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| | | | | Beschreibung | | In der Struktursicht wird die Aufteilung des Gesamtsystems in Komponenten und deren Vernetzung untereinander festgelegt, womit lediglich die statische Struktur des Systems definiert. Mit Interaktionsdiagrammen (siehe STD) wird eine erste dynamische Beschreibung des Systemverhaltens angegeben. Dies geschieht exemplarisch durch Angabe der zeitlichen Abfolge bestimmter Signale und Nachrichten.
Für eine Realisierung des Systems genügt dies noch nicht, es muss vollständig festgelegt werden, wie jede einzelne Komponente auf eingehende Nachrichten reagiert, welche neuen Nachrichten erzeugt werden und wohin sie verschickt werden. Das Verhalten der einzelnen Komponenten wird in der Regel mit Hilfe von Zustandsübergangssystemen spezifiziert. Dies wird im Folgenden erklärt.
Was verstehen wir unter einem Zustand? Anschaulich könnte man sagen, dass ein Zustand wichtige Eigenschaften einer Komponente wiedergibt. Dabei kann es sich um äußerlich sichtbare oder auch um innere Eigenschaften handeln. Zum Zustand einer Ampelsteuerung gehören sicher die Nachrichten auf ihren Eingabeports sowie die Nachrichten auf ihren Ausgabeports, die sie aktuell weitergibt, um damit die Umgebung zu beeinflussen. Allerdings "tickt" in einer solchen Steuerung vermutlich eine innere Uhr, mit deren Hilfe die Intervalle zwischen den Ampelphasen festgelegt werden. Wenn diese Uhr nun die Zeitschritte von einem Startwert ausgehend bis 0 herunterzählt, ändert sich mit jedem Zeitschritt der Zustand der Steuerung, obwohl dies nach außen hin nicht unbedingt sichtbar wird.
Daten werden gespeichert und weitergegeben, indem Parameter mit Werten belegt werden. Ein System verfügt daher über eine endliche Menge von Parametern. Technisch gesehen sind das die Eingabe- und Ausgabeports und darüber hinaus die lokalen Variablen einer Komponente. Letztere werden im folgenden Kapitel noch genau erklärt.
Außerdem gibt es eine endliche Zahl für das Komponentenverhalten typischer Situationen. Die Komponente befindet sich stets in genau einer dieser Situationen. Bei der Ampelsteuerung könnte man die vier Phasen Rot, Gelb, Grün und Rotgelb als solche Situationen ansehen. Jetzt können wir präzisieren: Unter einem Zustand verstehen wir ein Paar, bestehend aus
- einer aktuellen Belegung der Parameter (Datenzustand) und
- einer typischen Situation (Kontrollzustand).
Die Frage, welche Situationen als typisch angesehen werden sollen, stellt die besondere Herausforderung bei dieser Art der Modellierung dar. Die Menge aller möglichen Zustände einer Komponente nennen wir ihren Zustandsraum S. Man beachte, dass S unendlich ist, obwohl nur endlich viele Parameter und Situationen verwendet werden, sobald unendlich viele Parameterbelegungen zugelassen sind.
Der Zustand einer Komponente bleibt wie bereits erwähnt nicht der selbe. "Verhalten" bedeutet ja gerade "Reaktion auf Ursachen" und damit "Veränderung des Zustands". Es ist also festzulegen, unter welchen Bedingungen unsere Komponente von einem Zustand in einen anderen wechselt. Wir wollen die Möglichkeit vorsehen, dass von einem Zustand s unter den selben Voraussetzungen mehrere Folgezustände zur Auswahl stehen. Dies lässt sich mit Hilfe einer Zustandsübergangsfunktion Z: S -> P(S) beschreiben. Sie ist eine Abbildung in die Menge P(S) der Teilmengen von S (die so genannte Potenzmenge von S). Die Menge enthält dann alle erlaubten Folgezustände von s.
Damit können wir nun definieren: Ist eine Zustandsmenge S vorgegeben, so ist ein nichtdeterministisches Zustandsübergangssystem gegeben durch
- einen Anfangszustand a aus S und
- eine Zustandsübergangsfunktion Z.
Dass es sich dabei um Zustandsübergangssysteme mit Ein- und Ausgabe handelt, kommt durch die Belegung von Parametern zum Ausdruck, die Ein- oder Ausgabeports repräsentieren.
Verhaltenssicht (Fortsetzung)
(c) 2000 LMU München, TU München
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