Составление программ на языке функциональных диаграмм по индивидуальному заданию
Метод функциональных диаграмм или диаграмм причинно-следственных связей помогает систематически выбирать высокорезультативные тесты. Кроме этого, метод функциональных диаграмм дает полезный побочный эффект, так как позволяет обнаруживать неполноту и неоднозначность исходных спецификаций.
Функциональная диаграмма – это формальный язык, на который транслируется спецификация, написанная на естественном языке.
Методика использования функциональных жиаграмм:
1. Спецификация разбивается на “рабочие” участки, так как для больших спецификаций функциональные диаграммы становятся слишком громоздкими. Например, при тестировании компилятора в качестве рабочего участка можно рассматривать каждый отдельный оператор языка программирования.
2. В спецификации определяются причины и следствия. Причина – это отдельное входное условие или класс эквивалентных входных условий. Следствие – это выходное условие (результат выполнения программы). Например, если при выполнении программы обновляется содержимое некоторого файла, то изменение в нем является результатом выполнения программы, а подтверждающее сообщение – выходным условием.
Причины и следствия определяютсяпутем последовательного чтения спецификации. Каждым причине и следствию приписывается уникальный номер.
3. Анализируется семантическое содержание спецификации, которая преобразуется в булевский граф (функциональную диаграмму), связывающий причины и следствия.
4. Диаграмма дополняетсяпримечаниями, задающими ограничения и описывающими комбинации причин и (или) следствий, которые являются невозможными из-за синтаксических или внешних ограничений.
5. Путем методического прослеживания состояний условий диаграммы она преобразуется в таблицу решений с ограниченными входами. Каждый столбец таблицы решений соответствует тесту.
6. Столбцы таблицы решений преобразуются в тесты.
Процедура генерации таблицы решений заключается в следующем:
a) Выбрать некоторое следствие, которое должно быть в состоянии 1.
b) Найти все комбинации причин (с учетом ограничени), которые установят это следствие в 1, прокладывая из этого следствия обратную трассу через диаграмму.
c) Построить столбец в таблице решений для каждой комбинации причин.
d) Для каждой комбинации причин определить состояния всех других следствий и поместить их в соответствующий столбец таблицы решений.
При выполнении этого шага необходимо руководствоваться следующими положениями:
· Если обратная трасса прокладывается через узел ИЛИ, выход которого должен принимать значение 1, то одновременно не следует устанавливать в 1 более одного входа в этот узел. Цель данного правила – избежать пропуска определенных ошибок из-за того, что одна причина маскируется другой.
· Если обратная трасса прокладывается через узел ИЛИ, выход которого должен принимать значение 0, то все комбинации входов, приводящие выход в 0, должны быть в конечном счете перечислены. Однако, когда исследуется ситуация, где один вход есть 0, а один или более других входов есть 1, не обязательно перечислять все условия, при которых остальные входы могут быть 1.
· Если обратная трасса прокладывается через узел И, выход которого должен принимать значение 0, то необходимо указать лишь одно условие, согласно которому все входы являются нулями.
Каждый узел диаграммы может находиться в двух состояниях – 0 или 1; 0 обозначает состояние “отсутствует”, а 1 – “присутствует”.
Для представления функциональных диаграмм используются следующие базовые символы:
Если значение a есть 1, то и значение b есть 1; в противном случае значение b есть 0.
Если значение a есть 0, то значение b есть 1; в противном случае значение b есть 0.
Функция ИЛИ устанавливает, что если a, или b,
или с есть 1, то d есть 1; в противном случае d есть 0.
Функция И устанавливает, что если и a, и b есть 1, то и с есть 1; в противном случае с есть 0.
Пример
Рассмотрим диаграмму, отображающую спецификацию: Файл обновляется, если символ в колонке 1 является буквой “A” или “B”, а символ в колонке 2 – цифра. Если первый символ ошибочный, то выдается сообщение X1, а если второй символ не является цифрой – сообщение X2.
Причины:
1 – символ “A” в колонке 1
2 – символ “B” в колонке 1
3 – цифра в колонке 2
Следствия:
7 – файл обновляется
6 – выдается сообщение X1
8 – выдается сообщение X2
Приведенная функциональная диаграмма содержит невозможную комбинацию причин: причины 1 и 2 не могут быть установлены в 1 одновременно.
Для изображения невозможных комбинаций причин используются следующие логические ограничения:
Ограничение Е устанавливает, что Е должно быть истинным, если хотя бы одна из причин – а или b – принимает значение 1 (a и b не могут принимать значение 1 одновременно).
Ограничение I устанавливает, что по крайней мере одна из величин a, b или c всегда должна быть равной 1 (a, b и с не могут принимать значение 0 одновременно).
Ограничение О устанавливает, что одна и только одна из величин а или b должна быть равна 1.
Ограничение R устанавливает, что если a принимает значение 1, то и b должна принимать значение 1, т.е. невозможно, чтобы a было равно 1, а b – 0.
Ограничение М устанавливает, что если следствие a имеет значение 1, то следствие b должно принять значение 0.
|
Для рассмотренного выше примера физически невозможно, чтобы причины 1 и 2 присутствовали одновременно, но возможно, чтобы присутствовала одна из них. Следовательно, они связаны ограничением Е.
Преобразуем полученную функциональную диаграмму в таблицу решений.
Выберем следствие 7 (файл обновляется). Следствие 7 имеет место, еслиузлы 3 и 11 есть 1. В свою очередь узел 11 есть 1, если одна из причин 1 или 2 имеет значений 1. Таким образом, возможны следующие состояния узлов 1 – 3:
1 0 1 и 0 1 0.
Следствие 6 имеет место, если значение узла 11 есть 0 ( узлы 1 и 2 оба равны 0).
Следствие 8 имеет место, если значение узла 3 есть 0.
Таблица решений будет иметь следующий вид:
Столбец 1 представляет условие, где следствие 6 есть 1, столбцы 2,3 – следствие 7 есть 1, а столбец 4 соответствует условию, для которого следствие 8 есть 1.
Пробелы в таблице решений представляют “безразличные” ситуации (состояние причины несущественно).
ЛИТЕРАТУРА
1. Основная литература:
1. Келим Ю.М. Вычислительная техника.Образовательно-издательский центр «Академия», 2008 Москва.
2. Новожилов О П. Основы цифровой техники/Учебное пособие.-М.:ИП РадиоСофт, 2009.
3. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. Учебное пособие для ВУЗов – СПб.: БХВ-Петербург, 2009.
4. Грушвицкий Р.И., Мурсаев А.Х., Угрюмов Е.П. Проектирование систем на микросхемах с программируемой структурой. – СПб.: БХВ-Петербург, 2008.
5. Схемотехника электронных систем. Цифровые устройства/Авторы: В.И. Бойко, А.Н. Гуржий, В.Я. Жуйков, А.А. Зори, В.М. Спивак, В.В. Багрий.- СПб.: БХВ-Петербург, 2008.
6. Амосов В.В. Схемотехника и средства проектирования цифровых устройств. – СПб.: БХВ-Петербург, 2008.
7. Уэйкерли Дж.Ф. Проектирование цифровых устройств, том 1,2. М.: Постмаркет,2009.
8. Хартов В.Я. Микропроцессорные системы. Учебное пособие – М.: Издательский центр "Академия", 2010.
9. Щелкунов Н.Н., Дианов А.П. Микропроцессорные средства и системы. – М.:"Радио и связь", 2010.
Дополнительная
1. Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Цифровые устройства: Учебное пособие для втузов. –
СПб.: Политехника, 1996.
2. Однокристальные микроЭВМ. Справочник. – М.: Микап, 1994.
3. Бродин В.Б., Шагурин М.И. Микроконтроллеры. Архитектура, программирование, интерфейс. Справочник. – М., Эком, 1999.
4. Программы моделирования электронных схем типа Electronics Workbench, Multisim 10.
3. Интернет-ресурсы:
1. https://www.edu.ru/index.php?page_id=6
2. llbest
3. https://www.km.ru
4. https://www.intuit.ru/
5. https://claw.ru/
6. https://ru.wikipedia.org/
7. https://msdn.microsoft.com/ru-ru/gg638594
8. https://cdo.bseu.by
9. https://ru.wikipedia.org
10. https://sdo.uspi.ru/mathem&inform