Chương 4 Đặc tả và mơ hình hóa giao diện thời gian thực
5.3. Hợp đồng thời gian
5.3.1. Thiết kế thời gian
Với mục tiêu tìm kiếm một kỹ thuật có nhiều ưu điểm trong quá trình phát triển hệ thống thời gian thực dựa trên thành phần, luận án đặc tả các phương thức trong thành phần phần mềm bằng thiết kế thời gian. Cho một phương thức có dạng op(X, Y) được biểu diễn thơng qua từng thiết kế có tập biến đầu vào, ký hiệu là X, và tập các biến đầu ra, ký hiệu là Y, X ∩Y = ∅, và ràng buộc
giữa các biến đầu vào và các biến đầu ra là một cơng thức lơgíc tân từ cấp 1, ký hiệu bởi R. Khi gán một tập dữ liệu trên các biến đầu vào của một thiết kế,
sau một khoảng thời gian phương thức sẽ trả một bộ kết quả tại đầu ra, thời gian tối thiểu để dịch vụ thực thi trọn vẹn tác vụ này được biểu diễn bằng số nguyên dương d, biến thời giandchỉ ra rằng một dịch vụ trong một thành phần khơng được gọi q dày, vì nếu gọi q dày thì hệ thống khơng đáp ứng được. Từ cách đặt vấn đề trên, luận án sử dụng thiết kế thời gian làm đặc tả cho các phương thức trong thành phần phần mềm thời gian thực.
Dưới góc độ phát triển phần mềm dựa trên thành phần, các nhà phát triển chỉ quan sát được các biến vào ra, danh sách các phương thức mà thành phần phần mềm cung cấp ra môi trường và danh sách các phương thức mà thành phần phần mềm yêu cầu. Tuy nhiên, đối với hệ thống thời gian thực dựa trên thành phần nói chung và các phương thức trong các thành phần phần mềm nói riêng, yếu tố thời gian cần được đặc tả và biểu diễn trực tiếp trong phương thức sẽ giúp cho việc mơ hình hóa hệ thống được chi tiết nhất. Do đó, luận án định nghĩa thiết kế thời gian như sau:
Định nghĩa 5.1 (Thiết kế thời gian). Một thiết kế thời gian trên tập các biến đầu vào/đầu ra X, Y là một bộ các thành phần D=hV,b R, di, trong đó V=Xb ∪Y,
R là một cơng thức lơgíc tân từ cấp 1 có dạng α ` β biểu diễn quan hệ giữa các biến đầu vào và các biến đầu ra, ở đây α là tiền điều kiện trên tập các biến
X ⊆ X, β là hậu điều kiện trên các tập biến đầu ra Y ⊆ Y, d là số nguyên dương biểu diễn khoảng thời gian tối thiểu thực thi một phương thức.
Trong Định nghĩa 5.1 thành phần R có dạng α ` β, tức là với ràng buộc
tập giá trị đầu vào trên X, X ⊆ X, thỏa α thì thiết kế sẽ đảm bảo tập giá trị đầu ra Y, Y ⊆ Y, thỏa β.
Ví dụ 5.1. Ví dụ này minh họa thiết kế thời gian cho cảm biến đo áp suất khí quyển, ký hiệu DAp, đơn vị đo tính bằng millibars.
DA1 =h{x, y},{(x >0)∧(x≤ 1600) `(((x > 0)∧(x ≤1600))∧y =x)},5i
Thiết kế DA1 chỉ ra rằng phương thức đã cho nhận giá trị áp suất môi trường trong khoảng (x > 0)∧(x≤1600) và trả kết quả tại đầu ra đảm bảo rằng giá trị tại đầu ra y luôn bằng x tối thiểu trong 5 đơn vị thời gian, tức là tín hiệu tại đầu ra y luôn phản ánh trung thực áp suất của môi trường.
Như vậy, mỗi thiết kế đặc tả các phương thức một cách tường minh gồm tập biến đầu vào, đầu ra và quan hệ giữa đầu vào đầu ra cùng với ràng buộc thời gian tĩnh của phương thức.
Trong q trình sử dụng các thiết kế có thể được thay thế bằng các thiết kế khác tốt hơn, thường được gọi là làm mịn thiết kế. Dưới đây là định nghĩa hình thức về làm mịn.
Định nghĩa 5.2 (Làm mịn thiết kế). Thiết kế D2=hV, Rb 2, d2i được gọi là làm mịn của thiết kế D1=hV, Rb 1, d1i, ký hiệu D1 v D2, khi và chỉ khi α2 ⇒ α1, β1 ⇒ β2 và d2 ≤ d1.
Một giao diện thành phần phần mềm, ký hiệu là I=(Ib p,Ir), biểu diễn tập các phương thức và thuộc tính của thành phần phần mềm có thể tương tác với các thành phần phần mềm khác. Thành phầnIp cùng với tập phương thứcM dp
và tập thuộc tínhFdp trong Ip cho biết thành phần phần mềm có thể cung cấp các dịch vụ ra môi trường. Thành phần Ir với tập các phương thức M dr và tập các thuộc tính Fdr cho biết thành phần phần mềm cần những gì để có thể thực thi được. Ở đây, ký hiệu p và r tương ứng với provide và require. Do đó, giao
diện của thành phần được định nghĩa như sau:
Định nghĩa 5.3 (Giao diện thành phần). Giao diện thành phần là một cặp I=(Ib p,Ir), trong đó Ip=hFb dp, M dpi gọi là giao diện cung cấp của I, và Ir=hFdb r, M dri gọi là giao diện yêu cầu của I.
Ví dụ 5.2. Ví dụ này minh họa một giao diện của khối cảm biến KĐKCB trong Ví dụ 3.1. Giả sử mỗi phương thức trong thành phần KĐKCB có một đầu vào nhận tín hiệu từ mơi trường tự nhiên, và một đầu ra trả tín hiệu về cho hệ
thống. I= (h{xA1, xĐ1, xN1, yA1, yĐ1, yN1, xA2, xĐ2, xN2, yA2, yĐ2, yN2},
{S1, A1,Đ1, N1, A2,Đ2, N2, F1}i, null). Trong ví dụ này, Fdp =
{xA1, xH1, xT1, yA1, yH1, yT1, xA2, xH2, xT2, yA2, yH2, yT2}, M dp =
{S1A1,Đ1, N1, A2,Đ2, N2, F1}. Thành phần Ir = null rỗng vì khơng cần gọi thêm dịch vụ nào để hoạt động.