Методика построения событийно-управляемых программных систем с использованием языка спецификации CIAO

Event-driven software systems, belonging to the class of systems with complex behavior in the scientific literature, are reactive systems, which react to the same input effect in different ways depending on their state and background. It is convenient to describe such systems using state-transition models utilizing special language tools, both graphical and textual. Methodology for automated development of systems with complex behavior using the designed CIAO language (Cooperative Interaction of Automata Objects), which allows formally specifying the required behavior based on an informal description of the reacting system, is presented. An informal description of a reacting system can be provided verbally in a natural language or in another way adopted in a specific domain. Further, according to this specification in the CIAO language, a software system for interacting automata in the C++ programming language is generated with a special system. The generated program implements a behavior guaranteed to correspond to a given specification and original informal description. CIAO provides both graphical and textual notation. Graphic notation is based on an extended notation of state machine diagrams and component diagrams of the unified modeling language UML, which are well established in describing the behavior of event-driven systems. The text syntax of the CIAO language is described by context-free grammar in regular form. Automatically generated C++ code allows using of both library and any external functions written manually. At the same time, the evident correspondence of the formal specification and the generated code is preserved on conditions that the external functions conform to their specifications. As an example, an original solution to D. Knut's problem of a responsive elevator control system is proposed. The effectiveness of the proposed methodology is demonstrated, since the automaton-converter generating the C++ code is presented as a responsive system, is specified in the CIAO language and implemented by the bootstrapping. The proposed methodology is compared with other well-known formal methods for describing systems with complex behavior.Событийно-управляемые программные системы в научной литературе относят к классу систем со сложным поведением, называемых реагирующими системами (reactive systems), то есть систем, которые на одно и то же входное воздействие реагируют по-разному в зависимости от своего состояния и предыстории. Такие системы удобно описывать с помощью автоматных моделей с использованием специальных языковых средств – как графических, так и текстовых. Представлена методика автоматизированного построения систем со сложным поведением с использованием разработанного авторами языка CIAO (Cooperative Interaction of Automata Objects), который позволяет на основе неформального описания реагирующей системы формально специфицировать требуемое поведение. Описание реагирующей системы может быть задано словесно на естественном языке или иным способом, принятым в конкретной предметной области. Далее по этой спецификации на языке CIAO специальным преобразователем генерируется программная система взаимодействующих автоматов на языке программирования С++. Сгенерированная программа реализует поведение, гарантированно соответствующее заданной спецификации и исходному неформальному описанию. Для языка CIAO предусмотрена как графическая, так и текстовая нотация. Графическая нотация основана на расширенной нотации диаграмм автомата и диаграмм компонентов унифицированного языка моделирования UML, которые хорошо зарекомендовали себя в описании поведения управляемых событиями систем. Текстовый синтаксис языка CIAO описан контекстно-свободной грамматикой в регулярной форме. Автоматически генерируемый код на языке С++ допускает использование как библиотечных, так и любых внешних функций, написанных вручную. При этом доказательное соответствие формальной спецификации и сгенерированного кода сохраняется при условии соответствия внешних функций своим спецификациям. В качестве примера предложено оригинальное решение задачи Д. Кнута о реагирующей системе управления лифтом. Продемонстрирована действенность предлагаемой методики, поскольку сам автомат-преобразователь, генерирующий код на С++, представлен как реагирующая система, специфицирован на языке CIAO и реализован методом раскрутки. Проведено сравнение предлагаемой методики с другими известными формальными методами описания систем со сложным поведением

Методика построения событийно-управляемых программных систем с использованием языка спецификации CIAO

Событийно-управляемые программные системы в научной литературе относят к классу систем со сложным поведением, называемых реагирующими системами (reactive systems), то есть систем, которые на одно и то же входное воздействие реагируют по-разному в зависимости от своего состояния и предыстории. Такие системы удобно описывать с помощью автоматных моделей с использованием специальных языковых средств – как графических, так и текстовых. Представлена методика автоматизированного построения систем со сложным поведением с использованием разработанного авторами языка CIAO (Cooperative Interaction of Automata Objects), который позволяет на основе неформального описания реагирующей системы формально специфицировать требуемое поведение. Описание реагирующей системы может быть задано словесно на естественном языке или иным способом, принятым в конкретной предметной области. Далее по этой спецификации на языке CIAO специальным преобразователем генерируется программная система взаимодействующих автоматов на языке программирования С++. Сгенерированная программа реализует поведение, гарантированно соответствующее заданной спецификации и исходному неформальному описанию. Для языка CIAO предусмотрена как графическая, так и текстовая нотация. Графическая нотация основана на расширенной нотации диаграмм автомата и диаграмм компонентов унифицированного языка моделирования UML, которые хорошо зарекомендовали себя в описании поведения управляемых событиями систем. Текстовый синтаксис языка CIAO описан контекстно-свободной грамматикой в регулярной форме. Автоматически генерируемый код на языке С++ допускает использование как библиотечных, так и любых внешних функций, написанных вручную. При этом доказательное соответствие формальной спецификации и сгенерированного кода сохраняется при условии соответствия внешних функций своим спецификациям. В качестве примера предложено оригинальное решение задачи Д. Кнута о реагирующей системе управления лифтом. Продемонстрирована действенность предлагаемой методики, поскольку сам автомат-преобразователь, генерирующий код на С++, представлен как реагирующая система, специфицирован на языке CIAO и реализован методом раскрутки. Проведено сравнение предлагаемой методики с другими известными формальными методами описания систем со сложным поведением