Динамики систем

Модель взаимодействия объектов

Модель взаимодействия объектов (МВО) обеспечивает краткое графическое изложение событий взаимодействия между моделями состояний и внешними сущностями, такими как операторы, физические устройства и объекты в других подсистемах. Каждая модель состояний представляется на МВО выровненным овалом, обозначенным именем модели состояний. Каждая внешняя сущность, которая может порождать или принимать события, изображается прямоугольником, известным как терминатор. Событие, порожденное одной моделью состояний или внешней сущностью и принимаемое другой, обозначено стрелкой от порождающей компоненты к приемнику. Стрелка аннотируется меткой события, значением и (необязательно) данными события. Пример МВО (модель взаимодействия объектов для микроволновой печи: открывание двери и включение лампочки) показан на рис. 5.7.

Хотя МВО может быть построена непосредственно из модели состояний, считается, что проще работать со списком событий, извлекая все отдельные записи, у которых источник и предназначение события различны.

Рис. 5.7

Иерархическое представление объектов

Модели состояний некоторых элементов системы имеют такие качества, как интеллект, контекст и цель. Другие, наоборот, имеют послушный характер, совместимый с их ограниченной осведомленностью о системе как о едином целом.

В большой модели эту схему рассматривают последовательно. Объекты с большим интеллектом и целью делегируют работу менее интеллектуальным объектам и координируют их жизненные циклы по мере того, как выполняется работа.

По соглашению МВО планируется с наиболее хорошо осведомленными и мощными объектами, расположенными вверху страницы, и с менее осведомленными объектами, находящимися ниже. Это обеспечивает приблизительное иерархическое представление объектов, не противоречащее линиям поведения взаимодействия событий, требуемым системой.

1. Самый низкий уровень. На самом низком уровне мы помещаем объекты с ограниченным знанием о цели системы. Эти объекты просто покорно реагируют на события. Объекты на самом низком уровне соответствуют исполнителям в терминологии проектирования. В системах реального времени такие объекты служат для того, чтобы делать невидимыми подробности сигнального интерфейса для аппаратных средств.

2. Самый высокий уровень. На самом высоком уровне мы помещаем объекты, которые содержат в себе назначение и цель системы. Эти объекты порождают события, проводящие объекты более низкого уровня через их жизненные циклы, и получают события снизу, когда экземпляр более низкого уровня достиг определенного состояния. Объекты на самом высоком уровне соответствуют воздействующим объектам в терминологии объектно-ориентированного проектирования.

3. Средние уровни. Средние уровни МВО составляются из объектов, имеющих отношение к подпроцессам, взаимодействию людей или оборудования, полезным конфигурациям более низких объектов и ролям объектов. Объекты среднего уровня иногда рассматриваются как посредники, поскольку они действуют под влиянием других объектов: когда объект среднего уровня принимает событие сверху, он обычно порождает событие для других объектов ниже его.

Схемы взаимодействий

Несмотря на то, что любой компонент на МВО может в принципе взаимодействовать с любым другим компонентом, наблюдают лишь небольшое количество схем взаимодействий. Для того, чтобы описать эти схемы, нам необходимо сначала видеть различия между типами событий.

Типы событий:

1. Внешнее событие – это событие, которое порождается внешней сущностью (терминатором) и принимается моделью состояний в системе. Существует два вида внешних событий.

2. Незапрашиваемое событие – внешнее событие, которое не было вызвано некоторым предыдущим действием системы.

3. Запрашиваемое событие – внешнее событие, которое порождено в ответ на какую-то предыдущую деятельность системы.

4. Внутреннее событие – это событие, которое порождается моделью состояний внутри системы.

В схеме верхнего управления объект верхнего уровня принимает незапрашиваемое событие от операторов (или подобных интеллектуальных внешних объектов), чтобы инициализировать значимые воздействия для системы как единого целого. Пока процесс продолжается, объекты как верхнего, так и среднего уровней могут запрашивать у оператора дополнительную информацию. В этом случае объекты верхнего и среднего уровней будут принимать запрашиваемые события, которые позволят им продолжать работу.

Если незапрашиваемое событие направлено на объект нижнего уровня, принимающий объект обычно имеет достаточный контекст, для того чтобы определить соответствующую реакцию. Вероятно, объект нижнего уровня добавит некоторую информацию к данным пришедшего события и создаст внутреннее событие для объекта(ов) более высокого уровня(ей). Это будет продолжаться до тех пор, пока не будет достигнут объект с достаточными знаниями и контекстом. В этой точке может быть определено, что необходимо выполнить для того, чтобы система реагировала соответствующим образом. Затем принимающий объект будет делегировать работу вниз.

Каналы управления

Канал управления– последовательность действий и событий, которые происходят в ответ на поступление некоторого незапрашиваемого события, когда система пребывает в определенном состоянии. Канал управления – важная для аналитика концептуальная сущность, которая описывает, что делается в системе, если незапрашиваемое событие происходит, когда она находится в определенном состоянии.

Канал управления может включать в себя деятельность, выходящую за рамки системы: в каком-то месте канала событие может порождаться для терминатора, вынуждая его выполнять некоторую внешнюю деятельность. Если терминатор реагирует на запрашиваемое событие, то это событие, а также внешнюю деятельность, считают частью канала управления.

Если действие вдоль канала управления порождает больше, чем одно событие, канал управления расчленяется так, что две или более ветви того же самого канала управления активны в одно и то же время.

Каждая ветвь канала управления, в конечном счете, завершается. Это может произойти одним из трех способов:

1. Достигнуто действие, которое не порождает никаких событий, тогда ветвь завершается этим действием.

2. Достигнуто действие, которое порождает событие для терминатора, и он не реагирует на запрашиваемое событие. В этом случае деятельность завершается вне пределов системы.

3. Достигнуто действие, которое порождает событие для освобождения управляемых ресурсов. Тогда ветвь завершается этим действием. Последующая деятельность теперь может происходить по другому каналу управления, что задерживалось ожиданием доступности управляемых ресурсов.

Схема канала управления – графическое представление последовательности событий и состояний, занимаемых экземплярами, которые участвуют в некотором канале управления. Каждый экземпляр появляется отдельно как строка состояний, которую он занимает в то время, пока канал эволюционирует. Состояния, занимаемые отдельными экземплярами, соединяются стрелками, каждая обозначается событием, вызывающим переход к следующему состоянию. Если экземпляр порождает событие для другого конечного автомата и это событие вызывает переход, стрелка рисуется от состояния, которое создало событие, к переходу принимающего экземпляра. Диаграмма планируется вдоль относительной оси времени с состояниями, помещенными на диаграмме в том порядке (сверху донизу), в котором они достигаются.

Схема канала управления может использоваться для анализа времени, требуемого системе, чтобы отреагировать на незапрашиваемое событие. Определим некоторые термины:

1. Время, на протяжении которого экземпляр занимает состояние, составляется из времени действия и времени задержки.

2. Время действия – это время, требуемое для выполнения действия.

3. Время задержки – это время, на протяжении которого экземпляр остается в этом состоянии после завершения действия.

4. Время задержки иногда может быть полностью определено экземпляром и состоянием, в качестве альтернативы время задержки может определяться взаимодействиями между конечными автоматами.

Для описания времени каналов управления на схеме:

1) аннотируют каждое состояние его времени действия;

2) если время задержки состояния определяется исключительно экземпляром и состоянием, аннотируют переход из этого состояния со свойственным временем задержки;

3) если время задержки состояния определяется взаимодействиями между конечными автоматами, символ конденсатора помещается на переходе из этого состояния.

Схема канала управления наиболее полезна как инструмент для понимания взаимодействий между небольшим количеством экземпляров. Однако если количество экземпляров возрастает, достижение понятного расположения схемы сильно затрудняется. Кроме того, схема оказывается неконтролируемо большой. Альтернативным подходом для понимания канала управления является имитирование: метод, который выполняет взаимодействия конечного автомата скорее во времени, чем в пространстве.

Имитирование

Чтобы определить, каким образом система как единое целое соответственно реагирует на незапрашиваемое событие, можно отслеживать канал управления с помощью имитирования. Требуется стратегия, состоящая из трех шагов:

1) установить начальное состояние системы;

2) принять незапрашиваемое внешнее событие и выполнить канал управления, чтобы увидеть, что происходит;

3) оценить конечный результат, если он корректен.

Законченное состояние системы задается значениями всех атрибутов всех экземпляров в системе. С целью рассмотрения некоторого канала управления мы должны установить значения для тех атрибутов, которые воздействуют на развитие канала. Такие атрибуты бывают двух типов: атрибуты текущего состояния (определяют, какое действие выполняется, когда событие направлено к конечному автомату) и определяющие атрибуты.

Определение. Логика действия может быть такой, что события, порождаемые этим действием, зависят от значений атрибутов, отличных от атрибута текущего состояния. Такие атрибуты известны как определяющие, поскольку они определяют, как развивается канал управления, когда он проходит через действие.

С помощью систематической процедуры требуемые величины атрибутов устанавливают следующим образом:

1. Используя МВО и модели состояний, без соблюдения формальностей намечают канал управления для определения того, какие модели состояний необходимо рассмотреть и сколько требуется различных экземпляров каждого объекта. Выбирают идентификаторы для требуемых экземпляров и устанавливают значения для атрибутов текущего состояния.

2. Анализируют каждую модель состояний, рассматриваемую в канале управления для нахождения всех определяющих атрибутов. Устанавливают значения для определяющих атрибутов.

3. Выясняют, каким образом получен каждый определяющий атрибут. Если он вычисляется моделями состояния, рассматриваемыми в канале управления, устанавливают величины для всех атрибутов, которые участвуют в вычислении.

4. Проверяют, не противоречат ли выбранные значения атрибутов одно другому.

Результаты имитирования представляются:

1) конечным значением всех атрибутов текущего состояния;

2) конечным значением всех определяющих атрибутов (включая атрибуты, которые участвуют в вычислении определяющих атрибутов);

3) последовательностью событий, которые были направлены к каждому терминатору.

Необходимо оценить результаты и убедиться, что все значения атрибутов не противоречат одно другому и создана система с желаемой ответной реакцией как следствием принятого первоначального незапрашиваемого события.

Таким образом, изложенные принципы объектно-ориентированного анализа применяются для информационного моделирования информационно-управляющих систем.

Дата добавления: 2014-12-29