Esterel - Esterel

Esterel je synchronní programovací jazyk pro vývoj komplexních reaktivních systémů. The imperativní programování styl Esterel umožňuje jednoduché vyjádření rovnoběžnost a preempce. V důsledku toho se dobře hodí pro návrhy modelů ovládaných ovládáním.

Vývoj jazyka začal na začátku 80. let a byl prováděn hlavně týmem Ecole des Mines de Paris a INRIA vedené Gérard Berry ve Francii. Současní překladatelé berou Esterel programy a generují Kód C. nebo hardwarové (RTL) implementace (VHDL nebo Verilog ).

Jazyk je stále ve vývoji s několika překladači. Komerční verze Esterel je vývojové prostředí Studio Esterel. Společnost, která jej komercializuje (Synfora ) zahájil normalizační proces s IEEE v dubnu 2007 se však pracovní skupina (P1778) rozpustila v březnu 2011. The Esterel v7 Reference Manual Verze v7 30 - počáteční návrh standardizace IEEE je veřejně dostupný.

Mnohostranná představa o čase

Pojem času použitého v Esterelu se liší od pojmu nesynchronních jazyků následujícím způsobem: Pojem fyzický čas je nahrazen pojmem řádu. Zvažuje se pouze simultánnost a přednost událostí. To znamená, že fyzický čas nehraje žádnou zvláštní roli. Tomu se říká mnohotvárná představa o čase. Program Esterel popisuje zcela uspořádanou sekvenci logických instancí. V každém okamžiku dojde k libovolnému počtu událostí (včetně 0). Výskyty událostí, ke kterým dojde ve stejném logickém okamžiku, jsou považovány za simultánní. Ostatní události jsou seřazeny podle jejich výskytů. Existují dva typy příkazů: Ty, které vyžadují nulový čas (spuštění a ukončení ve stejném okamžiku) a ty, které zpožďují předepsaný počet cyklů.

Signály

Signály jsou jediným komunikačním prostředkem. Existují cenné a neocenitelné signály. Dále jsou kategorizovány jako vstupní, výstupní nebo místní signály. Signál má tu vlastnost, že je v okamžiku přítomný nebo nepřítomný. Hodnotné signály také obsahují hodnotu. Signály jsou vysílány napříč programem, což znamená, že jakýkoli proces může číst nebo zapisovat signál. Hodnotu hodnotného signálu lze určit v kterémkoli okamžiku, i když signál chybí. Výchozí stav signálu chybí. Signály zůstávají nepřítomné, dokud nejsou explicitně nastaveny na přítomnost pomocí příkazu emit. Komunikace je okamžitá, to znamená, že signál emitovaný v cyklu je viditelný okamžitě. Pamatujte, že lze komunikovat tam a zpět ve stejném cyklu.

Pravidla koherence signálu

Každý signál je v cyklu pouze přítomen nebo chybí, nikdy oba.
Všichni autoři běží dříve, než ostatní čtenáři.

Tím pádem

present A else emit Aend

je chybný program: spisovatel „emit A“ musí běžet před čtenářem „present A“, ale sémantika jazyka vyžaduje, aby bylo nejprve provedeno „present A“, což má za následek konflikt v sémantice programu.^{[je zapotřebí objasnění ]}

Jazykové konstrukce

Primitivní výroky Esterel

Čistý Esterel má jedenáct primitivních výroků.^[1]

`nic`	Okamžitě končí bez dalšího účinku.
`pauza`	Blokuje řídicí tok v aktuálním cyklu pro obnovení v dalším cyklu.
p `;` q	Běží p dokud to neskončí a poté ve stejné reakci nezačne q.
p `\|\|` q	Běží p a q paralelně
`smyčka` p `konec`	Restartujte tělo p jakmile to skončí. Každá cesta tělem smyčky musí obsahovat alespoň jednu `pauza` prohlášení, aby se zabránilo neomezenému smyčkování v rámci jedné reakce.
`signál` S `v` p `konec`	Deklaruje místní signál.
`vysílat` S	Udělejte signál S přítomný v aktuálním okamžiku. Signál chybí, pokud není vysílán.
`současnost, dárek` S `pak` p `jiný` q `konec`	Pokud signál S je přítomen v aktuálním okamžiku, okamžitě spustit p, jinak spustit q.
`pozastavit` p `když` S	Pozastaví výkon těla v případech, kdy S je přítomen.
`past` T `v` p `konec`	Deklarujte označený únikový blok.
`výstup` T	Skočte na konec nejvnitřnějšího T- označený únikový blok.

Odvozená prohlášení Esterel

Esterel má několik odvozených konstrukcí:^[2]^[3]

Odvozené prohlášení	Expanze
`Stůj`	`konec pauzy smyčky`
`udržet` s	`smyčka emit` s`; pauza konec`
`současnost, dárek` s `pak` p `konec`	`současnost, dárek` s `pak` p `jinak nic` `konec`
`čekat` s	`trap T ve smyčce pauza; současnost, dárek` s `pak opusťte konec T konec konce smyčky`
`čekat okamžitě` s	`past T ve smyčce přítomna` s `poté opusťte T konec; pozastavit konec smyčky konec`
`pozastavit` p `když okamžitě` s	`pozastavit přítomný` s `pak pozastavit konec;` p `když` s
`přerušit` p `když (okamžitě)` s	`past T v pozastavení` p `když (okamžitě)` s`; výstup T \|\| čekat (okamžitě)` s`; výjezd T; konec`
`slabý potrat` p `když (okamžitě)` s	`pasti T v` p`; výstup T \|\| čekat (okamžitě)` s`; výjezd T; konec`
`smyčka pkaždý` s	`smyčka přerušena` p `; zastavit kdy` s `koncová smyčka`
`každý (okamžitý)` s `dělat` p `končit každý`	`čekat (okamžitě)` s`; smyčka` p `každý` s

Další prohlášení Esterel

Celý jazyk Esterel má také příkazy pro deklaraci a vytváření instancí modulů, pro proměnné, pro volání externích procedur a pro oceňované signály.

Příklad (ABRO)

Následující program vysílá výstup O, jakmile jsou přijaty oba vstupy A a B. Resetujte chování vždy, když je přijat vstup R.

modul ABRO: vstup A, B, R; výstup O; smyčka [čekat A || čekat B]; emitují modul Oeach Rend

Výhody Esterelu

Model času dává programátorovi přesnou kontrolu
Souběžnost vhodná pro specifikaci řídicích systémů
Zcela deterministický
Jazyk konečných států
- Předvídatelný čas provedení
- Mnohem snazší ověřit formálně
Lze implementovat v hardwaru i softwaru

Nevýhody Esterel

Konečný stav jazyka omezuje flexibilitu (pro zvolené pole aplikace však postačuje expresivita)
Sémantické výzvy
- Vyhnout se porušení kauzality je často obtížné
- Obecně je obtížné je sestavit, ale existují jednoduchá kritéria správnosti

Viz také

Lesk, programovací jazyk bratrance
SIGNÁL, synchronní jazyk orientovaný na tok dat umožňující specifikace více hodin
Esterel Technologies, vývojář Esterel Studio a dalších nástrojů
Model paralelního programování

Reference

^ Berry, Gérard (1999). „Konstruktivní sémantika čistého Esterelu“. CiteSeerX 10.1.1.46.2076. Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)
^ Berry, Gérard (červen 2000). "Esterel v5 Language Primer". Ecole des Mines a INRIA. CiteSeerX 10.1.1.3.1177. Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)
^ Berry, Gérard; Gonthier, Georges (Listopad 1992). "Synchronní programovací jazyk Esterel: Design, sémantika, implementace". Věda o počítačovém programování. 19 (2): 87–152. CiteSeerX 10.1.1.17.5606. doi:10.1016 / 0167-6423 (92) 90005-V.

externí odkazy

Esterelský jazyk v Inrii
Esterel Web na esterel.org
Překladač Columbia Esterel kompilátor open-source

[1] Berry, Gérard (1999). „Konstruktivní sémantika čistého Esterelu“. CiteSeerX 10.1.1.46.2076. Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)

[2] Berry, Gérard (červen 2000). "Esterel v5 Language Primer". Ecole des Mines a INRIA. CiteSeerX 10.1.1.3.1177. Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)

[3] Berry, Gérard; Gonthier, Georges (Listopad 1992). "Synchronní programovací jazyk Esterel: Design, sémantika, implementace". Věda o počítačovém programování. 19 (2): 87–152. CiteSeerX 10.1.1.17.5606. doi:10.1016 / 0167-6423 (92) 90005-V.

[1]

[2]

[3]