Обязательные условия для конечного автомата:

1. Автомат не помнит историю своего перемещения из состояния в состояние (без памяти); более детально это можно учесть введением специальных исторических состояний.

2. В каждый момент времени автомат может находиться только в одном из состояний (последовательное поведение). Для моделирования параллельного поведения в одной модели рассмотрения несколько отдельных автоматов.

3. Время присутствует в автомате в неявном виде, но в диаграмме активности (activity) (деятельности) может быть указана явно.

4. Количество состояний – конечно, все состояния задаются явно.

5. Не должно быть изолированных состояний и переходов.

6. Не должно быть конфликтирующих переходов, т.е. объект не может перейти одновременно в два состояния из какого-либо (кроме случая параллельных автоматов)

77. Исключение конфликтов достигается введением сторожевых условий.

78. Состояние (state)– является фундаментальным понятием языка UML и прикладного системного анализа. Вся концепция динамичной системы основывается на понятии состояния.

79. В UML состояние моделирует отдельную ситуацию, в течение которой выполняется некоторое условие. Оно может быть задано в виде набора конкретных значений атрибутов класса или объекта, при этом их изменение будет означать переход в другое состояние.

80. Не каждый атрибут класса может определять состояние.

81. Имя состояния рекомендуется выражать глаголом в настоящем времени (звонит, печатает) – что делает объект? или причастием (занят, свободен, передано, получено) – результат действия.

82. Все состояния, даже анонимные (без имени) должны быть различными. Дублирование состояний на диаграмме не допускается.

Список внутренних действий (action) или деятельностей (activity) отражает те действия, которые выполняются моделируемым объектом в данном состоянии.

83. В UML действия и деятельности различаются.

84. Действие (action) – выполнимое атомарное вычисление, которое приводит к изменению состояния системы или возврату значения.

85. Действие мгновенно, его нельзя прервать извне. Оно либо привязывается к переходу автомата из одного состояния в другое, либо к одному шагу во взаимодействии.

Лекция №12

86. Типичными автомарными действиями являются присваивания значений атрибутам, доступ к значениям атрибутов или связей, простые вычисления, отправка сигналов другим объектам. Система может одновременно выполнить несколько действий, но выполнение каждого из них происходит независимо от других.

87. Запуск действий производится переходами. Различают входное событиеперехода (поглощение) – автомат устанавливается в определённое состояние ивыходное событиеперехода – автомат теряет это состояние. Соответственно различают входное и выходное действия.

88. Каждое действие описывается отдельной строкой в формате <метка действия ”/” выражение действия>.

89. Если выражение действия пусто, то “/” может не указываться. Перечень меток в UML ограничен и не может быть использован в качестве имён событий.

1. Entry – указывает, что действие выполняется в момент входа в данное состояние (входное действие).

2. Exit - указывает, что действие выполняется в момент выхода в данное состояние (выходное действие).

3. Do – специфицирует выполнимую деятельность (“do activity”).

4. Include - указывает, что действие – это обращение к автомату с указанным именем

Деятельность (activity) – продолжительное неатомарное вычисление в конечном автомате.

90. Деятельность имеет внутреннюю структуру и может быть прервана переходом по внешнему событию. Оно выполняется в течение конечного времени и поэтому не может быть приписано переходу, а только состоянию в целом.

91. Деятельность может продолжаться безостановочно до внешнего прерывания или прекращаться само по себе.

92. Во всех остальных случаях метка действия является идентификатором события, называется внутренними переходами, они эквивалентны переходу в само же состояние без входа и выхода из него. Т.е. действия входа и выхода во внутренних переходах не выполняются.

93. Пример: ввод пароля пользователя.

94. 

97. Для обозначения выражения действия в UML нет строго определённой нотации. Предполагается, что для этого будет использоваться какой-либо язык программирования. Можно использовать формальный язык описания ограничений Object Constraint Language (OCL), который фактически является частью языка ULM.

98. Типовые действия:

• Присваиваниецель:= выражение.

• Вызовмножество объектов. имя операции (аргумент список).

• Созданиеnew имя класса (аргумент список).

• Уничтожениеобъект: destroy ().

• Возвратreturn выражение список.

• Отправкамножество объектов. Имя сигнала (аргумент список).

• Превращениеterminate.

• Не интерпретируемое действиеif (выражение) then (действие) else (действия).

99. Для явного различия вызова и отправки можно ставить слова Call и send.

100. Основной набор действий определяет разработчик в процессе раелизации. Каждый язык программирования имеет свою тонкую семантику реализации действия, поэтому попытка в UML описать тонкости всех языков программирования была бы заранее обречена на неудачу.

101. В принципе логику действия может описать и в псевдокоде или даже на ОЭЯ (ограниченном определённом языке). Всё зависит от уровня детализации проекта.

102. Начальные и конечные состояния

103. Среди всех состояний выделяются частные случаи: начальное состояние (source state) – в некотором по умолчанию объект находится в начальный момент времени. Из него начинается процесс смены состояний, поэтому никаких внутренних действий и тем более, входных, это состояние не имеет. Изображается закрашенным кружком.

105. На самом верхнем уровне переход из начального состояния может быть помечен как событие создания (инициализации) данного объекта. Иначе, переход никак не помечается, и он является первым переходом из начального состояния в следующее за ним состояние. Начальное состояние всегда только одно.

106. Считается, что в момент t= 0 переход работает мгновенно, и, таким образом, время пребывания в начальное состояние всегда равно 0.

107. Конечное состояние (final state) – также не содержит внутренних действий и представляет собой состояние. В котором будет находиться автомат после завершения своей деятельности в конечный момент времени. В этом состоянии объект заканчивает свой жизненный цикл. Изображается закрашенным кружком, помещённым в окружность.

109. Имеет только входное событие. Конечных состояний может быть сколько угодно и пребывания в нём может быть достаточно продолжительным. Пока не заканчивается параллельные процессы, связанные с этим состоянием.

110. На самом высоком уровне переход в конечное состояние помечается как остановка автомата и уничтожение объекта.

111. Переход (transition)– это отношение между двумя последовательными состояниями, которое указывает на факт смены одного состояния другими.

113. Изображается направленной стрелкой. В первом состоянии объект может выполнять некоторые действия. Переход во второе состояние возможен только после завершения всех этих действий и при выполнении определённого условия, называемого сторожевым.

114. Первое состояние называется исходным, второе –целевым.Сам момент срабатывания перехода может быть случайным. Срабатывание происходит при наступлении некоторого события, которое называетсяпереключающим.

115. Переключающим событием может являться окончание выполнения деятельности, получение объектом сообщение, приём сигнала. На переходе указывается имя события, возможно, действия, которые производят объект при переходе из одного состояния в другое.

116. Если указано сторожевое условие, то оно должно быть истинным в момент наступления переключающего события, иначе переход считается не состоявшимся.

117. Возможен переход в себя,т.е. в прежнее состояние, когда исходное и целевое состояния совпадают. Он отличается от внутреннего перехода, т.к. объект покидает состояния и снова входит в него (т.е. выполняются действия exit и entry, в отличие от внутреннего перехода, когда объект остаётся в одном и том же состоянии, но выполняет определённое действие).

л

1. Строка текста, помечающая переход, имеет формат:<сигнатура события> '' [''<сторожевые условия>''] '' <выражения действия>.

2. Сигнатура события:

3. <имя события> '' (''<список параметров через запятую>'') ''

екция №13

118. Событие (event)– спецификация некоторого факта в пространстве и во времени. В конечном автомате вызывает переход из одного состояния. В UML различают 4 вида событий.

119. Событие вызова (call event)– получение запроса на вызов операции. К получателю события – целевому состоянию – запускается переход, в результате которого операция выполняется, а система переходит в это состояние. Параметры события – ссылки на операцию, её параметры и неявно передаваемый указатель возврата. После завершения перехода или немедленно, если переход не был запущен. Управление возвращается к объекту, вызывавшему операцию.

120. Событие изменения (change event)– удовлетворение логического условия, определяемого выражением события. Параметров у этого события нет, считается, что условие проверяется постоянно. События происходит, если условие становится истинным.

121. Событие сигнала (signal event)– получение сигнала с параметрами. Одним или множеством объектов. Можно запускать переход. С помощью сигналов объекты осуществляют взаимодействие друг с другом.

122. Событие времени (time event)- удовлетворение выражения, содержат время. Это может быть истечение интервала или наступление абсолютного момента времени. Разным объектам могут приписываться разные временные шкалы.

Aey

. На практике вначале на верхнем уровне процессы получения всех результатов рассматривают как функции и лишь затем, по мере уточнения метода получения результата, начинают выделять отдельные задачи, решаемые автоматически, без вмешательства человека. Как правило, на стадиях технического и рабочего проектирования задачи реализуются аппаратно или программно отдельными устройствами или процедурами или их комбинациями, работающими после их запуска автоматически. Логика процессов задается описанием алгоритмов работы с данными, при этом сложные процессы делятся на простые, выполняемые последовательно или одновременно (параллельно).

В качестве основных составных частей АСОИУ рассматриваются следующие:

• пользователи ;

• эксплуатационный персонал;

• организационно-правовое обеспечение;

• методическое обеспечение;

• техническое обеспечение;

• программное обеспечение;

• информационное обеспечение.

В случае необходимости для сложных систем могут выделяться дополнительные виды обеспечения: математическое, лингвистическое (языковое), эргономическое, метрологическое. Метрологическое обеспечение обычно выделяется из состава других видов обеспечения в случае, когда система включает большое число измерительных каналов, требующих аттестации по показателям точности измерений. Все виды обеспечения, за исключением технического, эргономического и метрологического представляют собой документы либо файлы на машинных носителях. Техническое, метрологическое и эргономическое обеспечение кроме документов и файлов, могут включать технические устройства, компьютеры и аппаратуру связи, необходимую для нормального функционирования системы. В совокупности комплекс видов обеспечения без пользователей и эксплуатационного персонала называют комплексом средств автоматизации.

Так как согласно государственным стандартам Российской Федерации документирование и проектирование системы ведется по видам обеспечения, поясним эти понятия более подробно.

Пользователь АС(ASuser) – это лицо, участвующее в функционировании АС или использующее результаты ее функционирования.

Эксплуатационный персонал АС (ASmaintenancestaff) – лица, осуществляющие техническое обслуживание системы во время эксплуатации (инженеры и техники по вычислительной технике, по связи и коммуникациям, системные программисты и т. д.)

Организационно-правовое обеспечение АС (ASorganizationsupport) – совокупность документов, устанавливающих организационную структуру, права и обязанности пользователей и эксплуатационного персонала системы. Сюда входит штатное расписание, приказы и положения, инструкции и т. п. Для небольших систем, не имеющих собственного эксплуатационного персонала, может включаться в документацию технического и программного обеспечения.

Методическое обеспечение АС(ASmethodicalsupport) складывается из документов или файлов с описанием методов и технологии работы пользователей и решения задач в системе при ее функционировании. Для относительно небольших систем может отдельно не выделяться, а встраиваться в эксплуатационную документацию других видов обеспечения, например, в инструкции по эксплуатации и обслуживанию.

Техническое обеспечение АС (AShardware) – совокупность всех технических средств, используемых при функционировании системы и сопутствующей технической документации.

Программное обеспечение АС (ASsoftware) – программы на машинных носителях и программные документы (описания, руководства, листинги, контрольные примеры и т. д.). Различают общее (широкого использования) и специальное (прикладное) программное обеспечение.

Информационное обеспечение АС (ASinformationsupport) – формы и альбомы документов, классификаторы, описания схем баз данных, способов их взаимодействия и защиты, наконец, сами данные на бумажных и машинных носителях, необходимые для нормального функционирования системы. Для небольших по масштабам систем возможно включение разделов информационного обеспечения в документацию и машинные носители программного обеспечения.

2. Тиражируемые компоненты АСОИУ

Поскольку тиражировать АСОИУ в целом весьма затруднительно из-за большого количества специфических особенностей в каждой организации, обычно тиражируют отдельные функционально законченные части системы, как правило, решающие отдельные задачи или группы взаимосвязанных задач. В связи с этим стандартом определены понятия программного и информационного изделия, программно-технического комплекса АС (ПТК АС), как продукции производственно-технического назначения, прошедшей испытания установленного вида и являющейся предметом самостоятельной поставки. Если программное и информационное изделие поставляется на машинных носителях (например, система бухгалтерского учета «1С:Бухгалтерия», юридическая справочная система «Гарант» и др.), то в состав ПТК АС входят средства вычислительной техники, сбора информации, выдачи управляющих воздействий, связи и коммуникаций, программное и информационное обеспечение. Часто отдельные виды ПТК АС называют автоматизированными рабочими местами (АРМ) (automated workplace). Например, АРМ оператора-технолога, АРМ бухгалтера, АРМ проектировщика и т. д. Все виды АРМ предназначены для автоматизации деятельности определенного вида и могут являться составными частями АСОИУ.

В информационном обеспечении АСОИУ различного назначения особую роль играют специальным образом организованные и хранимые данные, которые обычно называют информационной базой АС (другое название - информационный фонд).

В информационной базе сосредоточены данные, несущие полезную информацию для пользователей, обращающихся к системе с информационными запросами. Удовлетворение информационных потребностей пользователей - одна из основных и важнейшая функция базы данных наряду со стандартными функциями ввода, вывода, защиты, поиска и редактирования нужных данных.

Информационная база АС делится на машинную и внемашинную информационные базы. Первая представляет собой совокупность хранимых данных на машинных носителях, вторая – то же, но на документах, непосредственно читаемых человеком без применения средств вычислительной техники (справочные книги, таблицы нормативов и т. д.). Конечно, такое деление является достаточно условным и в последнее время наблюдается тенденция к уменьшению объема внемашинной информационной базы. Информационная база системы может тиражироваться отдельно как информационное средство или программно-технический комплекс (в зависимости от комплектности поставки).

В дальнейшем информационную базу системы мы будем называть просто базой данных. Проектирование базы данных – самостоятельная и серьезная задача проектирования АСОИУ, Более подробно она рассмотрена в разделе 2.

2. Этапы создания и функционирование АСОИУ

Создание и функционирование АСОИУ в совокупности составляет жизненный цикл системы, вплоть до ее полной замены или демонтажа. Под процессом создания АСОИУ понимается совокупность работ, начиная от формирования исходных требований к системе и до ввода в действие.

ГОСТ 34.601-90 “АС. Стадии создания” устанавливает следующие стадии создания, которые, в свою очередь, могут подразделяться на этапы.

• формирование требований к АС;

• разработка концепции АС;

• техническое задание;

• эскизный проект (стадия не обязательная);

• технический проект;

• рабочая документация;

• ввод в действие.

Первые две стадии могут быть объединены и включают работы по обследованию объекта автоматизации и обоснованию необходимости создания АС. Формируются требования пользователей к АС, проводится сравнительный анализ вариантов концепций построения АС и даются рекомендации по наиболее выгодному и перспективному варианту. Стадии оформляются отчетами о проведенных работах. Названия остальных стадий соответствует типам разрабатываемой документации. Более подробно состав и содержание документов по стадиям обсуждается в разделе 4. Основные работы по изготовлению нестандартного оборудования, монтажу технических средств, изготовлению программного и информационного обеспечения, автономной и комплексной отладке компонентов системы и системы в целом ведутся на стадии рабочей документации.

Одновременно ведется подготовка персонала и будущих пользователей системы, разрабатываются программа и методика испытаний.

Ввод в действие подразумевает проведение приемочных испытаний и сдачу системы в эксплуатацию. Для сложных систем вводится понятие опытной эксплуатации в течение определенного периода с тщательной регистрацией всех замечаний и их устранением и в последующем с повторным проведением приемочных испытаний.

Во время эксплуатации системы (функционирования) со стороны разработчика системы ведется сопровождение АС. Последнее представляет собой деятельность по оказанию услуг, необходимых для обеспечения устойчивого функционирования или развития АС.

Сложные АСОИУ могут вводиться в действие очередями. Очередь АС – часть АС, для которой в техническом задании на создание системы в целом установлены отдельные сроки ввода и набор реализуемых функций.

4. Элементы технического, программного и информационного

обеспечения АСОИУ

Для систем, активно взаимодействующих с технологическими объектами управления или объектами исследования (испытания), например, АСУТП, АСНИ и др., в составе технического обеспечения выделяется устройство связи с объектом (УСО). УСО (data acquisition and control system, DACS) – устройство, предназначенное для ввода сигналов с объекта в АС и вывода сигналов на объект.В большинстве случаев УСО собирается из стандартных отдельно аттестуемых элементов, однако, может включать и нестандартную часть, специально разрабатываемую в рамках данной системы. Основными элементами УСО являются измерительные каналы и каналы выдачи управляющих воздействий, часто включающих в себя датчиковую аппаратуру, усилители, коммутаторы, аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи, микропроцессорные устройства управления и первичной обработки информации в реальном масштабе времени.

Программное обеспечение АСОИУ делится на общее и специальное (прикладное). Общее программное обеспечение, иногда называемое общесистемным, представляет собой совокупность программных средств, разработанных вне связи с созданием данной системы и предназначенных для организации вычислительного процесса и решения часто встречающихся задач обработки информации. Прежде всего, это автономные и сетевые операционные системы и системы управления базами данных (СУБД). Специальное программное обеспечение – это совокупность программ, разработанных при создании данной системы, часто называемых приложениями.

АСОИУ и ее компоненты работают с информацией различного вида.

Входная информация АС (AS input information) – информация, поступающая в АС в виде документов, сообщений, данных, сигналов, необходимых для выполнения функций АС.

Выходная информация АС (AS output information) – информация, получаемая в результате выполнения функций АС и выдаваемая на объект ее деятельности, пользователю и в другие системы.

Оперативная информация АС (AS rapid information) – информация, отражающая на данный момент времени состояние объекта, на который направлена деятельность АС.

Нормативно-справочная информация АС (AS normative-reference information) – информация, заимствованная из нормативных документов и справочников и используемая при функционировании АС.

Дополнительные сведения об элементах видов обеспечения АСОИУ приведены в разделе 4.