Preview

Информатика

Расширенный поиск

Моделирование дискретных управляющих систем с параллелизмом поведения

https://doi.org/10.37661/1816-0301-2023-20-4-24-37

Аннотация

Цели. Рассматривается задача функциональной верификации устройств управления относительно спецификации на их проектирование. При решении задач реализации и тестирования дискретных систем приходится иметь дело с наличием параллелизма в поведении взаимодействующих объектов управления, что отображается также и в задании на проектирование устройств управления ими. Цель исследования заключается в разработке метода имитационного моделирования описаний дискретных систем, который позволяет динамически тестировать поведение таких систем на области, ограниченной их возможным функционированием.

Методы. В работе рассматривается класс систем управления с параллелизмом происходящих в них процессов, позволяющим линеаризовать их выполнение. Для задания спецификации таких систем управления предлагается использовать язык ПРАЛУ параллельных алгоритмов управления, в основе которого лежат сети Петри и который позволяет упорядочивать во времени события, происходящие в процессе работы устройства. Предлагается объектно-ориентированный подход к моделированию описания алгоритма управления на уровне транзакций. Для этого разработана модель TLM (Transaction-Level Modeling) описаний на языке ПРАЛУ устройств с параллелизмом поведения. Модель уровня транзакций описывает систему набором взаимодействующих процессов, которые выполняются параллельно и определяют ее поведение во времени.

Результаты. Определены ключевые понятия модели TLM для моделирования описаний алгоритмов управления на языке ПРАЛУ: структура данных, транзакции, процессы и барьерной механизм синхронизации параллельно выполняющихся процессов. Предложен метод преобразования описания алгоритма на языке ПРАЛУ в модель TLM, который основан на представлении операций языка в виде композиций элементарных операций, выполняющихся последовательно. Набор таких операций составляет базис алгоритмического разложения параллельного алгоритма на языке ПРАЛУ в программу на промежуточном языке, которая выполняется строго последовательно. Разработаны трансляторы этой программы на языки Verilog и C, результаты их компиляции представляют симуляторы поведения системы управления.

Заключение. Предложенный метод имитационного моделирования может быть использован при создании испытательного стенда для функциональной верификации схемной реализации устройств управления с параллелизмом поведения. При этом тестовые последовательности для верификации схемной реализации могут генерироваться динамически – в процессе моделирования описания алгоритма на языке ПРАЛУ непосредственно устройства управления или системы, включающей алгоритм управления и алгоритмы поведения управляемых объектов.

Об авторах

Д. И. Черемисинов
Объединенный институт проблем информатики Национальной академии наук Беларуси
Беларусь

Черемисинов Дмитрий Иванович, кандидат технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник

ул. Сурганова, 6, Минск, 220012



Л. Д. Черемисинова
Объединенный институт проблем информатики Национальной академии наук Беларуси
Беларусь

Черемисинова Людмила Дмитриевна, доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник

ул. Сурганова, 6, Минск, 220012



Список литературы

1. Слинкин, Д. И. Анализ современных методов тестирования и верификации проектов сверхбольших интегральных схем / Д. И. Слинкин // Программные продукты и системы. – 2017. – № 3(30). – С. 401–407.

2. Камкин, А. Обзор современных технологий имитационной верификации аппаратуры / А. Камкин, М. Чупилко // Программирование. – 2011. – № 3. – С. 42–49.

3. Kaner, C. What Is a Good Test Case? Software Testing Analysis & Review Conference (STAR) East / C. Kaner. – Mode of access: https://profinit.eu/wp-content/uploads/2016/03/WhatIsGoodTestcase.pdf. – Date of access: 10.02.2023.

4. The Open Source VHDL Verification Methodology. User’s Guide Rev. 1.2 / ed. J. Lewis. – Mode of access: https://www.doulos.com/knowhow/vhdl/the-open-source-vhdl-verification-methodology-osvvm/. – Date of access: 02.09.2023.

5. Закревский, А. Д. Параллельные алгоритмы логического управления / А. Д. Закревский. – Минск : Ин-т техн. кибернетики НАН Беларуси, 1999. – 202 с.

6. Advanced Verification Methodology Cookbook / A. Rose [et al.] ; ed. M. Glasser. – Mentor Graphics Corporation, 2008. – 338 р.

7. Cai, L. Transaction level modeling: an overview / L. Cai, D. Gajski // First IEEE/ACM/IFIP Intern. Conf. on Hardware/ Software Codesign and Systems Synthesis, Newport Beach, CA, USA, 1–3 Oct. 2003. – Newport Beach, 2003. – P. 19–24.

8. Подход UniTesK к разработке тестов / В. В. Кулямин [и др.] // Программирование. – 2003. – № 6(29). – С. 25–43.

9. Lee, D. Principles and methods of testing finite state machine – a survey / D. Lee, M. Yannakakis // Proceedings of the IEEE. – 1996. – Vol. 84, no. 8. – P. 1090–1123.

10. Kanso, B. Compositional testing for FSM-based models / B. Kanso, O. Chebaro // Intern. J. of Software Engineering & Applications (IJSEA). – 2014. – Vol. 5, no. 3. – P. 9–23.

11. Ponce de Leon, H. Model-based testing for concurrent systems with labeled event structures / H. Ponce de Leon, S. H. Delphine Longuet // Software Testing, Verification & Reliability. – 2014. – Vol. 24, no. 7. – P. 558–590.

12. Питерсон, Дж. Теория сетей Петри и моделирование систем : пер. с англ. / Дж. Питерсон. – М. : Мир, 1984. – 264 с.

13. Zhu, H. A methodology of testing high-level Petri nets / H. Zhu, X. D. He // Information and Software Technology. – 2002. – Vol. 44. – P. 473–489.

14. I/O conformance test generation with colored Petri nets / J. Liu [et al.] // Applied Mathematics and Information Sciences. – 2014. – Vol. 8, no. 6. – P. 2695–2704.

15. Бурдонов, И. Б. Неизбыточные алгоритмы обхода ориентированных графов. Детерминированный случай / И. Б. Бурдонов, А. С. Косачев, В. В. Кулямин // Программирование. – 2003. – № 5. – С. 11–30.

16. Herlihy, M. P. Linearizability: a correctness condition for concurrent objects / M. P. Herlihy, J. M. Wing // ACM Transactions on Programming Languages and Systems. – 1990. – Vol. 12, no. 3. – P. 463–492.

17. Solihin, Y. Fundamentals of Parallel Multicore Architecture / Y. Solihin. – CRC Press, 2015. – 494 р.

18. Halbwachs, N. Synchronous Programming of Reactive Systems / N. Halbwachs. – Springer-Verlag, 2010. – 192 p.

19. Черемисинов, Д. И. Проектирование и анализ параллелизма в процессах и программах / Д. И. Черемисинов. – Минск : Беларуская навука, 2011. – 300 с.

20. Dtrgeron, J. Writing Test Benches & Functional Verification of HDL Models 2gd Edition / J. Dtrgeron. – Springer, 1993. – 508 р.


Рецензия

Для цитирования:


Черемисинов Д.И., Черемисинова Л.Д. Моделирование дискретных управляющих систем с параллелизмом поведения. Информатика. 2023;20(4):24-37. https://doi.org/10.37661/1816-0301-2023-20-4-24-37

For citation:


Cheremisinov D.I., Cheremisinova L.D. Simulation of discrete control systems with parallelism of behavior. Informatics. 2023;20(4):24-37. (In Russ.) https://doi.org/10.37661/1816-0301-2023-20-4-24-37

Просмотров: 126


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1816-0301 (Print)
ISSN 2617-6963 (Online)