1. Введение

Конкурентная борьба за умы, настроения и чаяния программистов является, как мне представляется, современным трендом развития программирования. Когда почти не предлагается ничего нового, хотя и под лозунгом борьбы за него. Распознать в толчее программных парадигм что-то новое, которое на поверку часто оказывается достаточно известным а, порой и просто устаревшим, весьма и весьма сложно. Все «замыливается» терминологическими изысками, многословным анализом и многострочными примерами на множестве языков программирования. При этом упорно обходятся просьбы открыть и/или рассмотреть подоплеку решения, суть нововведений, пресекаются в зародыше попытки выяснить насколько это нужно и что даст в итоге, что качественно отличает нововведение от уже известных подходов и средств программирования.

1. Введение. Конкурентный корутинизм

Предыдущие статьи на тему автоматного программирования были всего лишь «цветочками». «Ягодкой» автоматного программирования, т.е. ради чего нужно им заниматься, является модель параллельных вычислений на базе модели конечных автоматов. Итак, поехали…

Стандарт С++ включил в свой состав долгожданную поддержку многопоточности [1]. Но не будем ни восхищаться этим, ни критиковать сей факт, т.к. работа с потоками отягощена таким множеством условий, оговорок и особенностей, что без реальных примеров, выявляющих проблемы многопоточности, обсуждение многопоточного программирования будет не только поспешным, но и достаточно предвзятым. Поэтому далее в основном не о потоках, а об автоматах, имея в виду, конечно, и первые.

1. Введение

В [1] был дан ответ на вопрос, что считать автоматным программированием (АП), но не была подробно описана модель конечного автомата (КА) в качестве модели управления автоматных программ. При этом понятно, что чистый абстрактный автомат на эту роль не годится, т.к. ограничен числом каналов. Но и структурная модель автомата, как и соответствующая ей теория структурных автоматов, не позволяют пока дать ответ по выбору модели автомата.

Проблема начинается с того, что среди множества работ по теории конечных автоматов (ТКА) мало дающих определение модели структурного конечного автомата (СКА). Правда, можно понять, что структурный автомат — это [структурная] схема из элементарных автоматов (функциональных элементов), реализующая модель абстрактного автомата [2]. Напомним, что в соответствии с теорией все начинается с создания модели устройства в форме абстрактного автомата, а затем ставится задача синтеза цифровой схемы, которая его реализует [3].

Программирование на первый взгляд мало похоже на синтез цифровых схем. Но только на первый. Во-первых, там и там все начинается с алгоритма. Во-вторых, структурные вопросы организации и реализации цифровых схем и программирования имеют много общего, особенно в контексте параллельного программирования. Но тему параллелизма мы еще обсудим отдельно. Пока же наша задача выбрать и/или доработать модель конечного автомата, которая была бы понятна, удобна и приятна программистам, избалованных разнообразным программным инструментарием.

Правда, тут же закономерен вопрос — зачем еще один и довольно необычный «автоматный инструментарий»? На этот вопрос мы и попробуем ответить, дав определение модели [вложенного] автоматного управления, рассмотрев также ее преимущества по сравнению с обычной моделью программирования.

1. Введение

Услышав из авторитетных уст, что «автоматы — вещь событийная» [3], понял, что конечные автоматы заклеймили окончательно. Судите сами: в библиотеке Qt реализована событийная модель автоматов [1], в UML — они же [2], смотрим на автоматы пакета расширений Simulink-Stateflow системы MATLAB [4] (далее просто Stateflow) и там о событиях и т.д. и т.д. В таком контексте утверждение д.т.н. А.А. Шалыто трактовать по-другому сложно, т.к. ничего иного уже не может быть, потому что быть не может.

Но, если вспомнить теорию конечных автоматов (ТКА), то в ней о событийных автоматах нет ни слова! Но чтобы противоречить теории нужны веские аргументы. А есть ли основания сомневаться в профессионализме Д. Харелла, как создателя нотации, на которой базирует свои идеи язык UML, пакет Stateflow, которые в свою очередь небезызвестны А.А. Шалыто? Ведь, UML, Stateflow, SWITCH-программирование и иные варианты автоматного программирования существуют и в той или иной мере успешно работают.

Так можно ли снять «клеймо событийности» с модели конечных автоматов, отделив «котлеты от мух»? Т.е. разделить теорию автоматов и вычислительные модели, подобные модели Д.Харела. И считать, что последние, хотя и используют терминологию теории автоматов, представляют, судя по их реализации, развитие модели блок-схем программ.

Машина Тьюринга, как модель автоматных программ

1. Введение

Программирование нуждается в новых универсальных алгоритмических моделях, а аппаратные средства реализуют алгоритмы не только в другой форме, но и на базе другой алгоритмической модели — автоматной. Заимствование технологии из сферы разработки аппаратных средств ключевая идея автоматного программирования. Однако синтез цифровых устройств отличается от программирования. Но, заимствуя модель, с одной стороны, ее не желательно существенно изменять, а, с другой стороны, нельзя не учитывать уже существующую теорию и практику программирования.

Далее мы рассмотрим SWITCH-технологию проектирования автоматных программ, в которой с подобными процессами сталкиваешься сплошь и рядом. С одной стороны, она так изменила модель конечного автомата, что фактически вывела ее за рамки теории автоматов. А, с другой стороны, вводит в программирование понятия, которые с трудом воспринимаются программистами, а, порой, просто являются лишними, т.к. существуют более привычные аналоги из теории программ и практики программирования.

За основу обсуждения проблем автоматного программирования возьмем недавнюю лекцию Шалыто А.А. [1] и его «программные» статьи к определению парадигмы автоматного программирования [2, 3].