Проблемы комплексирования.

Рассмотрим комплексирование модулей, составленных на различных языках программирования. Для САПР наиболее употребимы универсальные языки ассемблера, ФОРТРАН, ПЛ/1. Особенности операций с разноязыковыми модулями можно свести в основном к двум груп­пам: 1) особенности установки программной среды и вы­зова модуля; 2) различия в реализации типов и структур данных, проявляющиеся при обмене информацией меж­ду модулями.

Установка среды. При передаче управления из модуля, составленного на одном языке, в модуль, составленный на другом языке, требуется устанавливать программную среду, представляющую собой совокупность программ обработки прерываний и аварийных завершений, уста­новки регистров, содержащих адреса областей, исполь­зующихся на протяжении выполнения задачи, и др.

По­этому при организации вызова модулей, составленных на различных языках, необходимо всякий раз устанавли­вать среду вызываемого модуля. Рассмотрим процесс установления среды в языках ассемблера, ФОРТРАН, ПЛ/1.

В алгоритмическом языке ФОР­ТРАН среда устанавливается модулем IBCOM, находящимся в библиотеке компиля­тора. Помимо установки среды этот модуль выполняет операции ввода — вывода и др. Для программ, не со­держащих операций ввода — вывода и прерываний, среда может не создаваться. Вызов модуля, составленного на языке ФОРТРАН, и ус­тановка среды этого языка представляют собой различ­ные, самостоятельные действия.

В алгоритмическом языке ПЛ/1 установка среды обеспечивается совокупностью модулей библио­течных, сгенерированных компилятором ПЛ/1, а также построенных пользователем. Место расположения про­граммной среды определяется вызовом модуля. Таким образом, установка среды в языке ПЛ/1 и вызов самого модуля представляют собой неразрывное целое и счита­ются одной операцией.

Для модулей, написанных на языке ассемблера, компилятор среды не создает. Чтобы обеспечить нор­мальное функционирование программы для обработки программных прерываний и аварийных ситуаций, поль­зователь должен сам включить в свою программу соот­ветствующие средства, например макрокоманды SPIE, STAE, ABEND и др. Механизм задания среды определя­ется также пользователем, который располагается в лю­бом месте исходного модуля макрокоманды задания среды.

Способ обращения к модулю определяется языковы­ми средствами организации связи по управлению, кото­рое реализуется через активизацию модуля и возврат уп­равления.

■ Примечание. В ЕС ЭВМ для активизации модуля необходимо присутствие копии модуля в оперативной памяти. Копия
заносится в память с помощью загрузки.

Средства передачи управления алгоритмических язы­ков проиллюстрированы табл. 3.1.

Таблица 3.1

Согласование типов.Различные языки программиро­вания обладают разными наборами типов данных. Типы данных языков программирования приведены в табл. 3.2.

Возможные отношения между типами данных приве­дены ниже.

Неэквивалентным типам данных относятся типы данных, для которых внутреннее представление, сгенерированное компиляторами, идентично.

К косвенно-эквивалентным типам дан­ных относятся типы данных, для которых нет эквива­лентного описания, но с помощью имеющихся языковых средств их можно совместить.

К неэквивалентным типам данных отно­сят данные, которые невозможно свести друг к другу с помощью имеющихся языковых средств.

■ Примечание. Описание типов данных для вышеприведенных языков программирования см. в § 1.1.

Рассматриваемые алгоритмические языки различают­ся не только типами, а также заданиями длины отдель­ных элементов данных. Длина элементов данных может указываться явно или неявно (по умолчанию). Кроме того, необходимо отметить следующие организационные особенности каждого языка:

Таблица 3.2

Продолжение табл. 3.2

а) обратное расположение массивов (в языке ФОР­ТРАН массив располагается в памяти по столбцам, а в языке ПЛ/1 — по строкам);

б) наличие информационного вектора для перемен­ных в языке ПЛ/1 [поскольку в языке ПЛ/1 память под данные может выделяться динамически, компилятор ге­нерирует информационный вектор, который содержит сведения о переменных, строках и массивах (адрес, дли­
на, количество элементов и пр.)] и имеет различный вид для разных структур данных;

в) выравнивание полей, которое определяется тем, что компилятор располагает данные в соответствии с описаниями, выравнивая их, если необходимо, на грани­цы слов и полуслов.

Обмен данными.Наиболее распространен способ об­мена данных с помощью операторов CALL и LINK. При этом осуществляется формирование списка передавае­мых данных и списка их адресов. Адрес списка адресов передается вызываемой программе через регистр 1.

Другим распространенным способом обмена данными является использование общих областей — статически распределенных участков памяти, к которым может об­ращаться любой модуль независимо от того, на каком языке он описан. Память под общую область отводит редактор связей во время создания загрузочной програм­мы из совокупности общих областей отдельных модулей. Каждый из рассматриваемых языков имеет средства для описания общих областей; в языке ФОРТРАН — оператор COMMON, в языке ПЛ/1—оператор

Рис. 3.6.

STATIC EXTERNAL, в языке ассемблера — оператор СОМ.

Информационный адаптер.С учетом вышеизложенно­го для осуществления универсального информационного интерфейса необходимо:

1) произвести контроль наличия исходных данных для каждого отдельного модуля;

2) задать недостающие исходные данные;

3) проверить соответствие типов, структур и после­довательности данных аналогичным характеристикам данных, принятым в вызываемом модуле;

4) преобразовать данные в случае несоответствия

типов;

5) обеспечить передачу данных вызываемому модулю в соответствии с типом обмена;

6) организовать среду, определяемую языком про­граммирования модуля;

7) проверить результаты;

выполнитьобратное преобразование данных в вид, принятый для хранения промежуточных результатов;

8) сохранить результаты работы модуля для даль­нейшего использования.

Реализация описанных функций выполняется про­граммой-адаптером. Информационное обеспечение адаптера (рис. 3.6) включает в себя таблицы описателей моду­лей, входов модулей, наборов данных, область обмена. На рисунке МФ — модули функционирования; МВв — модули ввода; ТОНД — таблица описателей наборов данных; ТОМ— таблица описателей модулей; ПУС— программы установки среды; ТОВх — таблицы описате­лей входов; МВыв — модули вывода; 00 — области об­мена.

Таблица описателей модуля содержит: имя модуля; идентификатор языка программирования; признак типа обмена, принятый в модуле (параметры, общие области, наборы данных); количество параметров; имя описате­ля входов модуля; имя области обмена; имя описателя набора данных.

Таблица описателей входов модуля содержит: имя параметра локальное; имя параметра глобальное; харак­теристику параметра (входной, выходной, модифициру­емый); вид структуры (переменная строка, массив ариф­метический, массив строк, структура, массив структур и т.д.); размерность (для массива); длину (для строк); основание системы счисления (для переменной или эле­мента массива); форму представления; точность.

Таблица описателей наборов данных содержит: имя набора; имя DD-предложения; тип организации; метод доступа; формат блока; длину блока; атрибуты записи. Для обеспечения преемственности данных следует предусмотреть область памяти, куда заносились бы те результаты работы каждого модуля, которые принимают участие в дальнейших расчетах. Этой цели служит об­ласть обмена — память, выделенная для промежуточных результатов, передаваемых от модуля к модулю. В нее заносятся исходные данные для первого модуля, резуль­таты вычислений, недостающие данные для промежуточ­ных модулей.

Для организации области обмена необходимо:
1) осуществить анализ данных, которые будут цирку­лировать в среде программного комплекса в составе САПР с целью определения одинаковых по смыслу пе­ременных;

2) всем одинаковым по смыслу переменным при­своить одно и то же имя, отражающее семантику этих переменных (глобальные переменные);

3) каждой переменной, встречающейся только один раз, присвоить уникальное имя, отражающее семантику величины (локальные переменные);

4) каждой глобальной и локальной переменной по­ставить в соответствие тип и структуру, являющиеся наи­более информативными.

Указанная совокупность переменных составляет об­ласть обмена, в которой хранится текущее значение каж­дой из переменных в наиболее информативном виде.

В крупных САПР, программы которых оперируют с большим числом входных, промежуточных и результиру­ющих переменных, области обмена удобно организовать в виде некоторого банка данных. Это позволяет возло­жить часть функций, выполняемых адаптером, на СУБД, что в конечном итоге сокращает время на разработку информационного и программного обеспечения САПР.

Таким образом, адаптер выполняет всю совокупность операций по организации информационного взаимодейст­вия между программными модулями. В случае разноязыковых моделей адаптер практически берет на себя вы­полнение соответствующих функций операционной сис­темы. Достаточно сложной является также задача пост­роения области обмена, поскольку ее решение связано со структурированием всех переменных, участвующих в информационном обмене. В крупных САПР, програм­мные модули которых оперируют с большим числом вход­ных, промежуточных и результирующих переменных, функции адаптера по организации и взаимодействию с обменными областями целесообразно переложить на ти­повые СУБД.

Банки данных в настоящее время находят все более широкое применение для организации межмодульного ин­терфейса. Их использование наиболее эффективно, когда совокупность модулей программного обеспечения зафик­сирована и не подлежит изменениям в дальнейшем. В этом случае необходимо составить логическую схему для всей области обмена, в которой были бы указаны наиме­нования переменных, их взаимосвязи, тип представления. Обращение из программных модулей для получения зна­чений необходимых переменных должно выполняться с помощью операторов взаимодействия с СУБД. Примене­ние банков данных для целей организации информационного

межмодульного обмена сокращает сроки разработ­ки информационного и программного обеспечений с САПР.