Черненький В.М. - Теоретические основы описания процессов функционирования дискретных систем, страница 4

Однако в ходе реализации процесса необходимо иметьвозможность последовательной развертки обобщенных операторов верхнихуровней в треки операторов нижних уровней вплоть до получения трековэлементарных операторов.Совокупность обобщенного оператора и связанных с ним параметровобразует блок. Какие параметры включаются в состав блока, зависит отпостановки задачи моделирования и заранее никак не регламентируется.На рисунке 18 приведен пример построения блока. На рисунке 18.апоказана операторно-параметрическая схема трека элементарных операторов.На этой схеме выполнено разбиение на два блока B 1 и B 2 .

Как видно изрисунка18.в, к блоку B 1 отнесены операторы h1 и h2 , а также параметрыb, c, e. К блоку B 2 относятся операторы h3 , h4 и параметры d, h, f (рисунок3118.г). Параметры a и g не принадлежат ни одному из блоков. Полученнаяблочная схема приведена на рисунке 18.б.adbIch1hh2gh3h4IfeБлок B1Блок B2а) операторно-параметрическая схемаgaB1IB2Iб) блочная схемаbIcdIH1hH2IeIfв)г)Рисунок 18. К понятию блокаЛюбой параметр по отношению к заданному блоку может бытьвнутренним, если включен в состав блока, либо внешним, если непринадлежит блоку. Так, параметр a - внешний по отношению к блоку B 1 .Внутренние параметры, в свою очередь, могут быть входными (параметр dблока B 2 ), рабочими (параметры h, fвыходными (параметр e блока B 1 ).блока B 2 и параметр b блока B 1 ) и32Врезультатеразбиенияоператорно-параметрическойсхемыипоследующей операции свертки в блоки, получим блочную схему (рисунок18.б).Таким образом, можно определить блок общего вида как структуру исвязанную с операторами структуры совокупность параметров.

Процесс вблокеначинаетразвиваться,когдавблокпоступаетинициатор.Принципиально будем различать два типа блоков: агрегат и процессор.Агрегат.Напрактике часто возникает необходимость описывать процессфункционированиянекотороймашиныпопреобразованиюзначенийпараметров в соответствие с заданным циклическим алгоритмом. Такойпроцесс можно описать с помощью блока общего вида, в которомсуществует один инициатор, а трек циклически замкнут. Блок, в которомразвивается один единственный циклический процесс, будем называтьагрегатом, или А-блоком.Будем в дальнейшем считать, что инициатор находится в агрегате поопределению, что избавляет нас от необходимости разработки процедур егодоставки в блок.

Таким образом, агрегат содержит единственный инициатор итрек элементарных операторов, замкнутый внутри блока. Поступление какихлибо внешних инициаторов в агрегат невозможно. Будем обозначать агрегатна схемах в виде (рисунок 19.а).Аа) агрегатПб) процессорРисунок 19. Обозначения блоковКв) контроллер33Обмен между агрегатом и другими блоками возможен исключительнопосредством параметров. Поскольку в агрегате развивается единственныйпроцесс, то не имеет смысла использовать в нем локальную среду иобъединенные операторы.Таким образом, агрегат представляет собой некоторую структуру,порождающую замкнутый трек, и включает единственный внутреннийинициатор, находящийся в блоке по определению.Процессор.Блок, предназначенный для генерации процессов, инициаторы которыхявляются внешними по отношению к блоку, называется процессором, или Пблоком.

Инициаторы, поступившие извне, сцепляются с блоком, порождаяпроцессы, и затем покидают его. Поскольку процессор генерирует множествоодновременно протекающих процессов, в нем используются исключительнообъединенные элементарные операторы, а инициаторы должны содержатьлокальные среды. Таким образом, процессор представляет собой описаниепроизвольной структуры, содержащей объединенные операторы. Процессыпорождаются в этом блоке лишь при поступлении в него извне инициаторов,содержащих локальные среды.

Из вышесказанного следует, что процессорпорождает параллельно протекающие во времени подобные процессы.Будем обозначать процессор на схемах в виде (рисунок 19.б).Контроллер.Рассмотрим вновь блок типа агрегат. Как было показано выше, он неимеет возможности взаимодействовать с внешними инициаторами. С тем,чтобыснятьэтоограничение,пассивизации и активизации.введемнадинициаторамиоперации34Операцияпассивизациипереводит инициаторвклассобычныхпараметров.Операция активизации, наоборот, обычный параметр переводит в классинициаторов.Если агрегат содержит операторы, выполняющие указанные операции, тотакой агрегат назовем контроллером, или К-блоком.

Контроллер, такимобразом,представляет собой агрегат,выполняющий операции надвнешними инициаторами в соответствии с собственным алгоритмомфункционирования.Операциинадинициаторамисутьоперациинадпроцессами. Таким образом, контроллер исполняет роль управляющего звенав некоторой блочной схеме. Будем обозначать контроллер на схемах как(рисунок 19.в).9. Конфликты на ресурсахПроцессы Zi в системе Q развиваются параллельно.

Это значит, что ониизменяют значения параметров системы в течение одного и того же интервалавремени. Достаточно типичны ситуации, когда по логике функционированиясистемы накладываются ограничения на изменение некоторых параметровнесколькимипроцессамиодновременновтечениезаданноголибообусловленного интервала времени.Совокупностьпараметровсистемы,наизменениекоторыхсформулированы некоторые ограничивающие условия, называется ресурсомR.

Таким образом, R Q. Если объект Оk изменяет параметры ресурса R, тоR Ok.Захват ресурса R процессом Z означает получение разрешения процессуZ изменять значения параметров qR.35Конфликт на ресурсе есть возникновение ситуации, когда тому илииному процессу отказано в захвате ресурса до момента выполнениянекоторого наперед заданного условия. Из определения ресурса следует, чтоконфликт на ресурсе возможен лишь для пересекающихся объектов. Такимобразом, необходимо добиться согласования процессов в этих объектах.Рассмотрим следующие способы разрешения конфликтных ситуаций.А. Синхронизация. Утверждение 4 предлагает наиболее универсальныйспособ построения согласованных процессов: разнесение во времени ихинтерваловопределения.повторяющиесяПриинтервалыэтомспособезадаютсявременизахватаресурсапериодическидлякаждогопретендующего на него процесса.

На рисунке 20 показан пример выделениятаких интервалов для случая конфликта трех процессов.It1IIt2IIIt3It4IIt5IIIt6It7IIt8IIIt9It 10t 11........TРисунок 20. Синхронизация процессовПроцесс Z1 может захватывать ресурс R лишь в интервалах (t1 ,t2 ), (t4 ,t5 ),(t7 ,t8 ) и т.д., процесс Z2 - в интервалах (t2 ,t3 ), (t5 ,t6 ), (t8 ,t9 ) и т.д., процесс Z3 в интервалах (t3 ,t4 ), (t6 ,t7 ), (t9 ,t10 ) и т.д. Захват ресурса возможен на периододногоинтервала.Этот способшироко используется,например,вэлектронике для синхронизации параллельных процессов, причем заданиевременныхинтерваловсинхросигналов.осуществляетсяОперационныеиспользуют этот метод, как базовый.системыпутемопределенияразделениявременисерий(СРВ)36Б.

Семафоры. Если условие захвата ресурса не ограничивает времяиспользования этого ресурса захватившим его процессом, то в этом случаеудобно использовать семафоры. Понятие семафора впервые было введено вработе [3]. Семафор есть простая логическая переменная, однозначносоответствующая ресурсу. Значение семафора ‘0’ означает, что ресурс можетбыть захвачен процессом, значение семафора ‘1’ блокирует захват ресурса.На рисунке 21 показан пример использования семафора С при захватересурса R двумя процессами Z1 и Z2 .Применение семафоров для управления захватом ресурсов широкоиспользуется в системах управления, в частности, в операционных системах .Развитие Z 1 вQ\RнетРазвитие Z 2 вQ\RнетC=0C=0дадаC:=1C:=1Развитие Z 1 в RРазвитие Z 2 в RC:=0C:=0Развитие Z 1 вQ\RРазвитие Z 2 вQ\R................................Рисунок 21.

Применение семафораВ. Контроллеры. Наиболее общий способ управления процессами призахвате ресурсов состоит в создании соответствующих К-блоков. Так, для37примера двух процессов может быть предложена следующая блочная схема(рисунок 22).ПReПI1faZ'1I1ПcZ''1КI2ПI2bZ'2ПdZ''2Рисунок 22. Применение К-блоков при разрешении конфликтов на RЗдесь первые П-блоки реализуют процессы Z1 ’ и Z2 ’ в пространстве Q\R;затем производится пассивизация инициаторов I1 и I2 , они переводятся впараметры a и b соответственно.

К-блок рассматривает ситуацию с входнымипараметрами в соответствие с собственным алгоритмом. Приняв решение озахвате ресурса каким-либо процессом, К-блок передает a или b в параметр eи активизирует его, отсылая в П-блок ресурса R. После завершения процессав R выдается сигнал в параметре f, в ответ на который К-блок передаетпараметр- инициатор в c либо d и активизирует его, отсылая на продолжениепроцесса Z1 ’’ либо Z2 ’’ в соответствующие П-блоки. Использование Кблоков является наиболее универсальным способом управления множествомпроцессов при захвате ресурсов.10. Схемы описаний функционирования системыПри описании функционирования системы обычно строится блочнаясхема,задающаямножествалогикупараллельновзаимодействия,существующихпересечения,процессов.уничтоженияРассмотреннаяв38настоящейглавеформализованнаямодельописания процессовдаетвозможность с единых позиций провести классификацию существующихподходов в этой области.Агрегативная схема.