Эстерель - Esterel

Эстерель это синхронный язык программирования для разработки сложных реактивных систем. В императивное программирование стиль Эстерель позволяет простое выражение параллелизм и упреждение. Как следствие, он хорошо подходит для разработки моделей с преобладанием элементов управления.

Разработка языка началась в начале 1980-х годов и в основном осуществлялась командой Ecole des Mines de Paris и INRIA во главе с Жерар Берри во Франции. Текущие компиляторы берут программы Esterel и генерируют Код C или аппаратные (RTL) реализации (VHDL или Verilog ).

Язык все еще находится в стадии разработки, и несколько компиляторов уже выпущены. Коммерческая версия Эстерель среда разработки Студия Эстерель. Компания, занимающаяся его коммерциализацией (Synfora ) инициировал процесс нормализации с IEEE однако в апреле 2007 г. рабочая группа (P1778) распалась в марте 2011 г. Esterel v7 Reference Manual Version v7 30 - первоначальное предложение по стандартизации IEEE общедоступно.

Многообразное понятие времени

Понятие времени, используемое в Эстерель, отличается от понятия времени в несинхронных языках следующим образом: понятие физического времени заменяется понятием порядка. Учитываются только одновременность и приоритет событий. Это означает, что физическое время не играет особой роли. Это называется разнообразным представлением о времени. Программа Esterel описывает полностью упорядоченную последовательность логических мгновений. В каждый момент происходит произвольное количество событий (включая 0). События, происходящие в один и тот же логический момент, считаются одновременными. Другие события упорядочены по экземплярам их возникновения. Есть два типа операторов: те, которые занимают нулевое время (выполняются и завершаются в один и тот же момент), и те, которые задерживаются на заданное количество циклов.

Сигналы

Сигналы - единственное средство связи. Есть оценочные и неоцененные сигналы. Далее они подразделяются на входные, выходные или локальные сигналы. Сигнал имеет свойство мгновенно присутствовать или отсутствовать. Ценные сигналы также содержат значение. Сигналы передаются по программе, а это означает, что любой процесс может читать или записывать сигнал. Значение оценочного сигнала можно определить в любой момент, даже если сигнал отсутствует. Статус сигнала по умолчанию отсутствует. Сигналы остаются отсутствующими до тех пор, пока они явно не настроены для представления с помощью оператора emit. Связь происходит мгновенно, это означает, что сигнал, излучаемый в цикле, становится видимым немедленно. Обратите внимание, что можно общаться в одном и том же цикле.

Правила когерентности сигнала

Каждый сигнал присутствует или отсутствует в цикле, но не в обоих одновременно.
Все писатели бегут раньше читателей.

Таким образом

представить A еще испустить Aend

является ошибочная программа: писатель "emit A" должен запускаться до того, как читатель "представляет A", но семантика языка требует, чтобы сначала было выполнено "present A", что приводит к конфликту в семантике программы.^{[требуется разъяснение ]}

Конструкции языка

Примитивные высказывания Эстереля

Чистая Эстерель имеет одиннадцать примитивных утверждений.^[1]

`ничего`	Немедленно прекращается без каких-либо других эффектов.
`Пауза`	Блокирует поток управления в текущем цикле для возобновления в следующем цикле.
п `;` q	Работает п пока он не прекратится, а затем, в той же реакции, начните q.
п `\|\|` q	Работает п и q в параллели
`петля` п `конец`	Перезагрузить тело п как только он закончится. Каждый путь через тело цикла должен содержать хотя бы один `Пауза` заявление, чтобы избежать неограниченного зацикливания в рамках одной реакции.
`сигнал` S `в` п `конец`	Объявляет местный сигнал.
`испускают` S	Сделать сигнал S присутствует в текущий момент. Сигнал отсутствует, если он не излучается.
`подарок` S `тогда` п `еще` q `конец`	Если сигнал S присутствует в текущий момент, немедленно запустить п, иначе запустите q.
`приостановить` п `когда` S	Приостанавливает выполнение тела в моменты, когда S настоящее.
`ловушка` Т `в` п `конец`	Объявите помеченный escape-блок.
`выход` Т	Перейти к концу самого сокровенного Т-помеченный блок побега.

Производные заявления Esterel

Эстерель имеет несколько производных конструкций:^[2]^[3]

Производное заявление	Расширение
`остановка`	`конец паузы цикла`
`выдерживать` s	`цикл испускать` s`; пауза конец`
`подарок` s `тогда` п `конец`	`подарок` s `тогда` п `еще ничего` `конец`
`Ждите` s	`ловушка T в паузе цикла; подарок` s `затем выйдите из T конец конец цикла конец`
`ждать немедленно` s	`ловушка T в петле присутствует` s `затем выйдите из T end; пауза конец конец цикла`
`приостановить` п `когда немедленно` s	`приостановить настоящее` s `затем пауза в конце;` п `когда` s
`прервать` п `когда (немедленно)` s	`ловушка T в приостановке` п `когда (немедленно)` s`; выход T \|\| ждать (немедленно)` s`; выход T; конец`
`слабый аборт` п `когда (немедленно)` s	`ловушка T в` п`; выход T \|\| ждать (немедленно)` s`; выход T; конец`
`петля пкаждый` s	`прерывание цикла` п `; остановиться, когда` s `конец цикла`
`каждые (немедленно)` s `делать` п `заканчивать каждый`	`ждать (немедленно)` s`; петля` п `каждый` s

Другие заявления Эстерель

В полном языке Esterel также есть операторы для объявления и создания экземпляров модулей, для переменных, для вызова внешних процедур и для оцененных сигналов.

Пример (ABRO)

Следующая программа генерирует выход O, как только будут получены оба входа A и B. Сбросьте поведение всякий раз, когда принимается вход R.

модуль ABRO: вход A, B, R; выход O; цикл [await A || ждать B]; испустить модуль Oeach Rend

Преимущества Эстерель

Модель времени дает программисту точный контроль
Параллелизм удобен для задания систем управления
Полностью детерминированный
Конечный язык
- Время выполнения предсказуемо
- Намного легче проверить формально
Может быть реализован как аппаратно, так и программно

Недостатки Эстерель

Конечностный характер языка ограничивает гибкость (но выразительности достаточно для выбранной области применения)
Семантические задачи
- Часто бывает сложно избежать нарушений причинно-следственной связи
- Сложно компилировать в общем случае, но существуют простые критерии корректности

Смотрите также

Блеск, родной язык программирования
СИГНАЛ, синхронный язык, ориентированный на поток данных, обеспечивающий многочастотные спецификации
Эстерель Технологии, разработчик Esterel Studio и других инструментов
Модель параллельного программирования

использованная литература

^ Берри, Жерар (1999). «Конструктивная семантика чистого Эстерель». CiteSeerX 10.1.1.46.2076. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)
^ Берри, Жерар (июнь 2000 г.). "Учебник по языку Esterel v5". Ecole des Mines и INRIA. CiteSeerX 10.1.1.3.1177. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)
^ Берри, Жерар; Гонтье, Жорж (Ноябрь 1992 г.). «Синхронный язык программирования Esterel: дизайн, семантика, реализация». Наука компьютерного программирования. 19 (2): 87–152. CiteSeerX 10.1.1.17.5606. Дои:10.1016 / 0167-6423 (92) 90005-В.

внешние ссылки

Язык Эстерель в Inria
Esterel Web на esterel.org
Компилятор Columbia Esterel компилятор с открытым исходным кодом

[1] Берри, Жерар (1999). «Конструктивная семантика чистого Эстерель». CiteSeerX 10.1.1.46.2076. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)

[2] Берри, Жерар (июнь 2000 г.). "Учебник по языку Esterel v5". Ecole des Mines и INRIA. CiteSeerX 10.1.1.3.1177. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)

[3] Берри, Жерар; Гонтье, Жорж (Ноябрь 1992 г.). «Синхронный язык программирования Esterel: дизайн, семантика, реализация». Наука компьютерного программирования. 19 (2): 87–152. CiteSeerX 10.1.1.17.5606. Дои:10.1016 / 0167-6423 (92) 90005-В.

[1]

[2]

[3]