Тема 1.2. Операции над асинхронными процессами

Для описания процессов и задания их взаимодействия часто требуется структурировать ситуации.

Структурирование в зависимости от решаемых задач может выполняться различными способами.

1 способ.

Предполагает разбиение ситуации на компоненты, каждой из которых ставится в соответствие некоторый предикат, принимающий значение 1, если значение соответствующего логического условия истинно, и 0 в противном случае.

Ситуация при таком структурировании представляется двоичным вектором, размерность которого равна числу семантически задаваемых компонент, а число единиц вектора соответствует числу истинных в этой ситуации предикатов.

Подчеркнем, что попытки применить АП в приложениях обязательно связаны с семантической интерпретацией и структурированием ситуаций.

Пример: Рассмотрим процесс печати фрагмента текста с помощью лазерного принтера.

Описание принципа работы лазерного принтера.

Основным конструктивным элементом лазерного принтера является вращающийся барабан, с помощью которого производится перенос изображения на бумагу. Барабан представляет собой металлический цилиндр, покрытый тонкой пленкой фотопроводящего полупроводника. По поверхности барабана распределяется статический заряд. Для этого служит тонкая проволока или сетка, называемая коронирующим проводом.

Лазер, управляемый микроконтроллером, генерирует тонкий световой луч, отражающийся от вращающегося зеркала. Этот луч, приходя на барабан, изменяет его электрический заряд в точке прикосновения. Таким образом, на барабане возникает скрытая копия изображения.

На следующем шаге на фотонаборный барабан наносится тонер – мельчайшая красящая пыль. Под действием статического заряда эти мелкие частицы легко притягиваются к поверхности барабана в точках, подвергшихся экспозиции, и формируют изображение.

Бумага втягивается из подающего лотка и с помощью системы валиков перемещается к барабану. Перед самым барабаном бумаге сообщается статический заряд. Затем бумага соприкасается с барабаном и притягивает, благодаря своему заряду, частички тонера от барабана.

Для фиксации тонера бумага вновь заряжается и пропускается между двумя роликами с температурой около 180^оС. После процесса печати барабан полностью разряжается, очищается от прилипших лишних частиц и готов для нового процесса печати.

Выделим возможные компоненты процесса:

1. М – память:

+ содержит задание на печать;

- свободна.

2. P – бумага для печати:

+ имеется;

- отсутствует.

3. C – коронирующий провод:

+ работает;

- ожидает.

4. L – лазер:

+ работает;

- ожидает.

5. B – барабан:

+ заряжен;

- очищен.

6. T- тонер:

+ нанесен;

- отсутствует.

7. V – система валиков для подачи бумаги:

+ работает;

- ожидает.

Используя выделенные компоненты, опишем ситуации, которые могут возникнуть в процессе печати фрагмента текста на лазерном принтере.

1. Загрузка данных для печати в память принтера:

M+ P- C- L- B- T- V-

2. Подача бумаги:

M+ P+ C- L- B- T- V+

3. Отсутствие бумаги:

M+ P- C- L- B- T- V+

4. Коронирующий провод распределяет электрический заряд на некоторый сектор барабана:

M+ P+ C+ L- B+ T- V-

5. На этом же секторе лазер изменяет электрический заряд в точке прикосновения:

M+ P+ C- L+ B+ T- V-

6. На места, обработанные лазером, наносится тонер:

M+ P+ C- L- B+ T+ V-

7. Перенос изображения на бумагу:

M+ P+ C- L- B+ T- V+

В соответствии с предложенными значениями компонент ситуации асинхронного процесса можно записать следующим образом:

S₁ = (1,0,0,0,0,0,0)

S₂ = (1,1,0,0,0,0,1)

S₃ = (1,0,0,0,0,0,1)

S₄ = (1,1,1,0,1,0,0)

S₅ = (1,1,0,1,1,0,0)

S₆ = (1,1,0,0,1,1,0)

S₇ = (1,1,0,0,1,0,1)

Граф отношения непосредственного следования:

Рис1.7

Исходя из семантики ситуаций можно определить

· ситуации-инициаторы:

S₁ = (1,0,0,0,0,0,0) - загрузка данных для печати в память принтера;

S₂ = (1,1,0,0,0,0,1) - подача бумаги;

· ситуации-результанты:

S₃ = (1,0,0,0,0,0,1) - отсутствие бумаги;

S₇ = (1,1,0,0,1,0,1) - перенос изображения на бумагу.

Таким образом, можно определить асинхронный процесс, моделирующий процесс печати с помощью лазерного принтера, как

P=<S, F, I, R>, где S = {S₁, S₂, S₃, S₄, S₅, S₆, S₇},

F = {(S_1, S₂), (S_1, S₃), (S_2, S₄), (S_4, S₅), (S_5, S₆), (S_6, S₇)},

I = { S₁, S₂ },

R = { S₃, S₇ }.

2 способ.

Предполагает выделение входной и выходной компонент или только одной из них. Эти компоненты соответствуют тем событиям моделируемой системы, которые связаны с изменением значений сигналов на ее входах и выходах.

При выделении как входной, так и выходной компоненты ситуация S_i представима тройкой:

S_i = (x_j, y_k, z_l),

где x_j - значение входной компоненты, x_jÎX, 1≤ j≤ p,

y_k - значение выходной компоненты, y_kÎY, 1≤ k≤ q,

z_l - значение компоненты, не являющихся входной или выходной,

z_lÎZ, 1≤ L≤ n.

Пример: структурируем ситуации описанной выше модели работы лазерного принтера по второму способу:

х = (М Р), где М – память,P – бумага для печати;

y = (Т V), где T– тонер, V– система валиков для подачи бумаги;

z = (C L B), где C – коронирующий провод, L – лазер, B – барабан.

Множество входных компонент: Х = {10, 11}.

Множество выходных компонент: Y = {00, 01, 10}.

Множество Z = {000, 101, 011, 001}.

Результат структурирования:

S1 = (1,0,0,0,0, 0,0)

S2 = (1,1,0,0,0, 0,1)

S3 = (1,0,0,0,0, 0,1)

S4 = (1,1,1,0,1, 0,0)

S5 = (1,1,0,1,1, 0,0)

S6 = (1,1,0,0,1, 1,0)

S7 = (1,1,0,0,1, 0,1)