CO OPN: Язык спецификаций для разработки конкурентных систем

CO OPN: формальный язык для спецификации параллельных систем. Объектно-ориентированный подход, алгебраические сети Петри, синхронизация и структурирование.

Введение

Язык спецификации CO OPN (Concurrent Object Oriented Petri Nets) основан как на алгебраических спецификациях, так и на алгебраических формализмах сетей Петри. Первый формализм описывает аспекты структур данных, а второй – поведенческие и параллельные аспекты систем. Для работы с большими спецификациями предусмотрены средства структурирования. Принята объектно-ориентированная парадигма, что означает, что спецификация CO OPN представляет собой совокупность объектов, взаимодействующих параллельно. Взаимодействие между объектами осуществляется посредством механизма синхронизации, то есть каждое событие объекта может потребовать синхронизации с некоторыми методами (параметризованными событиями) одного или нескольких партнеров с помощью выражения синхронизации. Спецификация CO OPN состоит из двух различных типов модулей: модулей абстрактных типов данных и объектных модулей. Модули абстрактных типов данных относятся к компоненту структуры данных спецификаций, и для их описания используются многосортные алгебраические спецификации. Кроме того, объектные модули представляют собой концепцию инкапсулированных сущностей, обладающих внутренним состоянием и предоставляющих внешнему миру различные сервисы. Для второго типа модулей был принят алгебраический сетевой формализм. Алгебраические сети Петри, являясь разновидностью сетей высокого уровня, значительно превосходят сети Петри, поскольку токены сетей Петри заменены структурами данных, описываемыми с помощью алгебраических абстрактных типов данных. Для управления видимостью как модули абстрактных типов данных, так и объектные модули состоят из интерфейса (который обеспечивает видимость некоторых операций извне) и тела (которое в основном инкапсулирует свойства операций и некоторые операции, используемые для построения модели). В случае объектных модулей состояние и поведение объектов остаются скрытыми в секции тела. Для разработки моделей на языке CO OPN можно использовать фреймворк COOPNBuilder – среду, состоящую из набора инструментов, предназначенных для поддержки параллельной разработки программного обеспечения на основе языка CO OPN.

The CO OPN (Concurrent Object Oriented Petri Nets) specification language is based on both algebraic specifications and algebraic Petri nets formalisms. The former formalism represent the data structures aspects, while the latter stands for the behavioral and concurrent aspects of systems. In order to deal with large specifications some structuring capabilities have been introduced. The object oriented paradigm has been adopted, which means that a CO OPN specification is a collection of objects which interact concurrently. Cooperation between the objects is achieved by means of a synchronization mechanism, i. e., each object event may request to be synchronized with some methods (parameterized events) of one or a group of partners by means of a synchronization expression. A CO OPN specification consists of a collection of two different modules: the abstract data type modules and the object modules. The abstract data type modules concern the data structure component of the specifications, and many sorted algebraic specifications are used when describing these modules. Furthermore, the object modules represent the concept of encapsulated entities that possess an internal state and provide the exterior with various services. For this second sort of modules, an algebraic net formalism has been adopted. Algebraic Petri nets, a kind of high level nets, are a great improvement over the Petri nets, i. e. Petri nets tokens are replaced with data structures which are described by means of algebraic abstract data types. For managing visibility, both abstract data type modules and object modules are composed of an interface (which allows some operations to be visible from the outside) and a body (which mainly encapsulates the operations properties and some operation which are used for building the model). In the case of the objects modules, the state
and the behavior of the objects remain concealed within the body section. To develop models using the CO OPN language it is possible to use the COOPNBuilder framework that is an environment composed of a set of tools destinated to the support of concurrent software development based on the CO OPN language.