- разработки на Сазе предложенной модели систеш описания протокола , которая учитывает функционально-декомпозиционный характер задания протокольного стандарта;

- разработки методики модификации предложенной систеш описагая протокола , которая позволяет учесть особенности конкретного протокольного окружения;

разработки методики синтеза конечной протокольной программной реализации по еЭ формальному описании ;

- разработки методики тестирования и отладки на стадии проектирования реализации с применением методов имитационного моделирования;

- разработки пакета прикладах программ , которые реализуют алгоритмы вдапнпрочислеюшх методик;

практического применения разработанных методов и программных с.родстп в задача* проектирования программной

реализации реалымх протоколов.

Научная новизна работа определяется следущкми результатами:

- продлогюня модель процедурного автомата , которая отличается от известных .моделей расширенного ¡гоночного автомата введением множеств процедур и переменных, соответствующих группой входных и выходшх сигналов ; введенном процессов , которые описывают взаимодействие процедур п соогвэтствувт отно.тшт«й и состояниям классического конечного автомата. Вводится набор коммутативных, дистрибутившх операций над компонентами процедурного автомата. Модель процедурного автомата представляет распаренный конечный автомат э виде удойном для реализации и анализа программ;

- разработана методика проект.фовония система опасения программной реализации сетевого протокола , которая базируется ка ЕводетюЯ модели процедурного автомата;

- предложена методика построения кмитацютшой модели для анализа протокольной реализации, ориентированная но применение «одели процедурного автомата;

- предложена методика модификации описания протокола с учетом использования при реализации конкретных программно-аппаратных особенностей протокольного окрукения;

- предложена система прикладных программ ориентированная на диалоговое взаимодействие пользователя со всеми вышеназванными методиками.

Методы исследования. В диссертации использован аппарат теории множеств и теории конечных автоматов, модели раотярошкзго конечного автомата и формального описания протоколов, метод имитационного моделирования.

Практическая ценность диссертации заключается в том , что ка основе единой методики разработан пакет прикладных программ , позволявший уменьшить трудоемкость при реализации сотовых протоколов. Разработанные сродства тестирования позволяет повысить оперативность и глубину исследования протокольной {лализацяи. Система позволяет облегчить процесс модификации реализации программистами , которые не принимал» участия при проектириван/и программной реализации протокола.

Реализация _ и имдр»ни>-> р-сул! т.чте" работы. Уит-ричп.ч ДИССОрТаЦИ НН'>й рг1<"«П')1 гили И '!! ..11 .1 пни :

при г»>а.,;;г:1ап;г;- :■'!." ]■:.").■,•'/;■ ■ 1;х пр г л 7■ ^■■•"•.ч. туттч

- е -

удаленных пользователей информационно-поисковых систем патентной информации НПО "Поиск" в 1984-1992гг.;

-при проектировании программной реализации протоколов подвижной аэронавигационной спупюковоЯ системы ШМАИЗАТ;

-при проектировании реализации канального уровня стгоциализировашгоя система наблюдения за подвижными объектами;

Апробация работа. Основные положояия и результата диссертация доклздавались и обсуждались:

- на всесоюзной конференций "Методы разработки и применения радиоэлектроники и вычислительной тоники" ( г.Свердловск, апрель 1987 г.) в докладе "Создание протокола ЕС-7920 верхнего уровня в среде ителлектуалыгого терминала";

- на юбилейной научно-технической конференции МЭИ "Ношо шгЯормациошше и электронные технологии в народном хозяйство и образовании" ( г.Москва, декабрь 19Э0 г.) в доклада "Взаимодействие ш[теллектуальлого терминала в составе локальной вычислительно]! сети с проблемно-ориентированной территориальной й!Г[ормэцяошго~вичислитольной системой".

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 роботы. Результаты работы включены в 5 отчетов по НИР.

Структура и объем работа. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения , списка литературы из 109 наименований и приложонпй. Основной текст дяссертвциошгоЯ работе излогап на 173 страницах , из которых 33 страниц« занимают рисунки, 2 страницы -таблица и 10 страниц - список использованной литература. Приложения выполнены на 32 страницах я содержат примеры диалогового взаимодействия пользователя единой иетодикя проектирования реализация протокола с соответствующий инструментальным комплексом, текста управляющих прогреми, екты о внедрении и основные компоненты систем разработанных с применением единой методики.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, сформулированы цель в основные направления работы, приводится краткая характеристика решаемых задач и структура изложения материала.

В первой главе содержится анчлиз особенностей стандартизации сетевых протоколов. На основе такого анализа делается вывод о том.

что пржояэниэ ггря отяндпртаарцкл уотодз фуякцаоняльпоЛ двнаяюоицки одрэдздяот все ослое:шз процв дура и формата протсгяга. Доотся опрэдодовав кси-иутясацаоипоЯ аадпча (¡13) как подачи обзспэчшгая впа;г»о",эйстш!п мэаду разлэтншя! пичсслэтолшая с8ст0ий'.е1 о уч9точ и:пэрак10-прогр2.»£.гш2 особенностей Емчис-гитольпоЛ сяотс.т и твигачосгса трэбовшЗ! к обосшч:гзвз«о»у взспчодэЗстяго?. Прзздзгесп опз-таз супостаущох мэтодов форум ыгаго описшия" протокодэз и долиэтся и.»г?од о прэдяочтптольшзгл прямэиэпвя модолоЗ р.^сг-фс'шгого коночного автомата при прооктировшоа рашш&дах прототяээ. суярствусзос саотси

описания и рвог-явцки показывав? . что ппйбошаео прк?.»эн<шяп находят систем, которая учатавест протско.лыют мфугзтгдэ на эуепэ проокифсвагея протокола, г г.ого опхсапкл ¡1 роалг.згци;!

стоидврглэовшгша протоко-мя. Дилеттся кгаод ов актуальное^ создания мэтодов и сродств , г.стср.'э сбоспочпвеет проокпфозсяда я роавгаацгэ протоколов дкя чпстиюдй&здруеиа гичисяигвлыаяс слотом.

Вторая глава содзргзт Сормзя1:?;а опуснюо полола процедурного сатсмэта (ПЛ) я определяя оскешм ояэрпцла яла тг-коа МОХО-Г1. Па остювэ получэшюго ош'.сшгая диэггя Сор.'пльг.сз СПр0,-вЯ0П'*0 дз'/х С"!СТ«!| СПИСаПЯЯ ПРОТОКОЛЬНОЙ ргвягавшы . Порвая система проднази&чонл для описания протокольного стандарта, учета особенное« а протокольного окрукчим И Т9С75ГрОЕ8ПИ!5. Вторая систом продапзнзчома для получожя пзпоср»дстсаннол рввлизыгли протокол:».

Процедурный гттокэт задается а ейдэ споют : з » < Г, с, « ,'•'), гт

Г.(?,г>^0-;-::т'всттю прог.ососэ, С - € С* > мнокостао процодур срагаютм ,

" ^ " ЬИОЯвСТПО процодур доЕстпия ,

v . ( - «люжостш перемошшх ,

О, : 7« -> . гда

у| ( V, Ч^ (_ V- множество модных и анходнмх

' перемени« процедуры с;;.чыи.'нкн С(,

Я : V"! '/{ , ГД(»

: о

- в -

Vj ( У, Vg ( Т - множества входных и выходит

поромошшх процедур» действия Sj. Каждая процедура выполняет последовательный алгоритм над кповеством входных и шходиш переменных. Для каждой входной

переменной V° моаот бить задан взктор значена;?

- ( Х^) . где г - число зпачвлиЗ моают Сыть

различным для кавдсй переменной. Выходной переменной V® соответствует вектор значений 1*е « ( у^, у^, ... , у^1), где П -число значения конкретной ваходной переменной. Все процедур?! срашэгаш , дойстеия и переменные, определеншо для процоссов принадлежат соответственно кшожэствам С, w, и V, т.е.

Vo »*ц " j » W

Каздцй процесс Р задай :

гь - t С* . , V* } , где

С* «{ С* - множество процедур сравнения, - { i* - мшхество процедур действия,

V* - u Y* - ишшютво порюшшх процесса,

Js к к .А.

VI « VJ • vo 4 vo • vx П V0 0

V h

Для каждой С* определено множество входных перекашых Vr с VT ,

в v А А в

для каждой переменной V t V, определено множество значений 2L

V Je

и множество выходных лоремешшх процедуры V0 с VQ . Каждой С*

Vu

соответствует множество процедур действия и .

Для каадой процедур« действия »^определяются ¡ V^ - множество входных переменных , X* - тожество значений для каждой входной перемепной, - множество выходных переменных , 1JJ - клокаство значений для каждой выходной переменной.

Работа определенного таким образом процессе Р* сводится х выполнению специальной процедур« - монитора процесса. Алгоритм монитора процесса в общем случае сводится к последовательному выполнению процедур сравнения с£ и проверке значения первой переменной . Если это значение разно нулю, то процедура "не

выполнялась" и выполняется следу гадя процедура сравнения , осла значение по ноль, то процедура "выполнилась", и алгоритм по всему множеству значения определяет а последовательно выполняет ооотЕотствутаео ыновество Последняя процедура дояствия и*1

всегда является процедурой действия « где множество процедур переходов аз одаого процесса в другой. Процедура перехода Ку на входе имеет значение переменной У^, для которой Тр-{0,..,Х), я выполняет действия по нницаадаа процесса , номер которого определен о

Монитор процесса в оСкэзм случае может Сыть орзгяналышм для каждого процесса.

Алгоритм работе ПА заключается а последовательном кдголнзнгл процессов. Для каздого ПА уокат бить определена специальная процедуре - иошпгор ПА, которая реализует алгоритм работы ПА.

Для наглядного представления процедурного автомата вводятся специальные графические символа. На рас.1 предотавлея пряотр графического задшия процедурного автомата - 3, гдэ

,?,) - июяество процэооов в ПА; С-{ С0, С(, 02, Су) - ююзгество процедур сравнения ПА;

Щй, Щ4) - множество процедур действия ПА; 7»{ 70, 7г, 7.,, Чл) - множество переменных ПА;

Одной из причин использования различных моделей расширенного конечного автомата при проектировании реализация протоколов является возможность применения хорошо формализованной теория автоматов .

Для этого в процедурном автомате вводится определение приведенной форма процесса Рь :

V { < ч"» • '".о ' гдэ

- процедура сравнения в процессе

( мнокество процедур действия , которое

соответствует процедуре в процессе Р^;

Ч*"-- номер процесса , на которая осуществляет переход последняя процедура действия В^1' из мнокоства

Приведенная 1£>ч)м.'1 ПА гчгрололяетгя :

5»(0,Р,С,Я), где

V У °А

-Kei>-

V V

V 2

V„» г

V, /Л

\/

г I /\

Ч/ i у

V ~ 1

10

о

г' з

\/ i

Va!

"А 0 ? , Т * v„v.

'г''л

v

л

Л

со)

v

Г2

V

VVcN °

Рис.1. Пример грэпического описания процедурного автомата

Q - { (J )к - wraaecToo поморов процессов в IIA; * »-о

Г » { - множество процессов ПЛ , задашшх в

приведенной rjopie;

О » { С( - мнотоство процедур сравнения;

s в { '§KV ) множество югокоств процедур сравнения, каждое из которых соответствует v-оЯ процедуре сравнения в ь-ом процессе. Ran приводотшх процедурных автоматов определяются асспческие операции теории автоматов : поресочегаш, объединения, оизводепия , суют и сушрпозицга. Операции оОъелшюш!я и росочония прнводешшх процедурных автоматов удовлетворяет копач ассоциативности, коммутативности и дистрибутивности.

Длл манипулирования плд основными компонентами ПА вводится бор опорадаЯ.

Операция вставки п процесс Tj :

IHS ( Vj, *,v,\i ) 1*| .где

-.» множество процедур доЯствяя, которое при добавления в процесс Г. d гаютоство »^пород 'л приводит к получению процесса I'j. Операция удаления из процесса Vj :

Bffl ( Tj, » Р(, где

ынохоство процедур действия , которое при удаления процесса Vj а мпокзство шитая W , приводит к получению зцессо 1'(.

Если число процедур сравнения d процессе равно нулю , а, здователыю , число процедур действия и число перемошшх в

о

зцессо также равно пуло , то такой процесс Р называется ловим.

Для решения задачи синтеза процесса Р из двух или более зцэссов связи мезду процессами в ПА можно но рассматривать, этом случае длл процесса Тк» I ( qkV. , wkv) мояго

исать усеченный процесс ( ( 0* , *kV)

Любой процедурный автомат можно представить в виде:

S - ( ип8(Р, , 0 . W . V)

Процесс Р3 называется независимым от процесса Р( , если I) ?яга*лства С" и 0* допускают любые перестановки элементов.

т.е. процедуры в О* и 0* не зависят друг от друга но дшшии;

2) существуют С"«С* , которым соответствуют W* и KtJ, то дха любых двух насовпадасщих процедур действия аз >ш шоиеств выполняется условие независимости по данным.

IIa множестве усеченных вэзавнскшх процессов вводятся операции.

Объединение процессов Р# н ?t Р„ - Р. и Р, . где

С* - 0* Ii 0* , - W* и 1* , V* - V" U V* f*1" - Wv , для . И Oj с 0\ cj « С1 .

- rv u Wtv. «Я - oj - oj .а; < о*. o{ < о* , »tv. для с^ . о* к о; .о; с о*, о*«о* .

Разность процессов Р# к Р4

Pfc - F. \ Vt , где

С* « (Р" \ О*) U < 0t)^o , где 0t-c£ л||Г|| в'*;

В* - U »bv. где W

«*v . «*v , дея С* (< С. * 1-ГО...,XJ W*v - fn \ я'*, для С" - С* - С, .

Г> Ш I

Пересечение процессов в Р4 Vh - Ve П Pt , где Ck - (С* П С*)

« u p*v, где ^ ■ s" п для с* ■ С1 .

Vv П *

Для операций пересечения и объединения над moxaorwu усеченных независимых процессов доказываются : законы коммутативности сложения и произведения; законы ассоциативности сложения и произведения; законы дистрибутивности произведения относительно сложения и дистрибутивности сложения относительно произведения; законы ида«потенций сложения в произведения.

В работе вводится определение универсального процесса для

процесса - Р^ :

Р.« ( С*. t\ V*), где

с*«<с£)^0 , С*- определена для любой комбинация значений пходных переменных процесса Г^;

и , для С.". - С,'' справедливо *кг\

г-0

Чзроз попятив универсального процесса определяется операция

отрицания для процесса :

чР - Г \ 7 . в в в

Для операций над процессами доказываются ошмтм да Моргпиа .

1) если Ря и 1 Г# - Г4 - Р , то

1 (?, п Р() . ( п Р, ) и И Р() ;

2) если Гв и Г4 I Рв « « Р , то

1 (?, и ?() . ( т Р, ) Л ( 1 ?() .

Для синтоза процессов , которые прштдленат одному ЛД вводятся операции , которое учитывают связи »«яду процобсоми.

• операция исключения Р2 из Р,

/ ( Г, , Рг ) - Р3 .

Р3 - / ( Р, , Р2 ) - ( ш ( ( Р,\ ?г ) , яг*, , V , и" )

операция добавления процесса Рг в Р1 <М Р, , Рг ) - Р3 , Г3 - ® ( Р, , Рг ) ш { ш ( ( Р,и ?г ) . V , ) >£0 .

гдо для V.«}, ...я'} ^ *

^ ^ ^ * С- С * • ™

fl^ ту

г-чясло элементов в иноке стве П»и ГД|);

^ - где

Ь , Ь - число элементов в множестве Н»(с' П Сг) ;

операция сечения процесса Р1

а ( Р,. Сп , Ь ) - I Р2, Р3 ) . где

Сп - процедура сравнения , после которой проходит сечение; Ь - множество пар {т.х)1", которые определяют в процессе

процедуру Cv и в соответствущом шюкэстае процедуру , цос. которой проходит сачошт, v - { о,., п}.

г3 - i ns ( Р, \ (t пае г,.

Рг - ( ш ( Г, \ Гэ, { ) , V , ) . гдэ

* - процедуре, обеспечивающая пероход из процесса Р2 в Р3;

операция слияния процессов Рг И Г3 .( Рг . Р3 ) - Р1 , где

С2 и С3 - { С^ - u w,v. где *,v » fi2v , для <фг сэ

„1,(V4Ma)_ »За

ДЛЯ Cj, £ С*

1 1 о ' * м -1* о ' "" ' а ' ' V (

V1 » V2 и V3

Операция слиянии является обратной к опаращш оочэшя : Если й ( Р,, Сп , I, ) • ( Гг, Я3 ) , и •{ Гг , Г3 ) - Г, .

О учетом ¿ушашонвлыю-дешмгозициошюго принципа ошоащь

сотовых протоколов щюцвдуртл ептошт , котори'Л роааа'

кошере гну*) коимуникациониую задачу кожо йадагь как .: о

Б-{1' ,0 ,* , V } , где

логичеасий смысл отдельных процедур и перемены* определяете) в соответствии со смыслом , который определяется в реализуемой сотовом протоколе. Описание стандарта и принцип функционально! декомпозиции протокола предполагает полное описание всех фупад& и форматов данного протокола.

Заданный таким образом ПЛ - 5 называется рабочей ьорс» к», сйстекы (РВС).

При описании протоколышх стандартов применяется разбаенкз протокола на уровни. В соответствия с этим , при описании а проектировании протокольной реализации отдельные уровни удобно представлять в виде отдельных ПА. Зедшвшй таким образом ПА называется - Функционпльшм модулам уровня (СМУ). Введенное понятие 4МУ позволяет проектировщику протокола вносить изменения в определшшкй ТМУ .получая , тик им образом, различные уровнеЕше протоколы путом модификации ренее определенных. Тогда систему проектирования протокольной ^ализаняи - 5 можно представить как юкчдасчио СЫУ и набор прмцидур , которые об..ч'печивпкт

эзаимодействие СМУ :

s-(yu} гд®

ЯЛУ является процедурным автоматом У..:

PU.{PU.CU ,*U , 7U} .

3 каждом ?u выделяется интерфейсный процесс р" , для которого агожество входных перемешай включает . в себя множество штерФэЯсных по ременных данного 5МУ.

Взаимодействие СМУ в S осуществляет специальный монитор -зроцедура 1ШР. Взаимодействие процессов в 1МУ осуществляет социальный монитор ПЛ - процедура ACT-F. LOOP йолучэет управлении зт АСТ-Р и осуществляет последовательный циклический вызов троцедур АСТ-Р каждого СМУ, начиная с FQ. ACT-Г получает отравление от процедур инициации процессов и от процедуры 'JXS. Если ACT-? получает управление от процедур инициации троцессоэ , то АСТ-Р на входе имеет номер процесса . Если номер троцесса совпадает с номером интересного процесса, то АСТ-Р юредоет управло1ше на LOOP, если не совпадает , то управление горедается на монитор процесса в СМУ - процедуру АСТ-Р. АСТ-Р госледоватольно вызывает на выполнение процедуры Ct t Ck. При шредолешш процедур! сравнения , результат выполнения которой 1ЯВ9Н 1 , начинается последовательное вылолнешю процедур действия € 'f^. Система решения коммуникационной задачи , которая сдается как множество V& и набор специальных мониторов , х5еспечиващих взаимодействие <ХМУ , называется проектной версией :истеш решения комму1П1кациошюй задачи (ГОС).

В третьей главе приводится единая методика описания, гестирования я реализации сетевых протоколов для заданной сотЮТурации технических средств. Данная методика базируется на »веденной модели процедурного автомата и заключается в госледовательном выполнении специальных алгоритмов синтеза фоектной версии , синтеза рабочей версии и тестирования.

Процедуре синтеза ПВС представляется в виде последовательного ияголнения двух модулой : модуля комбинирования ШУ . в котором гчнтнваются заданные в коммуникационной задаче протоколы , и юдуля настройки на комплекс технических средств (КТС) .

В результате работа модуля комбинирования из базы данных вбираются отдельные компоненты ШУ. По выделенным компонентам армируются требуемые 4МУ, которые связываются в единую ГШС путем пквзагая процедуре LOOP параметров вызова процедуры A0T--F. Такая

операция ( "сборка ГОС из СМУ") завершает работу модуля комбшшровшшя. В результате получается начальная проектная версия системы решения КЗ . Начальная ПВС содержит полное вербальное или формализованное описание всех функций , решаемых в рамках конкретной КЗ , а также определяет порядок выполнения этих функций.

Основная задача настройки на КТС - обеспечить применение при решении КЗ программно-аппаратных средств , которые предоставляет для обеспечения функционирования протоколов конкретная вычислительная система . Эта задача решается путем изменения ПВС , которая была сформирована при комбинировании СМУ . Изменение ПВС проводится в зависимости от того . функции какой компоненты ПВС (СМУ, процесса, процедуры ) заменяют конкретное использование КТС.

1.КТС полностью выполняет функции СМУ.

Р0 - интерфейсный процесс ?и;

IV

Их - осуществляет согласование данной входной комбинации значений переменных процесса Рк и входных сигналов КТС;

- инициирует обращение к 1 ;

- передает управление на процесс Р®;

осуществляет согласовашэ к-ой выходной комбинации сигналов КТС и входной комбинации значений переменных СЫУ.

2.КТС полностью выполняет функции процесса Рк .

.....V,' к

{ , Р^,,... .РК.Р„) ,

И™- осуществляет согласование данной входной комбинации значений перемешшх процесса Р^ и входных сигналов КТС;

- инициирует обращение к У ;

к

- передает управление на процесс Р0.

3. КТС полностью выполняет функции среза процесса Рк.

ПА-{РСР,.....р*-»'

Рь ,,...,РК, ^

(а'л?') с ( и1 .в') >7_11~гшР!'« которая оп{»)доляет сечянн-?;

1'.*'- о-'у.и>»отвлде": сиодччщки* дчшьй входной комбинации

значений переменных процесса Рк и входах сигналов КТС;

- ивщшруэт обращение к У ;

И^ - передает управление нз процесс Рк}г:

<31 - процедура сравнения, которая всегда выполняется;

Я* - передает управление на процесс ;

V™- осуществляет согласование у-ой выходной комбинации зигналов КТС и входной комбинации значений переменных для

- передает управление на процесс

В результате выполнения алгоритмов модуля настройки на КТС из шчзльной ПВО получается ПВС, которая записывается в базу цашшх и используется при синтезе РВС.

При синтезе рабочей версии решения коммушжационной задачи ¡ад ПВС выполняется алгоритм "свертки СШ", который устраняет габыточность, связшшую с добавленном интерфейсных процессов. В результате все интерфейсные процессы прообразуются в один фоцесс.

Полученная РВС яляется избыточной с точки зрения времени заполнения и объема занимаемой памяти. Такое утверждение есть ¡лэдствиэ того, что любой алгоритм требует дополнительной памяти I затрачивает больше времени на выполнение, если он описывается в вдэ последовательности вызовов процедур , а не единственной фоцедурой. При синтезе РВС выполняется разработанный алгоритм, соторый устраняет теку» избыточность в РВС.

В результате синтеза РВС из ПВС получаются определения всех гроцэдур решения КЗ . В модуле синтеза РВС на основе описаний гроцедур и переменных , принятых в ПВС, производится их шре деление з терминах принятого для реализации языка 1рограммироваяия. Следовательно , после синтеза РВС возможно галучениа загрузочных программных модулей . Вывод о применимости (анзшх модулей для решения КЗ делается после проведения 'вотирования.

На этапе тестирования по разработанным в диссертации алгоритмам строятся имитационные модели процедур, процессов , ЗМУ [ ПВС. Анализ результатов моделирования позволяет проварить югическую корректность выполнения всех процедур ПВС , переходов 1ежду процессами одного уровня и между активными процессами ровней. Проверяется достижимость состояний в ПА. Различается редварительноо -и полное тестировании. Предварительное

тестирование определяет только статические свойства протокола , 1 генераторы значений перемэщшх являются равновероятными. При полном тестировании определяются временные характеристик» функционирования ПВС , и генераторы значений перомешш определяются с учетом вероятности принятия переменной конкретного значения.

В четвертой главе приводится описание инструментального комплекса . который представляет собой пакет прякладашх программ, реализующих единую методику проектирования и реализации сотевих протоколов. Основными компонентами инструментального комплекса являются : модули , которые реализуют алгоритмы, описанные в третьей главе ; модуль, обеспочиваодий функционирование общей базы данных .; модуль, обеспечивающий диалоговый режим роботы пользователей.

В данной главе приводятся описания форматов и операций базы данных решения коммуникациошгой задача (БДКЗ) на основе применения единой методики.

Программные модули текущей версии инструментального комплекса написаны на языке программирования Си и реализованы на ПЗШ 1ВЫ/РС-АТ в операционной системе КБ/1Ю6-3.0О и выше. Предусмотрено совместное использование инструментального комплекса и среда программирования ТигЬоС версии I.00 и выло.

Пятая глава посвящена расмотрению трех практических примеров использования единой методики. В первом примере рассматривается протокол , который обеспечивает сеансовый а представительный уровни специализированного протокола инфэрмацаоно-поисковой системы НПО "Поиск". Второй пример иллюстрирует применение единой методики при проектировании реализации канального уровня системы спутниковой связи ИШЯЭАТ. Третий пример представляет примонеюга методика при проектировании специализированного протоколе канального уровня в системе космического наблюдения за подвижными объектами. В данном примере иллюстрируется применение методики настройки на программно-аппаратные особенности протокольной среда.

Все представлонше примеры подтверждают практическую ценность применения комплексной методики при проектировании роэлизация различных протоколов для разнородного .программно- аппаратного комплекса технических средств.

ЗШЮЧПМЕ

В соответствии с поставленными задачами в диссертационной заботе получены следующие результаты :

1. Проведен анализ существующих формальных модолей описания фотоколов и систем проектирования и реализации. Установлено , что гаябольвоо применение для формального описания и дальнейшей юализации протоколов находят розличшю модели расширенного гоночного автомата.

Показано , что наибольшее применение находят системы описштия I реализации протоколов , которые учитывают конкретную [ротокольную среду при формальном задании протокола и при его шлизе. Такие системы решают задачу реализации мнотоствп [ротоколов в конкретной протокольной среде.

Определено , что для интеллектуальных тершшлов, построешшх ¡а Созо частсмодифпдаруемых вычислительных систем, возможно рямонегош автоматизация прооктировшгая программной реализации ютегапс протоколов вместо традиционного ручного программирования.

2. Введена новая формальная система описания реализации ротоколов - модель процедурного автомата , которая являотся азвнтием опредоленил расширенного конечного автомата и позволяет ормалъно описать использовшпш процедурных языков в качестве редств реализации протоколов. Введены операции над компонентами акой модели . Для операций доказаны свойства коммутативности, истрибутивноста и ассоциативности. •

3. Показано , что реализация протокола описывается как ножество специальных процедурных автоматов (функциональных эдулей уровня) с добавлением процедур обеспечивающих ' их закмодеЯствие (ПВС), и как единый процедурный автомат (ИЗС).

4. С учетом описательных возможностей формальной модели роцедурного автомата разработана комплексная методика роектирования протокольной реализации коммуникационной задачи :

- формальное описание протокольного стандарта КЗ в терминах ЗС обеспечивает специальная методика комбинирования СМУ, которая зключается в выделения прототипа ФМУ в БДКЗ и коррекции тределенного прототипа;

- учет в системе проектирования КЗ программно-аппаратных :обенпостей протокольной среды производится на основе специалыюй »тэдики - настройки ПВС нэ комплекс тохнич-эекит. средств;

- го -

коночная реализация протокола а виде загрузочнш программных модулей получается из описаний ПВС автоматизирование < применением специальной методики синтеза РВС;

- на базе ПВС по специальной методике строится шйнтвционна; модель длн тестирования и отладки конечной реализации протокола. Использование имитационной модели обеспечивает анализ своЯсп корректности протокольной реализации.

6. Разработан пакет прикладных прогрета , которой обеспечивает на базо ПЭВМ реализацию предложенного единого изтодс в пакетном и диалоговом режимах . Применение диалогового рехши обеспечивает частичную проверку свойств корректности протокола на этапе его описания.

7. Применение комплексной методики и пакета прикладных программ при . проектировании реализации ряда конкретных коммуникационных задач позволило показать практическую ценность н действенность метода проектирования с использованием иодела процедурного автомата .

По теме диссертации опубликованы следующие работы :

1. Кищенко К.С., Соловьев В.П. Некоторые вопросы построения системы реализации протоколов для терминального оборудования ИБС. // Тр. Моск. внерг. иьта. Вып.657. 1992 г.,2о.

2. Кищенко К.Ю. Интеллектуальный терминал ЕС ЭВМ на базе ГОВУ различных типов.// Технические средства телекоммуникации и комплексирования ЭВМ. Диагностика комплексов на основа микро-, мини-1 ЕС ЭВМ" , Научно-технический семинар ЩНТН . Тезисы докладов. - Москва , октябрь 1990 г., 2с.

3. Кищенко К.Ю..Кухарсю! А. Взаимодействие интеллектуального терминала в составе локальной вычислительной сети с проблемно-ориентированной территориальной ннфэрмащганно-вычислительной системой.// Новые информационные П электронные технологии в народном хозяйстве и образовании. Научно-техническая конференция МЭИ . Тезисы докладов. - Москва, Декабрь 1990 г.,4с.

п^ж:_.....а/