Ein Denotationales Modell Für Parallele Objektbasierte Systeme

ISBN-13: 9783519021971 / Niemiecki / Miękka / 1996 / 186 str.

Holger Naundorf

Opis

Seit der Einfuhrung der ersten objekt basierten Sprache Simula 18, 98] hat sich immer mehr herauskristallisiert, dass solche Sprachen sehr gut zur Beschreibung fast aller Arten von Problemen geeignet sind und die Entwicklung sehr grosser Programmpakete gut un terstutzen. Fur die heute noch vorherrschenden sequentiellen objektbasierten Sprachen steht ein adaquates und sehr gut verstandenes Modell in Form von abstrakten Daten typen (ADT) zur Verfugung 43, 123, 80, 23, 180]. Fur die im Zeitalter der parallelen und verteilten Rechner immer wichtiger werdenden parallelen objektbasierten Sprachen existiert ein entsprechendes Modell dagegen nicht. Ein Grossteil der heutigen Software wird zum Steuern, Regeln und Erfassen von Daten benutzt und muss deshalb mit den Prozessen der realen Welt Kontakt aufnehmen - diese Kombination von Software und realer Welt wird hybrides System genannt. Dabei auftre tende Probleme sind sowohl die Kombination von diskreten und kontinuierlichen Phano menen als auch die Forderung an die Software, Zeitschranken einzuhalten - realzeitfahig zu sein. Auch fur dieses Problem existiert noch kein befriedigendes Modell. Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wird ein denotationales Modell fur parallele ob l jektbasierte Systeme - gMobS genannt (general Model for object based Systems- vorgestellt, mit dem auch hybride Systeme und Realzeit modelliert werden konnen. Es handelt sich dabei um eine Verallgemeinerung der bereits seit langem eingesetzten Pro zessnetze (dataflow networks 181, 182, 183,90, 25, 51, 26, 89, 149, 161]) auf Netzwerke mit unendlich vielen Komponenten mit diskreter und kontinuierlicher Zeit und kontinu ierlicher Kommunika

Spis treści

1 Einleitung.- I Ein allgemeines Modell für objektbasierte Systeme.- 2 Allgemeines Design.- 2.1 Objekte.- 2.1.1 Beschreibung von Objekten.- 2.1.2 Anzahl der Objekte eines Systems.- 2.2 Zeit.- 2.2.1 Globale Zeit.- 2.2.2 Kontinuierliche Zeit.- 2.3 Kommunikation.- 2.3.1 Kommunikation durch Handshaking.- 2.3.2 Verschicken von Nachrichten.- 2.3.3 Übertragung von Nachrichten.- 2.3.4 Akzeptieren von Nachrichten.- 2.3.5 Kontinuierliche Kommunikation.- 2.4 Hierarchisierung.- 3 Definitionen.- 4 Ein-/Ausgabebeschreibungen.- 4.1 Ein-/Ausgabebeschreibung.- 4.2 Determiniertheit.- 4.3 Verbandstruktur.- 4.4 Eigenschaften.- 4.5 pre-causal Ein-/Ausgabebeschreibungen.- 4.6 pre-delayed Ein-/Ausgabebeschreibungen.- 4.7 Unabhängigkeit von Eigenschaften.- 4.8 Weitere Verbandstrukturen.- 4.9 Das Verschieben von Ausgaben.- 4.10 Metrischer Ansatz.- 5 Methoden zur Beschreibung von Objekten.- 5.1 Teil-Ein-/Ausgabebeschreibung.- 5.2 Trace-Beschreibung.- 6 Objektbasierte Systeme.- 6.1 Objektbasierte Systeme.- 6.2 Objektbasierte Systeme als Ein-/Ausgabebeschreibung.- 6.3 Objektbasierte Systeme als echte Ein-/Ausgabebeschreibung.- 6.4 Eigenschaften.- 6.5 Anderer Ansatz.- 7 Weitere Methoden zur Beschreibung von Objekten.- 7.1 Zeitlose Objekte.- 7.2 ADTs als Ein-/Ausgabebeschreibungen.- 7.3 Zeitlose Übertragungseinheiten.- 7.3.1 Auseinanderziehen von Nachrichten.- 7.3.2 Unabhängige Verzögerung und Vertauschung der Nachrichten für Objekte.- 7.3.3 Verzögerung der Nachrichten.- 7.3.4 Zusammensetzung.- 8 Komposition.- 9 Zerlegung objektbasierter Systeme.- 10 Anwendung von gMobS.- 10.1 Denotationale Semantik mit gMobS.- 10.2 Denotationale Semantik einer Beispielsprache.- 10.2.1 Grundlegende Bausteine.- 10.2.2 Programme und informelle Semantik.- 10.2.3 Denotationale Semantik.- 10.2.4 Bemerkungen zu SimpleLang.- 11 Einordnung.- 11.1 Abstrakte Datentypen.- 11.2 Actor-Modell und POOL.- 11.3 Prozeß-Netzwerke.- 11.4 Systemtheorie und Kybernetik.- II Eine denotationale Semantik für MuPAD.- 12 Überblick.- 12.1 Modellierung von Clustern.- 12.2 Zusammenfassung von Clustern.- 12.3 Nachrichten.- 12.3.1 Interne Nachrichten.- 12.3.2 Externe Nachrichten.- 12.4 Beschreibung von Objekten und Übertragungseinheiten.- 13 Nachrichten.- 13.1 Zieladresse Dest.- 13.2 Sender Sender.- 13.3 Typ Type.- 13.4 Label Label.- 13.5 Interner Typ IType und Domain Dom.- 13.6 Referenzen Ref.- 13.7 Inhalt Cont.- 13.8 Umgebung Env.- 14 Beschreibung eines Clusters.- 14.1 Daten-Objekte.- 14.1.1 Zustände von Daten-Objekten.- 14.1.2 Vor-Objekte.- 14.1.3 Objekte.- 14.2 Funktions-Objekte.- 14.3 Die Übertragungseinheit innerhalb der Cluster.- 14.3.1 Objektmenge.- 14.3.2 Nachrichten.- 14.3.3 Zustände.- 14.3.4 Vor-Übertragungseinheit.- 14.3.5 Übertragungseinheit.- 15 Die Semantik von MuPAD.- 15.1 Objektmenge und Nachrichten.- 15.2 Zustände.- 15.3 Vor-Übertragungseinheit.- 15.4 Übertragungseinheit.- 15.5 MuPAD.- 16 Zusammenfassung.- A Definitionen.- B Kurze MuPAD-Einführung.- C Parallelität in MuPAD.- C.1 Überblick.- C.2 Mikroparallelität.- C.2.1 Motivation.- C.2.2 Funktionalität.- C.2.3 Beispiele.- C.2.4 Implementation.- C.3 Makroparallelität.- C.3.1 Motivation.- C.3.2 Funktionalität.- C.3.3 Implementation.- C.4 Vergleich mit anderen parallelen Paradigmen.- C.4.1 Future Construct.- C.4.2 Tuple-Space.- C.4.3 Process-Graph.- C.4.4 Reflection.- D Objektorientiertheit in MuPAD.- D.1 Motivation.- D.2 Domains.- D.3 Domain-Elemente.- D.3.1 Überladen von Funktionen.- D.3.2 Interne Methoden.- D.4 Einordnung in andere Konzepte.

Blurb

In den letzten Jahren hat sich immer mehr herauskristallisiert, daß objektbasierte Sprachen sehr gut zur Beschreibung fast aller Arten von Problemen geeignet sind. Um die Semantik von objektbasierten Sprachen beschreiben zu können, benötigt man ein entsprechendes Modell. Die für sequentielle objektbasierte Sprachen benutzten abstrakten Datentypen sind für parallele Sprachen nicht mächtig genug. In diesem Buch wird das sehr allgemeine denotationale Modell gMobS für objektbasierte Systeme eingeführt, das auch Zeit beinhaltet und hybride Systeme, also sowohl Programme als auch die Umwelt, modellieren kann. Dieses Modell wird benutzt, um die Semantik des Computer-Algebra-Systems MuPAD in Grundzügen zu beschreiben. Weiterhin werden die sehr mächtigen objektorientierten Eigenschaften von MuPAD erläutert. Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung I Ein allgemeines Modell für objektbasierte Systeme 2 Allgemeines Design - 3 Definitionen - 4 Ein-/Ausgabebeschreibungen - 5 Methoden zur Beschreibung von Objekten - 6 Objektbasierte Systeme - 7 Weitere Methoden zur Beschreibung von Objekten - 8 Komposition - 9 Zerlegung objektbasierter Systeme - 10 Anwendung von gMob5 - 11 Einordnung II Eine denotationale Semantik für MuPAD 12 - Überblick - 13 Nachrichten - 14 Beschreibung eines Clusters - 15 Die Semantik von MuPAD - 16 Zusammenfassung A Definitionen / B Kurze MuPAD-Einführung / C Parallelität in MuPAD / D Objektorientiertheit in MuPAD Abbildungszeichnis / Tabellenverzeichnis. "... Es wird hier der prinzipielle Aufbau des Systems und das funktionale Zusmmenspiel der MuPAD-Datenstrukturen erläutert, was jedoch schon einen tiefen Einblick in den MuPAD-Kern gestattet und die Leistungsfähigkeit von gMobS eindrucksvoll beweist." R. Horsch, Zeitschrift für Mathematik, Berlin