6.5. ПОДХОД К ПРОЕКТИРОВАНИЮ АРХИТЕКТУРЫ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ АБСТРАКТНЫХ МАШИН ДЕЙКСТРЫ

6.5. ПОДХОД К ПРОЕКТИРОВАНИЮ АРХИТЕКТУРЫ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ АБСТРАКТНЫХ МАШИН ДЕЙКСТРЫ

Самый нижний уровень абстракции — это уровень аппаратуры. Каждый уровень реализует абстрактную машину с все большими возможностями.

Принцип 1. На каждом уровне абсолютно ничего не известно о свойствах более высоких уровней. Этим достигается сокращение связей между уровнями.

Принцип 2. На каждом уровне ничего не известно о внутреннем строении других уровней. Связь уровней осуществляется только через определенные заранее сопряжения.

Принцип 3. Каждый уровень представляет собой отдельно откомпилированные программы. Некоторые из этих модулей являются внутренними для уровня, т. е. недоступными другим уровням. Имена остальных модулей известны на более высоком уровне и представляют собой сопряжения с этим уровнем.

Принцип 4. Каждый уровень располагает определенными ресурсами и либо скрывает их от других уровней, либо предоставляет другим уровням некоторые их абстракции. Например, в системе управления файлами один из уровней может содержать физические файлы, скрывая их организацию от остальной части системы. Другие уровни могут владеть ресурсами: в каталоге, в словаре данных и др.

Принцип 5. Каждый уровень может обеспечивать некоторую абстракцию данных в системе. Например, файлы последовательного и прямого доступа на одном уровне одинаково реализуются на другом уровне.

Принцип 6. Предположения, которые на каждом уровне делаются относительно других уровней, должны быть минимальными, эти предположения могут принимать вид соглашений, которые должны соблюдаться перед выполнением функций, либо относиться к представлению данных или факторов внешней среды.

Принцип 7. Связи между уровнями ограничены явными аргументами, передаваемыми с одного уровня на другой. Недопустимо совместное использование глобальных данных несколькими уровнями. Более того, желательно полностью исключить использование глобальных данных (даже внутри уровня) в системе.

Принцип 8. Всякая функция, выполняемая уровнем абстракции, должна быть представима единственным входом. Аргументы, пересылаемые между уровнями, должны быть отдельными элементами данных, а не сложными структурами.

Подход к проектированию архитектуры системы на основе абстрактных машин Дейкстры можно пояснить на следующем примере.

Процессор фирмы "Intel" может лишь выполнять операции арифметики и, осуществляя сравнения двух величин, может выполнять команды перехода на команды в заданных адресах памяти. Программировать такую ЭВМ можно в виде прямой записи двоичных команд.

ЭВМ IBM PC имеет специальное постоянное запоминающее устройство с программами BIOS. После установки BIOS получается машина с дополнительными командами загрузки программы с дисков, чтения информации из любого сектора дисков, чтения символа с клавиатуры, вывода информации на экран и т. д. Благодаря прерываниям BIOS, становится возможным использование арифметики с плавающей точкой как при наличии, так и отсутствии сопроцессора.

После установки операционной системы MS DOS на машину IBM PC получается машина с новой поддержкой данных в виде файлов и с новыми командами работы над файлами и директориями (копирования, удаления и т. д.). Новая машина может выполнять операции над вещественными числами с плавающей точкой. Появляются команды запуска выполняемых файлов и другие новые команды.

После установки операционной системы MS Windows 3.1 (при установке операционной системы MS Windows 95 одновременно устанавливается и MS DOS) появляются новые команды управления окнами для работы специалистов "со столами, заваленными бумагами". Появляется возможность одновременного запуска разных программ в разных окнах с возможностью междуоконного обмена информацией.

После установки программного комплекса Microsoft Office появляются среды и команды работы над документами, расчетными таблицами и т. д.