Устройство трансляции временных законов управления

Авторы патента:

Полезная модель относится к области обработки информации с помощью электронно-вычислительных устройств, в частности, лексическому, семантическому и синтаксическому анализу формальных языков и генерации кода, а также к области систем управления специального назначения, в частности, в области ракетно-космической техники. Смысл подобных моделей заключается в реализации концепции синтаксически-ориентированной обработки предложений входного языка, близкого к пониманию человеком, и преобразования их в предложения некоторого другого, исполняемого машинного языка, предназначенного для задания программ работы цифровых систем управления.

Техническим результатом полезной модели является снижение сроков разработки программного обеспечения, за счет внедрения возможности трансляции временных законов управления, описанных в исходных данных, в процедурный язык Си, что позволяет ускорить процесс преобразования требований на функционирование системы управления в временные законы управления.

Устройство трансляции временных законов управления состоит из блока структуризации входных данных, блока контроля диапазона входных параметров, блока формирования структуры управляющего алгоритма, блока формирования текстов на языке Си, блока компиляции текстов на языке Си в исполняемый код для ЦВУ СУ, центрального процессора, интерфейса ввода формальных выражений, устройства диагностирования работы, запоминающего устройства, выходного адаптера интерфейса, цифрового вычислительного устройства системы управления и дополнительно содержит блок выделения структурно-значимых единиц временных законов управления и блок распознавания структуры входных цепочек временных законов управления.

Известна следующая промышленная модель, описанная в А. Ахо, Р. Сети, Дж. Ульман «Компиляторы: принципы, технологии и инструменты». 2-е изд. Издательский дом «Вильяме», 2003 г., 768 стр., которая обеспечивает процесс преобразования формальных правил в операторы машинного языка. Основанная на данной концепции полезная модель (патент RU 129277 G06F 9/45 29.01.2013), является наиболее близким аналогом к заявленному устройству и выбрана в качестве прототипа.

Известный прототип обеспечивает преобразование логических законов управления, записанных в простом формализованном текстовом виде на языке ADL, описанном в Дудин Н.В., Каспарович Э.П., Бубенщиков А.И. Технология автоматно-ориентированного программирования//«Вестник Концерна ПВО Алмаз-Антей» вып.2, 2012 г., ориентированном на представление систем логических уравнений, в текст программ на языке Си, а также выполнение заданного закона управления в цифровой вычислительной системе, входящей в аппаратуру системы управления.

Недостатком известного прототипа является отсутствие возможности задания временных законов управления, с помощью которых описывается поведение системы управления в области ракетно-космической техники, наряду с логическими законами управления.

Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является устранение указанного недостатка, за счет внедрения возможности трансляции временных законов управления, заданных в текстовом виде, в текст программ, записанных на процедурном языке программирования Си.

Для достижения указанного технического результата в устройство трансляции временных законов управления, состоящее из блока структуризации входных данных, блока контроля диапазона входных параметров, блока формирования структуры управляющего алгоритма, блока формирования текстов на языке Си, блока компиляции текстов на языке Си в исполняемый код для ЦВУ СУ, центрального процессора, интерфейса ввода формальных выражений, устройства диагностирования работы, запоминающего устройства, выходного адаптера интерфейса, цифрового вычислительного устройства системы управления, дополнительно введены блок выделения структурно-значимых единиц временных законов управления и блок распознавания структуры входных цепочек временных законов управления.

Сущность полезной модели заключается в решении задач трансляции временных законов управления, в текст программ на языке Си, и обеспечении выполнения заданного закона управления в цифровой вычислительной системе, входящей в аппаратуру системы управления. Устройство, приведенное на фигуре 1, представляет собой техническую систему, состоящую из: блока структуризации входных данных 101, блока выделения структурно-значимых единиц временных законов управления 102, блока распознавания структуры входных цепочек временных законов управления 103, блока контроля диапазона входных параметров 104, блока формирования структуры управляющего алгоритма 105, блока формирования текстов на языке Си 106, блока компиляции текстов на языке Си в исполняемый код для ЦВУ СУ 107, центрального процессора 108, интерфейса ввода формальных выражений 109, устройства диагностирования работы 110, запоминающего устройства 111, выходного адаптера интерфейса 112, цифрового вычислительного устройства системы управления 113.

Блок структуризации входных данных 101 выполнен с возможностью структуризации входного потока байт.

Блок выделения структурно-значимых единиц временных законов управления 102 выполнен с возможностью предварительной обработки входного текста и выделения в нем лексем.

Блок распознавания структуры входных цепочек временных законов управления 103 выполнен с возможностью определения принадлежности структуры входной цепочки множеству правил, составляющих грамматику входного языка задания алгоритма управления - языка ADL.

Блок контроля диапазона входных параметров 104 выполнен с возможностью определения принадлежности входных данных допустимым диапазонам.

Блок формирования структуры управляющего алгоритма 105 выполнен с возможностью создания в запоминающем устройстве 111 древовидной структуры данных, хранящей в себе всю необходимую информацию, полученную из формальных правил задания алгоритма управления, необходимую для формирования промежуточного представления.

Блок формирования текстов на языке СИ 106 выполнен с возможностью генерации исходных текстов на языке программирования общего назначения.

Блок компиляции текстов на языке Си в исполняемый код для ЦВУ СУ 107 осуществляет управляемую центральным процессором 108 генерацию исполняемых машинных кодов для последующего их выполнения в цифровом вычислительном устройстве системы управления 113.

Центральный процессор 108 представляет собой устройство, отвечающее за порядок и выполнение переноса информации из интерфейса ввода формальных выражений 109 в цифровое вычислительное устройство системы управления 113 через используемые блоки устройства.

Интерфейс ввода формальных выражений 109 представляет собой стандартную клавиатуру.

Устройство диагностирования работы 110 представляет собой стандартный монитор, на котором центральный вычислительный процессор отображает результаты функционирования устройства.

Запоминающее устройство 111 представляет собой стандартный накопитель на магнитных дисках или энергозависимую полупроводниковую память.

Выходной адаптер интерфейса 112 обеспечивает кодовый интерфейс связи с цифровым вычислительным устройством системы управления 113 функционирующим в составе аппаратуры систем управления, и обеспечивающим выполнение заданного алгоритма управления.

Цифровое вычислительное устройство системы управления 113 представляет собой специализированное цифровое вычислительное устройство, обеспечивающее выполнение алгоритма управления.

Устройство трансляции временных законов управления работает следующим образом.

Через интерфейс ввода формальных выражений 109, описывающих временные законы управления, оператор вводит последовательность правил функционирования алгоритма управления во времени, согласно требованиям, предъявленным к СУ. Центральный процессор 108 обеспечивает поступление введенной информации на вход блока структуризации входных данных 101 в виде неструктурированной последовательности байт. Блок 101 осуществляет преобразование неструктурированного потока байт в цепочку синтаксически неделимых последовательностей, поступающую на вход блока 102. В блоке 102 осуществляется выделение из входного потока структурно значимых единиц и их передача в блок 103. В блоке 103 происходит определение принадлежности структуры входной цепочки множеству правил, составляющих грамматику входного языка задания алгоритма управления. В случае если одна или несколько входных цепочек не соответствует ни одному из множества правил, на устройство диагностирования работы 110 выводится текстовая информация о возникшей ошибке с указанием места, в котором она возникла. Если ошибок не возникло, в блоке 104 осуществляется контроль различных параметров на соответствие семантически допустимым значениям. Если какой-либо параметр выходит за диапазон допустимых значений, на устройство диагностирования работы 110 выводится неверный параметр и диапазон, к которому он должен принадлежать. Если ошибок не возникло, в блоке 105, по набору правил, распознанных блоком 103, осуществляется построение структуры управляющего алгоритма и ее сохранение в запоминающем устройстве 111. Далее блок 106, используя структуру данных, размещенную в запоминающем устройстве 111, формирует тексты на языке Си, описывающие введенный алгоритм управления. На заключительной стадии в блоке 107 формируются операторы целевой машины из имеющегося промежуточного представления, которые через выходной адаптер интерфейса 112 вводится в цифровое вычислительное устройство системы управления 113, в котором осуществляется непосредственное выполнение исполняемых кодов, реализующих управляющий алгоритм. Управление последовательностью операций, математическими вычислениями и передача данных осуществляется с помощью центрального процессора 108.

Практическое использование данной полезной модели заключается в осуществлении переноса формального описания алгоритма управления в текстовом виде в последовательность операторов целевой машины, при этом данный процесс отличается от аналогов тем, что алгоритм описывается с помощью временных законов управления, что позволяет снизить сроки разработки программного обеспечения.

Покажем возможность осуществления полезной модели, т.е. возможность ее промышленного применения. Все блоки, входящие в состав заявленной полезной модели относятся к классам, для которых известны методы и правила их получения по предъявленным к ним требованиям, а именно:

- специалистам в данной области техники должно быть ясно, что интерфейс ввода формальных выражений 109, реализуется с помощью стандартной клавиатуры персональных и промышленных компьютеров, а устройство диагностирования работы 110 реализуется с помощью стандартного монитора и соответствующих видеоадаптеров, также запоминающее устройство 111 может быть реализовано в виде стандартного накопителя на жестких магнитных дисках или энергозависимой полупроводниковой памяти;

- блок структуризации входных данных 101 может быть получен по предъявленным к нему требованиям по известным методам и правилам, описанным в Ю. Карпов «Теория и технология программирования. Основы построения трансляторов» - Издательство «БХВ - Петербург», 2005 г., стр.167-171;

- блок выделения структурно значимых единиц временных законов управления текста 102 может быть получен по предъявленным к нему требованиям по известным методам и правилам, описанным в Ю. Карпов «Теория и технология программирования. Основы построения трансляторов» - Издательство «БХВ - Петербург», 2005 г., стр.167-171;

- блок распознавания структуры входных цепочек временных законов управления 103 может быть получен по предъявленным к нему требованиям по известным методам и правилам, описанным в Ю. Карпов «Теория и технология программирования. Основы построения трансляторов» - Издательство «БХВ -Петербург», 2005 г., стр.153-257;

- блок контроля диапазона входных параметров 104 может быть получен по предъявленным к нему требованиям по известным методам и правилам, описанным в А. Ахо, Р. Сети, Дж. Ульман «Компиляторы: принципы, технологии и инструменты». 2-е изд. Издательский дом «Вильяме», 2003 г., стр.336-376;

- блок формирования структуры управляющего алгоритма 105 может быть получен по предъявленным к нему требованиям по известным методам и правилам, описанным в Ю. Карпов «Теория и технология программирования. Основы построения трансляторов» - Издательство «БХВ - Петербург», 2005 г., стр.87-132;

- блок формирования текстов на языке Си 106 может быть получен по предъявленным к нему требованиям по известным методам и правилам, описанным в А. Ахо, Р. Сети, Дж. Ульман «Компиляторы: принципы, технологии и инструменты». 2-е изд. Издательский дом «Вильяме», 2003 г., стр.487-553;

- блок компиляции текстов на языке Си в исполняемый код для ЦВУ СУ 107 может быть получен по предъявленным к нему требованиям по известным методам и правилам, описанным в А. Ахо, Р. Сети, Дж. Ульман «Компиляторы: принципы, технологии и инструменты». 2-е изд. Издательский дом «Вильяме», 2003 г., 768 стр.;

- центральный процессор 108 может быть получен по предъявленным к нему требованиям по известным методам и правилам, описанным в Р. Токхайм «Микропроцессоры. Курс и упражнения». Издательство: «Энергоатомиздат» 1988 г., стр.106-129;

- выходной адаптер интерфейса 112 может быть получен по предъявленным к нему требованиям по известным методам и правилам, описанным в ГОСТ Р 52070-2003;

- цифровое вычислительное устройство системы управления 113 может быть получено по предъявленным к нему требованиям по известным методам и правилам, описанным в Р. Токхайм «Микропроцессоры. Курс и упражнения». Издательство: «Энергоатомиздат» 1988 г., стр.106-129.

Устройство трансляции временных законов управления, состоящее из блока структуризации входных данных, блока контроля диапазона входных параметров, блока формирования структуры управляющего алгоритма, блока формирования текстов на языке Си, блока компиляции текстов на языке Си в исполняемый код для ЦВУ СУ, центрального процессора, интерфейса ввода формальных выражений, устройства диагностирования работы, запоминающего устройства, выходного адаптера интерфейса, цифрового вычислительного устройства системы управления, отличающееся тем, что дополнительно введены блок выделения структурно-значимых единиц временных законов управления, блок распознавания структуры входных цепочек временных законов управления.

РИСУНКИ

Похожие патенты: