Preview

Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики

Расширенный поиск

Язык спецификации взаимодействия автоматных объектов

https://doi.org/10.17586/2226-1494-2024-24-6-1035-1043

Аннотация

Введение. Автоматное программирование — парадигма программирования, успешно применяемая при разработке реагирующих систем, распределенных систем управления и различных ответственных приложений, где критически важна возможность верификации соответствия реальной системы ее модели, заданной в виде спецификаций. Традиционное тестирование таких систем может быть затруднено, поэтому требуются более совершенные средства верификации для повышения степени доверия к надежности реальной системы. Предложенный ранее язык спецификации кооперативного взаимодействия автоматных объектов (Cooperative Interaction of Automata Objects, CIAO) был успешно применен для разработки нескольких реагирующих систем. Однако он также выявил ряд недостатков, которые устранены в CIAO v.3.

Метод. Новая версия языка разработана с целью автоматической верификации автоматных программ по формальным спецификациям определенного класса систем реального времени. CIAO v.3 содержит три нововведения в отличие от предшествующих версий. Во-первых, явное разграничение автоматных классов и автоматных объектов как экземпляров этих классов. Во-вторых, спецификация связывания автоматных объектов через интерфейсы с помощью схемы связей. В-третьих, описание семантики поведения системы взаимодействующих автоматных объектов с помощью семантического графа.

Основные результаты. В работе представлены основные концепции новой версии языка, приведены абстрактный синтаксис, операционная семантика и метамодель.

Обсуждение. CIAO v.3 позволяет естественным образом включить в парадигму автоматного программирования почти все преимущества объектно-ориентированного программирования. Подключение автоматных объектов через соответствующие интерфейсы произвольным образом отражает схема связей. Семантический граф, описывающий семантику поведения автоматной программы, используется для реализации автоматической верификации относительно некоторых формальных спецификаций.

Об авторах

Ф. А. Новиков
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Россия

Новиков Федор Александрович - доктор технических наук, старший научный  сотрудник, профессор,

Санкт-Петербург, 195251



И. В. Афанасьева
Специальная астрофизическая обсерватория РАН
Россия

Афанасьева Ирина Викторовна - кандидат технических наук, заведующий лабораторией,

Карачаево-Черкесская Республика, Зеленчукский р-н, пос. Нижний Архыз, 369167



Л. Н. Федорченко
Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр РАН
Россия

Федорченко Людмила Николаевна - кандидат технических наук, старший научный сотрудник,

Санкт-Петербург, 199178



Т. А. Харисова
Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН
Россия

Таисия Анваровна Харисова - инженер,

Санкт-Петербург, 194021



Список литературы

1. Шалыто А.А. Программная реализация управляющих автоматов // Судостроительная промышленность. Сер. Автоматика и телемеханика. 1991. № 13. С. 41–42.

2. Harel D. Statecharts: a visual formalism for complex systems // Science of Computer Programming. 1987. V. 8. N 3. P. 231–274. https://doi.org/10.1016/0167-6423(87)90035-9

3. Harel D., Pnueli A. On the development of reactive systems // Logics and Models of Concurrent Systems. Berlin, Heidelberg: Springer, 1985. P. 477–498. https://doi.org/10.1007/978-3-642-82453-1_17

4. Harel D., Feldman Y.A. Algorithmics: The Spirit of Computing. London: Pearson Education, 2004. 513 p. https://doi.org/10.1007/978-3-642-27266-0

5. Шалыто А.А. Switch-технология. Алгоритмизация и программирование задач логического управления. СПб.: Наука, 1998. 617 с.

6. Поликарпова Н.И., Шалыто А.А. Автоматное программирование. СПб.: Питер, 2011. 176 с.

7. Шалыто А.А. Парадигма автоматного программирования // Научно-технический вестник Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики. 2008. № 53. С. 3–23.

8. Новиков Ф.А., Афанасьева И.В. Кооперативное взаимодействие автоматных объектов // Информационно-управляющие системы. 2016. № 6. С. 50–63. https://doi.org/10.15217/issn1684-8853.2016.6.50

9. Afanasieva I.V. Data acquisition and control system for highperformance large-area CCD systems // Astrophysical Bulletin. 2015. V. 70. N 2. P. 232–237. https://doi.org/10.1134/S1990341315020108

10. Levonevskiy D., Novikov F., Fedorchenko L., Afanasieva I. Verification of Internet protocol properties using cooperating automaton objects // Proc. of the 12th International Conference on Security of Information and Networks (SIN’19). 2019. P. 1–4. https://doi.org/10.1145/3357613.3357639

11. Афанасьева И.В., Новиков Ф.А., Федорченко Л.Н. Методика построения событийно-управляемых программных систем с использованием языка спецификации CIAO // Труды СПИИРАН. 2020. Т. 19. № 3. С. 481–514. https://doi.org/10.15622/sp.2020.19.3.1

12. Novikov F., Fedorchenko L., Vorobiev V., Fatkieva R., Levonevskiy D. Attribute-based approach of defining the secure behavior of automata objects // Proc. of the 10th International Conference on Security of Information and Networks (SIN’17). 2017. P. 67–72. https://doi.org/10.1145/3136825.3136887

13. Новиков Ф.А., Иванов Д.Ю. Моделирование на UML. Теория, практика, видеокурс. СПб.: Профессиональная литература, 2010. 640 с.

14. Afanasieva I.V., Novikov F.A., Fedorchenko L.N. Verification of event-driven software systems using the specification language of cooperating automata objects // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2023. Т. 23. № 4. С. 750–756. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2023-23-4-750-756

15. Rumbaugh J., Jacobson I., Booch G. The Unified Modeling Language Reference Manual / 2nd ed. Addison-Wesley Professional, 2010.

16. Hopcroft J.E., Motwani R., Ullman J.D. Introduction to Automata Theory, Languages, and Computation / 3rd ed. Boston: AddisonWesley, 2006. 535 p.

17. Meyer B. Object-Oriented Software Construction / 2nd ed. PrenticeHall, 1997. 1254 p.

18. Лавров С.С. Программирование. Математические основы, средства, теория. СПб.: БХВ-Петербург, 2001. 320 с.

19. Friedl J.E.F. Mastering Regular Expressions / 3rd ed. O’Reilly, 2006. 20. Новиков Ф.А., Тихонова У.Н. Автоматный метод определения проблемно-ориентированных языков. Ч. 3 // Информационно-управляющие системы. 2010. № 3. С. 29–37.

20. Fedorchenko L., Baranov S. Equivalent transformations and regularization in context-free grammars // Cybernetics and Information Technologies. 2015. V. 14. N 4. P. 29–44. https://doi.org/10.1515/cait-2014-0003

21. Новиков Ф.А., Афанасьева И.В., Федорченко Л.Н., Харисова Т.А. Применение условных регулярных выражений в задачах верификации управляющих автоматных программ // Сборник трудов XIV Всероссийского совещания по проблемам управления (ВСПУ-2024). М.: ИПУ РАН, 2024. С. 2960–2964.

22. Meyer B. Touch of Class: Learning to Program Well with Objects and Contracts. Berlin: Springer, 2009. 876 p. https://doi.org/10.1007/978-3-540-92145-5

23. Weisfeld M. The Object-Oriented Thought Process / 5th ed. AddisonWesley Professional, 2019.


Рецензия

Для цитирования:


Новиков Ф.А., Афанасьева И.В., Федорченко Л.Н., Харисова Т.А. Язык спецификации взаимодействия автоматных объектов. Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2024;24(6):1035-1043. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2024-24-6-1035-1043

For citation:


Novikov F.A., Afanasieva I.V., Fedorchenko L.N., Kharisova T.A. Specification language for automatа-based objects cooperation. Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics. 2024;24(6):1035-1043. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2024-24-6-1035-1043

Просмотров: 16


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2226-1494 (Print)
ISSN 2500-0373 (Online)