Параллельное и распределенное программирование на С++

Расс м отри м при м ер: do / validate(data)

Здесь do — это метка, которая используется для обозначения выполнения указанного действия до тех пор, пока объект находится в данном состоянии. Имя validate(data) — это имя вызываемой функции, а data — имя аргумента, с которым она вызывается. Если действие состоит в обращении к функции или метолу, то аргументы желательно указывать.

Таблица 10.5. Состав н ые час т и сос т оя н ия

Название Уникальное имя состояния, которое от л ичает е г о от других состо я ний; состояние может не иметь имени

Действия входа-выхода Действия, выполняемые при входе в состояние (состояние входа) или при выходе из него (состояние выхода)

Подсостояния Вложенные состояния; подсостояния — это составные части состояния, которые могут бытьактивизированы последовательно или параллельно. Составное состояние, или суперсостояние, — это состояние, которое содержит подсостояния

Внутренние переходы Переходы, которые совершаются внутри состояния, не вызывал при этом изменения состояния

Самопереходы Переходы, которые совершаются внутри состояния, не вызывая изменения состояния, но приводящие к выполнению входного, а затем выходного действия

Отсроченные события Список событий, которые происходят, пока объект находится вданном состоянии, но помещаются в очередь и обрабатываются, когда объект пребывает уже в другом состоянии

Условие — это условное выражение, которое приводится к значению ЛОЖЬ или ИСТИНА. Если условие дает значение ИСТИНА, выполняется действие или осуществляется деятельность, напри м ер: exit [data valid] / send(data)

Действие выхода (exit) send(data) защищено выражением data valid, которое при вычислении может дать ложное или истинное значение. Если при выходе из данного состояния это выражение даст значение ИСТИНА., то будет вызвана функция send(data). Использование выражения защиты необязательно.

Переходы из одного состояния (объекта, системы или прецедента) в другое происходят при наступлении событий. Существует два вида переходов, которые мотут осуществляться без изменения состояния (объекта, системы или прецедента) — это внутренние и самопереходы.

Самопереход и м еет м есто, когда возникновение конкретного события вынуждает объект выйти из текущего состояния. При выходе из него объект выполняет действие выхода (если таковое прелусмотрено), а затем — действие, связанное с самопереходом (если таковое прелусмотрено). Затем объект снова входит в прежнее состояние, выполняя при этом действие входа (если таковое прелусмотрено). При внутренних переходах объект вовсе не выходит из теку щ е г о состояния и, следовательно, никаких действий (ни входного, ни выходного) не выполняет. На рис. 10.15 показана общая структура состояния, включающая действия входа и выхода, осуществляемую деятельность, а также внутренние и самопереходы. Самопереход обозначается линией, направленной назад к тому же состоянию.

Переход между разными состояниями означает, что между ними существует некоторое отношение. В то время, как объект находится в одном (исходном) состоянии, может произойти некоторое событие или могут создаться определенные условия, которые заставят этот объект перейти в другое (целевое) состояние. Таким образом, переход объекта из состояния в состояние инициируется событием. Один переход может иметь несколько параллельно существующих исходных состояний. В этом случае они соединяются перед осуществлением перехода. Один переход также может иметь несколько параллельно существующих целевых состояний, и тогда имеет место разветвление. Составные части перехода перечислены в табл. 10.6. Переход изобра-кается линией, направленной от исходного состояния к целевому. Имя инициатора события отображается рядом с переходом. Подобно действиям и видам деятельности, события также могут быть защищены. Переход может быть безусловным, а это значит, что для его осуществления не требуется никакого специального события. При выходе из исходного состояния объект немедленно переходит в целевое состояние.

Рис. 10.15. Общая структура состояния

Таблица 10.6. Составные части перехода

Исходное состояние Первоначальное состояние объекта; при осуществлении перехода объект выходит из исходного состояния

Целевое состояние Состояние, в которое объект входит после осуществления перехода

Событийный инициатор Событие, которое инициирует осуществление перехода. Переход может быть безусловным (т.е. не иметь инициатора), в эгом случае переход происходит сразу же после того, как объект завершит все свои действия (видыдеятельности) в исходном состоянии

Защитное условие Булево выражение, связанное с событийным инициатором, которое обеспечивает осуществление перехода только в случае, если при вычислении дает значение ИСТИНА

Действие Действие, выполняемое объектом при осуществлении перехода; оно может быть связано с событийным инициатором и/или защитным условием

Параллельные подсостояния

Подсостояние позволяет еще больше упростить описание модели поведения системы с параллелизмом . Подсостояние— это состояние, которое является составной частью другого состояния, именуемого суперсостоянием или составным состоянием. Такое представление означает, что состояние можно разбить на несколько подсостояний. Эти подсостояния могут существовать последовательно или параллельно. Параллелизм подсостояний означает, что один объект может быть занят в двух независимых поведенческих множествах. Это справедливо для нашего объекта «классной доски» (blackboard). При обработке каждого возможного расписания он должен обновлять соответствующие структуры и выполнять другие обслуживающие процедуры. Каждое подсостояние отображается в отдельном разделе. Подсостояния синхронизируются и объединяются перед выходо м из составного состояния. Когда одно подсостояние подходит к концу, оно ожидает, пока другие состояния подойдут к концу, после чего подсостояния снова соединяются в одно. На рис. 10.16 показана диаграмма состояний для объекта blackboard, который генерирует расписание для студентов.

Состояние Генерирование расписания (с м. рис. 10.16) яв л яется составны м. Его параллельные подсостояния называются Фильтрование и Обновление. Подсостояния отделяются пунктирной линией и представляются собственными конечными автоматами, причем каждый конечный автомат имеет свои начальное и конечное состояния. В подсостояний Фильтрование объект последовательно проходит через следующие состояния: Фильтрование временных конфликтов, Балансировка и Персонификация. В под-состоянии Поддержка объект проходит только через одно состояние: Обновление. Ко г да оба подсостояния Фильтрование и Поддержка (вернее, соответствую щ ие им конечные автоматы) достигают своих конечных состояний, то перед выходом из составного состояния Генерирование расписания происходит их объединение.

Рис. 10.16. Диаграмма состояний для объекта blackboard

Распределенные объекты

Распределенные объекты — это объекты, выполняющиеся на различных процессорах, принадлежащих различным компьютерам. Диаграмма развертывания используется для построения такой м одели системы, в которой отображаются физические отношения между ее программным и аппаратным компонентами. Диаграмма развертывания позволяет отобразить маршрутизацию компонентов и объектов в распределенной системе. Компоненты могут представлять собой выполняемые программы, библиотеки или базы данных. Поэтому весьма полезно четко представлять, где именно размещается в системе конкретный компонент или объект. Понять, как именно стоит распределить параллельные компоненты системы — задача непростая. Поэтому моделирование распределенных компонентов поможетвуправлении конфигурацией, функционированием и производительностью систе м ы.

Диаграмма развертывания состоит из узлов и объектов или компонентов, которые размещаются в этих узлах. Узел — это вычислительное устройство или блок оборудования, который оснащен средствами хранения и обработки данных (например, это может быть отдельное периферийное устройство, компьютер, универсальнал вычислительная машина или кластер компьютеров). Узлы этой диаграммы связаны между собой зависимостями. Эти зависимостями представляют, как компоненты взаимодействуют друг с другом. Направление зависимости означает, какой компонент осведомлен о существовании другого компонента. Даже если связь между узлами является двунаправленной, один компонент может не «знать» о том, с кем он связан.