1. Основные концепции sdl

1.1 Область применения SDL

Язык спецификаций и описаний Международного Консультативного Комитета по Телефонии и Телеграфии (МККТТ), в английской аббревиатуре известный как SDL (Specification and Description Language), был впервые определен Рекомендациями серии Z.100 в 1976 году (Оранжевая книга). В последующие годы SDL был значительно изменен и расширен.

Как и любой алгоритмический язык высокого уровня, SDL получил полное математическое описание, и, строго говоря, не требуется дополнительных разъяснений понятий и структуры SDL. Однако тем, кто намеревается или только приступил к использованию SDL, необходимо иметь пособие, дополняющие Рекомендации по SDL полезными советами и вспомогательными примерами.

В настоящее время SDL в основном известен в области электросвязи, однако он может иметь более широкое применение. Область применения SDL может быть очерчена следующим образом:

• тип системы: реального времени, интерактивные, распределенные;

• вид представления информации: поведение и структура системы;

• уровень абстракции: в диапазоне от детального до общего представления системы.

У SDL свое, особое место среди языков МККТТ:

SDL предназначен для облегчения взаимодействия между людьми (специалистами) при формализованном рассмотрении структурных и поведенческих свойств коммуникационных систем.

1.2 Спецификация и описание системы

Требования, предъявляемые к системе в процессе ее синтеза, записываются в виде спецификаций. Спецификация состоит из двух частей:

1. общие параметры системы (емкость, место на сети, массогабаритные требования, энергопотребление, климатические условия и т.п.);

2. функциональная спецификация требуемого поведения системы.

Описание, также состоящее из общих параметров и функционального описания, задает действительное поведение реально существующей телекоммуникационной системы. (Следовательно, термин "описание" используется при анализе системы).

Областью использования SDL являются функциональные спецификации и описания

В дальнейшем для краткости вместо терминов "функциональная спецификация" и "функциональное поведение" будут использоваться термины "спецификация" и "описание".

1.3 Общие требования к SDL

Для успешного анализа и синтеза систем SDL должен удовлетворять следующим общим требованиям:

• содержать хорошо определенное множество концепций;

• давать недвусмысленные, ясные, точные и краткие спецификации и описания;

• позволять составлять спецификации и описания, однотипные по отношению друг к другу;

• осуществлять спецификацию и описание системы способами, более простыми и дешевыми по сравнению с прямым моделированием на ЭВМ;

• приводить к созданию средств анализа и синтеза систем, базирующихся на компьютерах.

Чрезвычайно важным является то, что SDL должен бить средством представления как структурных свойств систем электросвязи (статические спецификации и описания системы), так и средством отображения динамического поведения системы.

В отличие от программ формальные спецификации и описания (т.е. спецификации и описания, представленные на SDL) не предназначены для прямого моделирования на компьютерах. Они прежде всего дают возможность точной и недвусмысленной связи между людьми. Именно поэтому в SDL должно быть уделено особое внимание возможности различного размещения изображений спецификаций и описаний с тем, чтобы помочь читателю (пользователю) сосредоточиться на некоторых аспектах, рассматриваемых как более важных по сравнению с другими.

1.4 Общие концепции SDL

1. В SDL объекты спецификаций и описаний прямо отделены от их определений, т.е. в языке используются только определения объектов с целью уменьшения числа необходимых параметров. Определение задает тип объекта. Для данного типа объекта создается некоторое число требований (см. рисунок 2).

Рисунок 2 – Взаимосвязь концепций "определение", "тип" и "требование"

В рамках этих концепций, например, определение системы можно сравнить с исходной программой, написанной на алгоритмическом языке, а требование системы - с выполняемой программой, переведенной в машинные коды данной ЭВМ. Заметим, однако, что требование системы является воображаемым объектом, который не может быть создан на практике (но может быть смоделирован).

2. Структура и поведение системы рассматривается с позиции стороннего (внешнего по отношению к ней) наблюдателя. Такая концепция является единственно возможной, т.к. находясь внутри системы, нельзя отобразить ее поведение в целом. Наблюдение за системой со стороны позволяет вводить также различные уровни рассмотрения (от общего до детального и наоборот).

3. Динамика поведения системы описывается с помощью термина "процесс" - последовательности предусмотренных событий, определяемой объектом или явлением и выполняющейся в заданных условиях.

Моделью процесса на SDL является машина с конечными состояниями. В ходе исполнения процесс может приостанавливаться в состоянии, либо находиться в переходе (см. рисунок 3).

Рисунок 3 – Схематическое изображение машины с конечными состояниями в виде графа

Моделью процесса на SDL является машина с конечным числом состояний (МКЧС) – объект, находящийся в одном из дискретных состояний S1, S2, …, Sn, на вход, которого из внешней среды поступают из внешней среды некоторые сигналы X1, X2, …, Xm, а на выходе, которого имеется набор выходных сигналов Y1, Y2, …, Yk.

Под влиянием входных сигналов автомат (машина) переходит из одного состояния в другое, которое может совпадать с предыдущим, и выдает выходной сигнал.

При этом для каждого состояния и для каждого входного сигнала однозначно известно, в какое состояние перейдет автомат и какой выходной сигнал он при этом выдаст.

Машина с конечными состояниями обладает следующими свойствами:

• число состояний в модели конечно;

• любое состояние достижимо из любого другого состояния за конечное число шагов;

• отсутствуют такие состояния, попав в которые процесс не может быть возобновлен.

Приведенная выше модель весьма бедна своими описательными возможностями. Поэтому в SDL используется расширенная машина с конечными состояниями, в которую введены дополнительные виды вершин.

4. Время в SDL неявно задается как последовательность смены переходов и состояний при выполнении конкретного процесса. При этом считается, что переход выполняется мгновенно.

Однако в SDL может быть введено и астрономическое (ИЛИ декретное) время. ЭТОЙ цели служат специальные объекты SDL таймеры.

1.5 Синтаксические формы SDL

SDL дает возможность выбора между двумя основными формами конкретной реализации языка: графический SDL (SDL/GR - Graphic Representation) и текстовой SDL (SDL/PR - textual Phase Representation).

Обе формы имеют общую модель языка, определяющую семантику и синтаксис языка (см. рисунок 4).

Рисунок 4 – Связь синтаксических форм SDL и общей модели языка Конкретные формы SDL ориентированы на различные группы возможных пользователей: SDL/PR - на системных программистов, SDL/GR - на остальных пользователей (в том числе и эксплуатационный персонал систем).

В SDL/PR описание системы представляется в виде цепочки символов алфавита языка. На письме эта цепочка разбивается на строчки (как правило, совпадающие с предложениями языка), которые читаются, как обычно: слева направо и сверху вниз. Описание может занимать любое число страниц.

На SDL/GR описание системы изображается в виде диаграмм, которые состоят из графических символов, содержащих некоторый текст, состоящий из лексем языка. Графические символы соединены между собой линиями потока, указывающими, в каком порядке и при каких условиях должны выполняться (интерпретироваться) предписания, выраженные как самими графическими символами, так и содержащимся в них текстом.

Так как описание системы должно состоять из синтаксически правильных конструкций, то должна существовать система синтаксических правил, позволяющая устанавливать, какие конструкции языка являются синтаксически правильными. Совокупность этих правил называется линейным синтаксисом языка. Как мы знаем, для получения грамотного текста нужны еще и правила корректности. Сочетание линейного синтаксиса и соответствующих правил корректности называется линейной грамматикой языка. Линейную форму языка для краткости называют линейным языком.

То же самое справедливо и для графической формы языка. Существует совокупность правил, гласящая, какие графические символы, с каким текстом, в каком порядке могут быть соединены линиями потока, чтобы в итоге получилась диаграмма, допустимая в SDL, или, какая графическая конструкция (диаграмма) является синтаксически правильной. Совокупность этих правил называется графическим синтаксисом. Кроме того, и для графической формы языка существуют правила корректности, во многом совпадающие с правилами корректности для линейного языка. Сочетание графического синтаксиса и соответствующих правил корректности называют графической грамматикой. Графическую форму языка для краткости называют графическим языком.

В дальнейшем рассматривается только форма SDL/GR.

1.6 Документы на SDL

Структурные свойства системы электросвязи, для отображения которых используется SDL, отображаются в следующих основных документах:

• диаграмме системы; - диаграмме блоков.

Так как SDL дает возможность изменить уровень абстракции рассмотрения системы (использование концепций структурирования и уточнений), то имеются следующие дополнительные документы, раскрывающие структурные свойства системы:

• диаграмма дерева блоков;

• диаграмма полструктуры канала.

Динамические свойства системы электросвязи отображаются одним основным документом - диаграммой процесса. Однако для точного, ясного и полного отображения динамических свойств системы одного документа недостаточно, и поэтому используется следующие дополнительные документы:

• диаграмма обзора состояний;

• матрица состояние/сигнал; - временные схемы.

Как видно из вышеизложенного, для отображения динамических и статических свойств систем в SDL, применяются различные документы, хотя разумеется, они взаимосвязаны между собой.