Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

VÉGES AUTOMATA ALAPÚ TERVEZÉSI MODELL Németh Gábor.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "VÉGES AUTOMATA ALAPÚ TERVEZÉSI MODELL Németh Gábor."— Előadás másolata:

1 VÉGES AUTOMATA ALAPÚ TERVEZÉSI MODELL Németh Gábor

2 2001Németh Gábor: Számítógép architektúrák 2 MODELL ALAPÚ TERVEZÉS A rendszert általában egy VÉGES ÁLLAPOTÚ AUTOMATÁval írjuk le.  Az állapotátmeneteket eredményező események a környezetből a portokon keresztül érkező üzenetek. Az elosztott rendszer konkurrens működését nagyon jól lehet kezelni ezzel a modellel. Közvetlen módszerek léteznek a megvalósításra.

3 2001Németh Gábor: Számítógép architektúrák 3 MODELL ALAPÚ TERVEZÉS - 2  Nagy rendszerek esetén az állapotok száma kezelhetetlenül nagy lesz.  A megoldás helyességének bizonyítása nehéz, nincs rá közvetlen módszer.  A finomítási lépések (amikor a rendszert egymással kommunikáló alrendszerekre bontjuk fel) a tervezőt általában meghatározott megvalósítások felé kényszerítik.

4 2001Németh Gábor: Számítógép architektúrák 4 MODELL ALAPÚ TERVEZÉS - 3 PÉLDA:Tervezzünk egy tantárgyra jelentkezett hallgatókat nyilvántartó és félévüket elismerő rendszert. (MEGJEGYZÉS: A véges automata alapú módszer lényeges sajátosságainak kiemelésére a példában nincs szükség lépésenkénti finomításra, a formális specifikáció már magát a megvalósítást adja.)

5 2001Németh Gábor: Számítógép architektúrák 5 MODELL ALAPÚ TERVEZÉS - 4 ELŐFELTEVÉSEK: 1.A hallgatóknak egyedi neve van. (Tipikus példája a környezetből és az önkényes tervezői döntésből együttesen származó előfeltevésnek.) 2.Egyetlen beviteli terminál van a rendszerben. (Akár környezetből származó, akár önkényes tervezői döntésből származó előfeltevés lehet.) 3.Csak a beiratkozott hallgatók látogathatják a tantárgyat. 4.Nem lép fel meghibásodás a rendszerben. (Önkényes tervezői döntés a feladat egyszerűsítésére.)

6 2001Németh Gábor: Számítógép architektúrák 6 MODELL ALAPÚ TERVEZÉS - 5 SPECIFIKÁCIÓK: 1.STUDENTS/*állapot specifikálása*/ done, notdone: set of NAME done  notdone =  /*korlátozás*/  Az állapot specifikáció korlátozását a rendszer bármilyen műveletsorozata végrehajtásának eredményeként adódó új állapotnak is teljesítenie kell.

7 2001Németh Gábor: Számítógép architektúrák 7 MODELL ALAPÚ TERVEZÉS ENROLL/*művelet specifikálása*/ STUDENTS/*jelenlegi állapot*/ STUDENTS’/*új állapot*/ nm: NAME nm  done  notdone/*a művelet saját kiegészítő korlátozása*/ done’ := done/*állapotátmenet*/ notdone’ := notdone  {nm} /*állapotátmenet*/  A done  notdone =  korlátozásnak teljesülnie kell a művelet végrehajtása előtt és a done’  notdone’ =  korlátozásnak teljesülnie kell a művelet végrehajtása után, azaz az állapotok korlátozásait örököljük.

8 2001Németh Gábor: Számítógép architektúrák 8 MODELL ALAPÚ TERVEZÉS COMPLETE STUDENTS STUDENTS’ nm: NAME nm  notdone done’ := done  {nm} notdone’ := notdone - {nm} 4.REPORT STUDENTS STUDENTS’ result’: set of NAME result’ = done’ := done notdone’ := notdone

9 2001Németh Gábor: Számítógép architektúrák 9 MODELL ALAPÚ TERVEZÉS - 8 A végesállapotú automata működése implikálja, hogy egy kezdeti állapotot kell definiálni. A kezdeti állapotnak is ki kell elégítenie az általános done  notdone =  korlátozást. 5.STUDENTS init STUDENTS done :=  notdone :=  ÉS HA KIKAPCSOLJUK A TÁPFESZÜLTSÉGET?! SAJNOS A MODELL NEM TUDJA KEZELNI A TÁROLÁST/BETÖLTÉST.

10 2001Németh Gábor: Számítógép architektúrák 10 MODELL ALAPÚ TERVEZÉS - 9 SPECIFIKÁCIÓ ELLENŐRZÉSE: MEGVALÓSÍTHATÓSÁG  Egy specifikáció akkor és csak akkor valósítható meg, ha 1.a kezdeti állapot feltételei teljesíthetőek, és 2.minden, az előfeltételeknek és a saját korlátozásaiknak megfelelően végrehajtott utasítás megengedett állapotot eredményez.

11 2001Németh Gábor: Számítógép architektúrák 11 MODELL ALAPÚ TERVEZÉS - 10 A példában a kezdeti feltétel STUDENTS init STUDENTS done :=  notdone :=  a done =  és notdone =  választással nyilvánvalóan teljesíti az érvényes állapot done  notdone =  feltételét.

12 2001Németh Gábor: Számítógép architektúrák 12 MODELL ALAPÚ TERVEZÉS - 11 A megvalósíthatóság 2. feltételét ellenőrizzük pl. az ENROLL művelet esetén (a művelet akkor érvényes, ha végrehajtásakor teljesítjük saját egyedi korlátozását is [nm  done  notdone]): [(done  notdone =  )  (nm  done  notdone)]  done  (notdone  {nm}) =    (done’, notdone’): [(done’ = done)  (notdone’ = notdone  {nm})  (done’  notdone’ =  )] 

13 2001Németh Gábor: Számítógép architektúrák 13 MODELL ALAPÚ TERVEZÉS - 12 Egy jó rendszer specifikációjának ELÉRHETŐnek kell lennie.  A specifikáció elérhető, ha minden legális állapotot bármelyik legális állapotból el lehet érni legális műveletek valamilyen véges sorozatával.  Nem elérhető specifikáció esetén valamilyen hiba vagy nem megengedett művelet olyan állapotba viheti a rendszert, mely a legális műveletekkel nem érhető el.  A rendszer csak hidegindítással vihető vissza a helyes működésbe.

14 2001Németh Gábor: Számítógép architektúrák 14 MODELL ALAPÚ TERVEZÉS - 13 A végesállapotú gépet a következőképpen jellemezhetjük: x(n+1) = Gx(n) + Hu(n) ahol x(n) az n. állapot, u(n) az n. bemenet és G és H a vonatkozó átmeneti függvények. Az egyszerűség kedvéért tekintsünk csak időinvariáns rendszereket (sem meghibásodás, sem konfiguráció módosítás nem történik). Kissé más formában: x(n+1) = G[x(n) + Fu(n)] ahol G k  k nemszinguláris mátrix és F k  m mátrix.

15 2001Németh Gábor: Számítógép architektúrák 15 MODELL ALAPÚ TERVEZÉS - 14 A cél állapot legyen az állapottér origója (mindig ide transzformálható). n = 0-ból indulva: x(1) = G[x(0) + Fu(0)] x(1) = 0 választással meghatározhatók azon x(0) kiinduló állapotok, melyekből a rendszer egy lépésben a kívánt állapotba vihető: 0 = G[x(0) + Fu(0)] Mivel G nemszinguláris mátrix: x(0) = -Fu(0)

16 2001Németh Gábor: Számítógép architektúrák 16 MODELL ALAPÚ TERVEZÉS - 15 Hasonlóan, x(2) = 0 választással meghatározhatók azon x(0) kiinduló állapotok, melyekből a rendszer két lépésben a kívánt állapotba vihető: x(2) = G[x(1) + Fu(1)] = G[G{x(0) + Fu(0)} + Fu(1)] = G 2 x(0) + G 2 Fu(0) + GFu(1) = 0 Ebből: x(0) = -Fu(0) - G -1 Fu(1) k lépésben a rendszer a következő kiinduló állapotból vihető a kívánt állapotba: x(0) = -Fu(0) - G -1 Fu(1) - … - G -(k-1) Fu(k-1)

17 2001Németh Gábor: Számítógép architektúrák 17 MODELL ALAPÚ TERVEZÉS - 16 Ha -F, -G -1 F, …, -G -(k-1) F lineárisan függetlenek, akkor bármilyen x(0) előállítható lineáris kombinációjukból.  A specifikáció elérhető, ha  P = [F | GF | … | G k-1 F] mátrix rangja k. A részrendszerek elérhetősége nem garantálja a teljes rendszer elérhetőségét! A fejlesztéshez megfelelő eszközök állnak rendelkezésre.


Letölteni ppt "VÉGES AUTOMATA ALAPÚ TERVEZÉSI MODELL Németh Gábor."

Hasonló előadás


Google Hirdetések