Системы и приложения реального времени

Системы реального времени (рис. 1.1) – это параллельные системы с времен­ными ограничениями. Они широко распространены в промышленных, коммер­ческих и военных приложениях. Термин «система реального времени» обычно относится к системе в целом, включающей приложение реального времени, опе­рационную систему реального времени и подсистему ввода/вывода реального времени. В состав такой системы входят также драйверы специальных устройств, управляющие работой различных датчиков и приводов. Поскольку здесь речь идет в основном о проектировании приложений, мы будем пользоваться терми­ном «приложение реального времени», а не «система реального времени». Одна­ко в этом разделе приложения реального времени рассматриваются в более широ­ком контексте систем реального времени.

 

Рис. 1.1. Система реального времени

 

Системы реального времени часто очень сложны, так как их работа связана с многочисленными независимыми потоками входных событий и продуцированием различной выходной информации. Частота поступления событий обычно непредсказуема, однако реагировать необходимо достаточно быстро, чтобы соблюсти временные ограничения, сформулированные в требованиях к программе. Нередко нельзя предугадать и порядок поступления событий. Кроме того, вход­ная нагрузка может с течением времени значительно и неожиданно изменяться.

Системы реального времени часто дополнительно подразделяются на систе­мы с жесткими и слабыми временными ограничениями. Система с жесткими ограничениями обязана отреагировать на событие в пределах установленного вре­менного интервала, в противном случае возможен аварийный отказ. Для систем со слабыми ограничениями выход за пределы допустимого интервала считается нежелательным, но все же не катастрофическим явлением.

Программные системы реального времени имеют дополнительные характери­стики, отличающие их от прочих систем:

1. Встраиваемые системы. Система реального времени часто является частью более крупной программно-аппаратной системы. Примером может служить контроллер робота, входящий в состав робототехнического комплекса, име­ющего одну или несколько механических рук.

Обычно программная система реального времени состоит из приложения реального времени, операционной системы реального времени и, возможно, дополнительного системного ПО: коммуникационных программ, программ промежуточного слоя или драйверов специальных устройств.

2. Взаимодействие с внешней средой. Как правило, система реального време­ни осуществляет такое взаимодействие без участия человека. Например, она может управлять механизмами или процессом производства, следить за протеканием химических реакций или поднимать тревогу. Для получения информации о внешней среде обычно требуются датчики, а для управления средой – приводы (см. рис. 1.1).

3. Временные ограничения. Системы реального времени обязаны тратить на обработку события время, не превышающее

 

 

25. ОБЗОР НОТАЦИИ UML

В методе COMET используется нотация из унифицированного языка моделиро­вания UML, которая объединила нотации, предложенные Бучем [3], Джекобсоном [8], Рамбо [3] и Харелом [7]. Представим краткий обзор нотации UML.

Co временем нотация UML расширялась, и теперь в ней поддерживается много различных диаграмм.

 

2.1. Диаграммы UML

В нотации UML поддерживаются девять видов диаграмм:

– диаграммы прецедентов;

– диаграммы классов;

– диаграммы объектов, являющиеся вариантом диаграмм классов в примене­нии к экземплярам. В методе COMET вместо них работают консолидиро­ванные диаграммы кооперации;

– диаграммы кооперации;

– диаграммы последовательности;

– диаграммы состояний;

– диаграммы деятельности (в COMET не используются);

– диаграммы компонентов (в COMET не используются).

– диаграммы развертывания.

 

Диаграммы прецедентов

Актер (actor) инициирует прецедент. Прецедент (use case) описывает после­довательность взаимодействий между актером и системой. Актер изображается на диаграмме прецедентов в виде фигуры человечка, система – в виде прямоуголь­ника, прецедент – в виде эллипса внутри этого прямоугольника. Коммуникаци­онные ассоциации связывают актеров с теми прецедентами, в которых они участ­вуют. Между прецедентами могут быть отношения include (включает) и extend (расширяет). Пример диаграммы прецедентов представлен на рис. 2.1.

2.3. Нотация UML для классов и объектов

Классы и объекты изображаются в UML прямоугольниками, как показано на рис. 2.2.

 

Рис. 2.1. Диаграммы прецедентов в нотации UML

В прямоугольнике класса всегда вписано имя класса. Дополнительно могут быть указаны атрибуты и операции класса. Когда присутствуют все три эле­мента, то в верхней секции прямоугольника находится имя класса, в средней – атрибуты, а в нижней – операции.

Для того чтобы отличить класс (тип) от объекта (экземпляра типа), имя объекта под­черкивается. Объект может обозначаться как anObject, anotherObject: Class или : Class. Классы и объекты встречаются в разных диаграммах UML.

 

Рис. 2.2. Объекты и классы в нотации UML

 

Диаграммы классов

На такой диаграмме классы изображаются в виде прямоугольников, а стати­ческие (постоянные) отношения между ними – в форме дуг. Поддерживаются три основных типа отношений между классами (рис. 2.3):

– ассоциации. Ассоциация между двумя классами (бинарная ассоциация) изображается в виде линии, соединяющей прямоугольники классов. У нее есть имя и, возможно, стрелка, поясняющая, в каком направлении следует это имя читать. На каждом конце ассоциации проставляется кратность – число, свидетельствующее, сколько экземпляров одного класса связано с од­ним экземпляром другого класса. Дополнительно на каждом конце ассоци­ации может присутствовать стрелка, указывающая направление навигации вдоль данной ассоциации.

Допустимы следующие кратности ассоциации: ровно один (1), присутствие экземпляра класса необязательно (0..1), нуль или более (*), один или более (1..*) и точное задание числа экземпляров классов (m..n), где m и n - числа;

– иерархии агрегирования и композиции. Это отношения вида целое/часть. Отношение композиции (изображается закрашенным ромбом) накладыва­ет более сильные ограничения на экземпляры классов, чем отношение агре­гирования (показывается незакрашенным ромбом). Ромб одной вершиной примыкает к прямоугольнику класса, являющегося частью в отношении вида «часть/целое»;

– иерархия обобщения/специализации. Это отношение вида «является». Обоб­щение изображается в виде стрелки, ведущей от подкласса (потомка) к су­перклассу (родителю), причем стрелка упирается в прямоугольник супер­класса.

Видимость определяет, доступен ли элемент класса вне самого класса (рис. 2.4). Показывать видимость на диаграмме необязательно. Открытая видимость, изобра­жаемая символом + (плюс), означает, что элемент виден извне класса.

Закрытая видимость, отмеченная знаком – (минус), свидетельствует о том, что элемент ви­ден только внутри класса, в котором он определен, а от других классов скрыт. За­щищенная видимость, показываемая знаком #, говорит о том, что элемент ви­ден внутри класса, в котором определен, а также во всех подклассах этого класса.

 

Рис. 2.3. Нотация UML для связей на диаграмме классов

 

Рис. 2.4. Нотация UML для обозначения видимости

на диаграмме классов

 

Диаграммы взаимодействия

В UML есть два вида диаграмм взаимодействия: диаграммы кооперации (col­laboration diagram) и диаграммы последовательности (sequence diagram). Семан­тически они эквивалентны.

2.5.1. Диаграммы кооперации. На диаграмме кооперации показывается, как объекты динамически общают­ся между собой, посылая и получая сообщения. Эта диаграмма представляет структурную организацию взаимодействующих объектов, изображаемых в виде прямоугольников и соединяющих их дуг.

Помеченные стрелки рядом с дугами обозначают имя сообщения и направление его передачи между объектами. От­дельные сообщения в последовательности сообщений, отправляемых от одного объекта к другому, нумеруются. Нотация диаграмм кооперации представлена на рис. 2.5. Необязательное повторение обозначается символом *, свидетельствую­щим, что информация посылается более одного раза. Необязательное условие означает, что сообщение посылается только тогда, когда условие истинно.

 

Рис. 2.5. Диаграмма кооперации в нотации UML

 

2.5.2. Диаграммы последовательности. Другой способ показать взаимодействие объектов – воспользоваться диаграм­мой последовательности (рис. 2.6). На ней обмен объектов сообщениями пред­ставлен во времени более точно и наглядно. Диаграмма последовательности дву­мерна: участвующие объекты изображаются вдоль горизонтальной оси, а время откладывается вдоль вертикальной. От прямоугольника каждого объекта идет вниз вертикальная пунктирная линия, называемая линией жизни. Период, в тече­ние которого объект выполняет операцию, именуется активизацией. На протяже­нии этого периода линия жизни изображается двойной сплошной линией.

Актер обычно изображается в левом верхнем углу диаграммы. Помеченные горизонтальные линии представляют пересылку сообщений. Существенны толь­ко отправитель и получатель сообщения. Сообщение посылается объектом-отпра­вителем объекту-получателю. Время возрастает в направлении сверху вниз. Расстояние по вертикали между сообщениями не имеет значения.

 

Диаграммы состояний

В нотации UML диаграмма перехода состояний называется диаграммой со­стояний. На ней состояния представляются прямоугольниками со скругленными углами, а переходы – соединяющими их дугами (рис. 2.7). Начальное состояние обозначается дугой, исходящей из маленького закрашенного кружка. Может также присутствовать необязательное конечное состояние, изображаемое закрашенным кружком внутри незакрашенного (иногда его называют «бычий глаз»). Диаграмму состояний разрешается подвергнуть иерархической декомпозиции, так что надсостояние разлагается на подсостояния.

Рядом с дугой, представляющей переход, находится условие перехода в виде: Событие [условие]/Действие. Событие вызывает переход в новое состояние. Если задано необязательное булевское условие, то переход осуществится, когда оно истинно. В результате перехода может быть выполнено необязательное действие. Дополнительно с состоянием иногда ассоциируются:

– действие при входе в состояние;

– деятельность, выполняемая во время нахождения внутри состояния;

– действие при выходе из состояния.

 

Рис. 2.6. Диаграмма последовательности в нотации UML

 

Рис. 2.7. Диаграмма состояний в нотации UML

надсостояние с последовательными подсостояниями

 

На рис. 2.7 показано надсостояние А, разложенное на два последовательных подсостояния – А1 и А2. В этом случае диаграмма в каждый момент времени мо­жет находиться только в одном состоянии, т.е. сначала будет вход в подсостояние А1, а затем – в подсостояние А2. На рис. 2.8 изображено надсостояние В, разложенное на два параллельных подсостояния – ВС и BD. Здесь объект, описы­ваемый диаграммой, одновременно находится в каждом из подсостояний ВС и BD. Далее каждое параллельное подсостояние раскладывается на последова­тельные. Таким образом, вход в надсостояние В сопровождается одновременным входом в подсостояния В1 и В3.

 

Рис. 2.8. Нотация U ML для диаграммы состояний:

надсостояние с параллельными подсостояниями

 

Пакеты

В UML пакетом называется группа элементов модели, используемая, напри­мер, для представления системы или подсистемы. Такая группа изображается пиктограммой папки – большим прямоугольником, над которым находится пря­моугольник поменьше (рис. 2.9). Пакеты бывают вложенными; между ними мо­гут существовать отношения зависимости и обобщения/специализации. Пакеты способны содержать классы, объекты или прецеденты.

 

Рис. 2.9. Нотация UML для пакетов

 

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. F. ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ РАСПРОСТРАНЕНИЯ
2. II. Однородные члены предложения могут отделяться от обобщающего слова знаком тире (вместо обычного в таком случае двоеточия), если они выполняют функцию приложения со значением уточнения.
3. II. Проверка и устранение затираний подвижной системы РМ.
4. II.2. Локальные геосистемы – морфологические единицы ландшафта
5. IV. Падение отработочной системы.
6. VII. Обретение реального мира
7. VIII. Регулирование рабочего времени отдельных
8. А. Бытовая рознь и признаки личной или племенной системы в истории нашего права. - Черты прошлого в современном праве. - Сходство и общность права
9. А. Пол. - Влияние на правоспособность. - Латинский мир. - Народные правовоззрения нового времени. - Средние века. - Современные кодексы. - Русское право
10. Абсолютные Amicus et Hostis портреты во времени и пространстве
11. Автоматизированные информационные системы органов прокуратуры РФ
12. Автоматизированные информационные системы судов и органов юстиции