通信软件设计_05 SDL语言ppt课件

1、SDL 语言1;.2SDL mechineinput portFSMtimerdataoutput signalinput signalreveal/viewsave queuesavetimeouttimer opdata op3SDL语言中的语法构件l定义包（Package）l代理（Agent）l系统图 Systeml功能块图 Blockl进程 Processl通信l信道 Channell信号 Signall状态机l动作/迁移过程l定时器4 系统 功能块 功能块 进程 进程 功能块 功能块 进程 进程 SDL系统组成5System & EnvironmentlSDL规格定义了系统(

2、System)对来自环境(Environment)的事件的反应l环境通过信号(Signals)向系统发送事件l信号是SDL中描述系统和环境间通信的唯一形式SDL SystemENVIRONMENTsignals6SDL的描述和具体系统的关系7SDL Overview - Processl在SDL中的进程(Process)通常是一个eFMSl系统由一系列互相通信的进程(process instances)实例组成System InstanceProcessInstanceProcessInstancesignalssignalssignals8SDL Overview - Blocksl当一个系

3、统由大量的进程组成时，没有适当的静态结构会导致无法快速获得系统的整体目标l功能块(Blocks)用于在SDL中适当的进行结构化和层次化的定义l在进程间使用信号路由(Signal routes)，在 功能块间采用信道(channels)来描述通信路径BlockSystem (or another block)ProcessInstanceProcessInstancesignal routesBlockBlockchannelsBlock9在SDL中的通信方式lsignal: l信号时SDL中最基本的通信表达方式l由发送代理所发送(Output)l由接收代理所接收(Input)lchannel:

4、 l信道是代理间通信的路径lstimulus: l激励是导致代理自发转移的一种事件10SDL 概览总结l环境，指在SDL规格之外的一切东西l如人(用户)，其他互联系统等l不是SDL中的一个元素lSDL system 是针对真实世界所建立的模型l用于定义系统中的各个组成部分l采用层次化的方式lSystem 包含lblocks, 功能块之间用信道连接lBlock 包含lprocesses, 进程间使用信道连接lblocks, 子功能块lProcess 含有l使用变量和过程所定义的属性l使用状态(states)和迁移过程(transitions)所定义的行为lTypes l可用于定义system系统

5、类, block 功能块类和processes 进程类111 定义包(Package)含义l用于定义代理类型、信号、变量、数据、过程等，解决可重用性l在SDL的各个层次的代理图和过程图中l用来进行SDL的结构化l用来使用外部定义和提供给其他系统和包使用，可含有l系统类，功能块类，进程类的定义l信号定义12package AccessPointLib AccessPointBlockingAccessPointuse SignalLib ; LoggingAccessPoint例子：定义包13signal opened,closed ; /* Door to Controller */signa

6、l open, close ; /* Controller to Door */package SignalLib signal eject-card, lock, unlockinput-card, isOpen, isCloseddisplay,keys;signal Code(integer,integer);signal OK,NOK,ERR ;signallist validity = OK, NOK, ERR ;signallist outp = EjectCard, display;signallist inp = InputCard, keys ;/* AccessPoint/

7、* ENV/* Display/* ENV/* AccessPoint/* CentralUnitto ENV */to AccessPoint*/to ENV */to Keyboard */to CentralUnit */to AccessPoint */signalDisable,Enable/* CentralUnit to/* CentralUnit toBlockingAccessPoint */BlockingAccessPoint */例子：定义包(续)14包的图形语法l := contains * * set is associated with 15包的图形语法(续)l

8、:=package l := contains *l :=use 16包的图形语法(续)l := contains | *17包的图形语法(续)l :=| 182 代理（Agent）一、代理图1、代理是SDL 2000中的概念2、代理可以表示为系统、功能块、进程3、图形语法，代理图包括三种类型l := | | 19 代理图的图形语法l := * | setl := 20系统 Systeml一个SDL规格所定义的全部内容l完整地描述一个真实系统或真实系统中相对独立的一个部分l可划分为若干功能块，l功能块之间用信道来连接l功能块和环境之间用信道来连接l不包含任何行为l只包含抽象的结构，即black

9、 boxesl通常含有信号和数据类型的定义l用于定义系统中的内部数据l类似头文件定义21例子：系统图SYSTEM AccessControl1(2)AccessValidation(Pin)(Pout)(Resp)(Req)ap(100):pvAccessPanelDoordO peration(Tin)(Tout)(Ack)(Modify)op:toOperationTerminalPoint Point (Dout)U nitC ontrol(Din)S Y S TE M A c c es s C ontrol2(2)AccessPoint OperationPoint SIGNALDig

10、it(Integer), Card(Integer), Pass, AccessDenied, EnterPIN, EnterCard,DoorPassed, Open, Close, Validate(Integer, Integer), ConfigReq, Accepted,Rejected, Configure(Integer);SIGNALLIST Pout = Pass, AccessDenied, EnterPIN, EnterCard;SIGNALLIST Pin = Digit, Card;SIGNALLIST Dout = Open, Close;SIGNALLIST Di

11、n = DoorPassed; SIGNALLIST Req = Validate, ConfigReq;SIGNALLIST Resp = Accepted, Rejected, Configure;SIGNALLIST Tout =. /*continue until all signallists are defined*/;NEWTYPE./* Define global, system specific datatypes, if necessary*/22系统图的图形语法l := contains is associated with l := system 23系统图使用注意l系

12、统图分页时，系统名不变l页码格式l系统图包括：包引用域、头部、文本域、交互域l系统方框图的边界是与环境的交界l定义部分可放在包中再引用24例子：系统和包 system AccessControl 1(1)C(validity)Code(validity),Enable,DisableCodeCBap(100):AccessPointCbap(20):BlockingAccessPointCCentralUnituse SignalLib;use AccessPointLib/ AccessPoint, BlockingAccessPoint, LoggingAccessPoint;CLlap(

13、20):LoggingAccessPointC(validity)CodeCEedDCEedDCEedD25功能块 Blockl可定义子功能块和进程l图形语法l := contains is connected to * set is associated with 26 例子：功能块图BLOCK TYPE AccessPoint1(2)(Pin)(Pout)pvd(Dout)(Din)(Req)(Resp)ps(1,2):PanelServerds:DoorServerUserServerVal(Req)(Resp)(Pin)(Pout)(Dout)(Din)paneldoorAccept,

14、 Reject, ReadyUserCodeAdmitAdmitteduseraccessDoorServerPanelServerSIGNAL Admit, Admitted, Accept, Reject, Ready, UserCode (Integer, Integer);puda27l进程图引用符l进程创建，创建符l进程名（N1,N2）lN1为初始化创建的进程实例数lN2为运行时允许创建的进程最多实例数l例：Manager(1,1) Caller(0,1000)功能块图中使用进程28Static & Dynamic SDLlSDL语法中包括静态构件和动态构建l静态构件描述和规

15、定系统的结构l功能分解l功能间的连接关系l功能间通信的信号l动态构件描述和规定系统的运行-行为lSDL的迁移过程，迁移中的动作l通信l进程的生命周期，创建、运行和终止29Static SDLl在进行系统模型化分析是，用于对系统进行高层的抽象描述l一个SDL的系统(system)可以包含一个或多个功能块(block)l一个SDL的功能块(block)可以包含进程和功能块l进程即eFSM，用来定义动态行为SystemBlockProcess30System的功能分解原则l当面对一个复杂系统时，最好的办法是：l大事化小，将系统分解为可以处理的复杂程度的逻辑单位：BLOCKsl功能分解时按照系统的自身

16、规律来进行：l BLOCKs要反应真正的软件/硬件模块l将功能块间的接口最小化：l减少功能块间交换的信号的数量和种类31Structuring of the System Description32Decomposition Rules:No Limit in number of Block levels33Decomposition Rules: Blocks and Process cannot share a level34 进程 Processl用于对真实世界进行建模的基本组件l采用FSM作为其数学基础l进程包含l属性 (data)l行为 (state machine)l进程间通信l可

17、以发生在进程间，进程和环境之间l通常使用信号signals来进行通信l通过信道来进行通信l通信是以异步方式进行的l其他通信方式l远端过程调用(remote process)和远端变量(remote variable)l进程的行为和信号之间有关联关系l行为是由一系列信号引起的状态转移35l用Input-Action-Transition来定义行为 la signal is receivedlsome tasks are carried out, signal(s) sent outltransition to another statel每个进程都有一个或多个实例l进程标识类型：PIdl4个保留

18、字lself(constant) 本进程的PIDlparent (constant) 父进程的PIDlsender (varies) 最近被消耗信号的进程的PIDloffspring(varies) 最近被本进程创建的进程的PID进程 Process(续)36 进程的图形语法l := contains is associated with l := process 37 过程进程的一部分，可被进程调用过程符号，在进程和过程中说明一个被调用的过程1、图形语法l := contains * set is associated with 38 l := procedure l := ( , * )l

19、 := 39 l := in/out | in | out l := , * l := l := -l := contains | |l :=|40 l说明：l过程图不是代理图，但可以使用包l过程头包括：关键字、过程名、可带形式参数和返回值l形式参数可包括：参数类型、变量名、数据类型l过程文本域中定义局部变量2、举例l过程调用符413 通信l通常在通信中，有两种对通信的抽象描述：l异步通信Asynchronousl同步通信Synchronousl在同步通信中：l要求参与通信的进程同时参与通信，如果进程A准备发送信息而进程B没有准备好接收，进程A必须等待直到进程B准备好接收。423 通信l在异步

20、通信中：l参与通信的进程不需要同时参与l如果进程A准备发送信息而进程B没有准备好接收，进程A无需等待直接发送l如果进程B准备接收信息，而进程A没有发送，进程B必须等待l在异步通信中，必然要用到缓冲区来保存信息l在协议通信中，绝大多数是采用异步通信的43在异步通信中的FIFOsl在绝大多数通信系统中，采用FIFO (First In First Out) 的原则来处理信息的发送和接收l在发送一个信息时，把信息附加在FIFO的队尾l在接收时，从FIFO的队头取走ProcessProcessFIFO CHANNELFIFO CHANNELSendReceiveReceiveSend44在异步通信中的

21、FIFOsl在通信系统中，可采取一些办法来进行有优先级别的通信l如优先级队列l带外信道l在实际的通信过程中，FIFO队列可以用来吸收通信时延的变化l处理时延抖动，将抖动平滑的基本方法453 通信一、SDL中的通信方式l异步信号l同步远端过程调用l共享变量，远端变量(remote variable)1、异步方式l功能块之间、进程之间的信号收发无需等待确认2、同步方式l一个进程实例调用另一个进程实例中定义的过程，等待返回46 通信(续)二、信道（channel）1、含义l代理之间、代理与系统环境之间传递信号的通路l单向和双向信道l延迟和非延迟信道2、图形语法l4种信道符，标有信道名称、信关、信号列

22、表l信道符与代理域、状态机域或图边界信关连接47l := is associated with set is connected to | | | | set 48 l :=|l :=l :=l :=l := 49信号三、信号（signal）l代理之间、代理与环境之间传递的信息l是进程间通信的基本单位l信号可以定义参数l抽象数据结构定义的参数l信号列表，signal listl可使用定义过的信号定义信号列表l相似含义的一组信号的集合l在信道上使用时，要用()来括起来和信号进行区别50信号的文本语法l :=signal , *l := ( , * ) 51信号的文本语法l :=signallis

23、t = l := , *l := | ( )52信号的图形语法2、图形语法l := contains l := 3、举例l门控系统l功能块：控制面板、卡校验器、门控制器l内部信道、外部信道53例子：信号SYSTEM AccessControl2(2)AccessPoint O perationPoint SIG NALDigit(Integer), Card(Integer), Pass, AccessDenied, EnterPIN, EnterCard,DoorPassed, O pen, Close, Validate(Integer, Integer), ConfigReq, Acce

24、pted,Rejected, Configure(Integer);SIG NALLIST Pout = Pass, AccessDenied, EnterPIN, EnterCard;SIG NALLIST Pin = Digit, Card;SIG NALLIST Dout = O pen, Close;SIG NALLIST Din = DoorPassed; SIG NALLIST Req = Validate, ConfigReq;SIG NALLIST Resp = Accepted, Rejected, Configure;SIG NALLIST Tout =. /*contin

25、ue until all signallists are defined*/;NEW TYPE./* Define global, system specific datatypes, if necessary*/54use SignalLib;system AccessControlAccessPointAccessControlUnitOperationPointPanel(Pout)(Pin)Door(Dout)(Din)Validation(Resp)(Req)Operation(Ack)(Moidfy)Terminal(Tout)(Tin)55FSM例子(VS-FSM)56进程图中的

26、几个核心组件l状态(STATEs): 在进程（PROCESS）中监视输入队列，获得输入信号（SIGNALs）的点l等待输入的状态l状态迁移后的下一个状态 l输入(INPUT): 当 到达的信号和输入中的“信号”一致时，将执行输入下面的状态迁移过程lINPUTs 可以指定信号和信号中的值lINPUTs 可以是一个特定的定时器的超时l输出(OUTPUT): 规定了发送给另外一个进程的信号 (SIGNAL)state_asig_astate_asig_c57FSM例子(VS-FSM)58VS-FSM的进程图(Process Diagram)59用EFSM描述时l转移函数扩充转移函数扩充lt=e/p:

27、ae输入事件，p谓词，a动作l若若t=e， 则收到e，不执行动作就转移l若若t=e/a， 则收到e，无条件执行动作并转移l若若t=e/p:a，则收到e，根据守护条件决定是否执行动作，同时状态转移l动作动作 任务任务TASKl判断和转移判断和转移分支分支DECISION60进程图中增加的组件l任务(TASK): 表示对变量操作和其他操作l在动作的符号内部来表示，如赋值语句、定时器设置等l分支(DECISION): 根据其内部表示的判断条件来决定进程的下一个分支l汇接: 相当于GOTOdo_somethingmake_decisionyesnoAA61进程图例子 process calling 2

28、/5wait_for_numT1busyToneVIA uGwait_for_onHooknum(toNum)reset (T1)getUserPid (toNum, otherPid)otherPid = NULLTruemsg (Sorry,wrong number)wait_for_onHookFalsewait_for_connReplonHookreset (T1)A162在SDL中描述系统行为的组件l通过状态机（通过状态机（EFSM）描述系统行为）描述系统行为l状态机的启动l状态、后继状态l触发事件l自发转移l保存l迁移过程l输出、创建、任务、过程调用、分支、定时器、汇接63一、启

29、动一、启动1、图形语法l := is followed by l := 2、举例l启动符后可接初始状态或迁移过程。64状态状态1、图形语法、图形语法l := contains is associated with | | | *l := 65 状态域可定义为状态符，包含状态列表l := , * | l := ( , * ) l := *66在状态列表中表示状态的几种形式l单个状态名l多个状态名，如lS1,S2,S3l所有状态l*l除一些状态外的所有状态l*(S1,S2,S3)l下一个状态是自身状态时l-S1S1,S2,S3*-*(S1,S2,S3)67 状态符可接输入符、优先输入符、连续信号符

30、、保存符 状态机转移的结果是进入后继状态l := contains l := | -68触发事件l三种触发事件l输入事件、优先输入事件、连续信号事件l在SDL machine中隐含着输入队列l例子：键盘输入69触发事件输入事件触发事件输入事件1、输入、输入l状态机接收并消耗信号 图形语法l := contains is connected to is followed by l :=70 l := , * | l := ( , *) l := 允许条件（使能条件）允许条件（使能条件）lTrue：消耗信号，False：保存信号l := contains l := 输入信号可带参数输入信号可带参数

31、l使用变量接收参数值71输入接允许条件（使能条件）l当状态在S1时，收到输入信号msg后，l系统计算“XMAX”的结果l结果为真，消耗msg信号，继续进行后续状态转移过程；l结果为假，不消耗msg信号，msg信号依然在输入队列中，系统持续计算表达式“XMAX”，直到结果为真或系统由于其他输入信号而执行了其他状态迁移过程S1msgXMAX72触发事件优先输入事件触发事件优先输入事件2、优先输入优先输入l信号队列FIFO原则处理，但优先输入除外l不接允许条件符 l图形语法l := contains is followed by l := , *l := ( , *) l := 73触发事件输入事件

32、触发事件输入事件3、连续信号、连续信号l状态转移由布尔表达式取值引起l图形语法l := contains ; priority is followed by l := l :=l注意连续信号和允许条件的区别74自发转移自发转移l非外部激励也能使状态机发生转移1、图形语法l := contains none is followed by l进程实例PId值：Sender=Self2、举例none75保存保存1、图形语法l := contains l := | l := 2、举例76保存例子process P11(1)ac,dS1bdS2dS3eS4S5P1S1ecdabe77保存（上一个例子的处

33、理过程1）当前状态接收信号处理方式信号队列（用从左到右表示信号的先后次序）下一个状态信号队列保存队列e，c，d，a，b，e空S1e丢弃c，d，a，b，e空S1S1c保存d，a，b，ecS1S1d保存a，b，ec，dS1S1a消耗b，ec，dS2S2c丢弃b，edS2S2d保存b，edS2S2b消耗edS3S3d消耗e空S4S4e丢弃空空S4注：从上到下表示处理的顺序78保存（上一个例子的处理过程2）当前状态接收信号处理方式信号队列（用从左到右表示信号的先后次序，用红色表示保存的信号）下一个状态e，c，d，a，b，eS1e丢弃c，d，a，b，eS1S1c保存c，d，a，b，eS1S1d保存c，d

34、，a，b，eS1S1a消耗c，d，b，eS2S2c丢弃d，b，eS2S2d保存d，b，eS2S2b消耗d，eS3S3d消耗eS4S4e丢弃空S4注：从上到下表示处理的顺序79在输入中表示信号*ssS1,S2,S3S1,S2,S3l单个信号l多条信号lS1,S2,S3l除了在本状态下已经列出的信号外的所有信号l*80输入、连续信号、保存81迁移过程迁移过程l状态机受到激励之后，执行的一系列动作1、输出、输出l通过信道一个代理实例发信号给另一个代理实例 图形语法l := contains l := 82 迁移过程-输出l := , *l := ()l := expression , *l := t

35、o | *l := | | thisl := via | 83 迁移过程-输出说明l输出体中信号标识符可带参数，可以为数值、表达式、变量等l信号最终要被一个进程或过程消耗（to）lpid expression：self、sender、parent、offspringlagent identifier：进程实例名lthis：本进程类型l通过的路径（via）l承载信号的信道名l经过的信关lto和via不能同时使用；都不使用时，通过唯一的信道发送出去举例：门控系统的控制面板进程84OpenD oorTim eoutC los e V IA dA dm ittedV IA aR E S E T (D

36、oorTim eout)D oorP as s edU s erP as s ingR eadyTO C urrentP SIdlefrom dsA dm ittedR eadyU s er pas s ingR eadyfrom U s er S erv erE nterC ardV IA pps_1: PanelServerds: DoorServerUserServerpa ne ldoordoor用户通过85 迁移过程-创建进程2、创建、创建l静态创建，在系统初始化时创建l动态创建 图形语法l :=contains l :=l := | this 举例86动态进程处理l在SDL中可以动

37、态创建和撤销(created and destroyed)l可以使用创建符号来创建一个进程；在创建符号内包含着被创建的进程类型l用offspring保留变量来返回被创建的进程IDl在SDL中用终止符号 (Stop)来表示进程结束ProcessAoffspring 0yesno87The User ServerInitialisation Procedure W aitConfigConfigReqVIA ValConfigure(P)from Access ControlPError(2)(1)ELSEpsDCL P Integer; /*the number of panels*/PRO C

38、EDURE UInitialiseps_2:PanelServer88 迁移过程-任务3、任务、任务l执行与变量有关的动作 图形语法l := contains l := l := | 89 迁移过程-任务 说明l任务符包含语句列表l赋值语句、条件语句、分支语句、复合语句、设置语句、复位语句a）赋值l := x := 1; y := x + 190迁移过程-任务 b）IFlIf ( ) else c）DecisionlDecision () () : +else : d）组合语句e）非形式化文本描述 if ( x 0 ) x := 1; else x := x + 1; decision ( a

39、 ) ( =0 ) : b:=1; ( 1:9 ) : b:=2; else : b:=3; 91 迁移过程-过程调用4、过程调用、过程调用l在进程或过程中都可以调用过程l进程图和过程图的区别 图形语法l := contains l := 92过程图ProcedurelPROCEDURE: 和子程序类似 l用于在SDL进行代码重用l减少SDL进程图的大小，将注意力集中在主要迁移过程l可以通过value (IN)或reference (IN/OUT)的方式传递参数sigAstateCProcB(SENDER)PROCEDURE ProcBfpar player PId;Gameid to pla

40、yer93 迁移过程-调用和返回l := l := is associated with l := 说明l过程调用符中的实参与过程图中定义的形参匹配l过程图中定义的形参为in、out、in/out型l过程可有返回值，标在返回符旁l调用过程可认为是一个任务94过程与进程l起始符不同l过程必须有返回符l进程可以没有结束，即没有终止符l过程可以使用状态l过程没有信号输入队列，信号来自调用者（调用过程的进程）的信号输入队列95 迁移过程-分支5、分支、分支l分支操作是一个动作，通过计算条件表达式选择不同迁移过程 图形语法l := contains is followed by l :=96 迁移过程-

41、分支l := | | any l := + setl := is associated with is followed by l := | ( )l := is associated with elseis followed by l := | l := 97分支 process calling 2/5wait_for_numT1busyToneVIA uGwait_for_onHooknum(toNum)reset (T1)getUserPid (toNum, otherPid)otherPid = NULLTruemsg (Sorry,wrong number)wait_for_onHookFalsewait_for_connReplonHookreset (T1)A198 迁移过程-定时器6、定时器l在状态机图中，监视激励信号是否在定时器规定时间间隔内到达。若无激励到达，则触发超时事件，作为激励输入。l定时器操作包括：设置和复位l执行一个定时器操作即执行一个任务l超时作为一个触发事件，引起状态的迁移过程99 迁移过程-定时器 文本语法l := timer , * ;l := :=l := ( , * ) 图形语法l设置定时器、复位定时器l超时事件1