Моделирование систем реального времени

Системы реального времени должны реагировать на события, происходящие через нерегулярные интервалы времени. Такие события (или входные сигналы) часто приводят к переходу системы из одного состояния в другое. Поэтому одним из способов описания систем реального времени может быть модель конечного автомата и соответствующая диаграмма состояний, рассмотренные в главе 7.

В модели конечного автомата в каждый момент времени система находится в одном из своих состояний. Получив входной сигнал, она переходит в другое состояние. Например, система управления клапаном может перейти из состояния "Клапан открыт" в состояние "Клапан закрыт" после получения определенной команды оператора (входной сигнал).

Описанный выше подход к моделированию системы я проиллюстрирую на рассмотренном в главе 7 примере микроволновой печи. На рис. 13.3 показана модель конечного автомата для обычной микроволновой печи, оборудованной кнопками включения питания, таймера и запуска системы. Состояния системы обозначены скругленными прямоугольниками, входные сигналы, вызывающие переход системы из одного состояния в другое, показаны стрелками. На диаграмме показаны все состояния печи, также названы действия исполнительных механизмов системы или действия по выводу информации.

Просматривать последовательность работы системы нужно слева направо. В начальном состоянии Ожидание, пользователь может выбрать режим полной или половинной мощности. Следующее состояние наступает при нажатии на кнопку таймера и установке времени работы печи. Если дверь печи закрыта, система переходит в состояние Действие. В этом состоянии идет процесс приготовления пищи, после завершения которого печь возвращается в состояние Ожидание.

Модели конечного автомата – хороший способ представления структуры систем реального времени. Поэтому такие модели являются неотъемлемой частью методов проектирования систем реального времени [338]. Метод Харела (Harel) [115], базирующийся на диаграммах состояний, направлен на решение проблемы внутренней сложности моделей конечного автомата. Диаграмма состояний структурирует модели таким образом, что группы состояния можно было бы рассматривать как единые сущности. Кроме того, с помощью диаграмм состояний параллельные системы можно представить в виде модели состояний. Модели состояний поддерживаются также UML [304, 30*]. В этой книге я также использую систему нотации, принятую в UML.

Рис. 13.3. Модель конечного автомата для микроволновой печи