JP2551944B2 - 図的言語処理システム - Google Patents

図的言語処理システム

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JP2551944B2
JP2551944B2 JP62063412A JP6341287A JP2551944B2 JP 2551944 B2 JP2551944 B2 JP 2551944B2 JP 62063412 A JP62063412 A JP 62063412A JP 6341287 A JP6341287 A JP 6341287A JP 2551944 B2 JP2551944 B2 JP 2551944B2
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浩詔 寺田
博昭 西川
勝彦 浅田
広志 金倉
純一郎 柳
誠 岩田
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Mitsubishi Electric Corp
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Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、交換制御等の実時間処理システムのシステ
ム設計、とりわけ機能要求から仕様を定義し決定する場
合や、デジタル信号処理等の高速データ処理システムの
仕様設計,とりわけ特性要求を満足する仕様を決定する
場合に用いて極めて有効な、加えて機能仕様のトップダ
ウンプロトタイピングを可能にする図的言語処理方式に
係る。
<従来の技術> 多くのシステムは、入力データに対してシステム内で
ある種の交換を施して出力データを生成するといった特
質をもっており、従来こうしたデータの流れに着目して
システムを抽象化又はモデル化し、システムに固有の動
作或いは固有の構造を具象化する記述法によって機能水
準の要求仕様を記述している。例えば、交換制御等の実
時間処理システムでは、システムの機能を階層化し、各
階層毎に入出力の因果関係を状態遷移という概念でモデ
ル化し、第2図に示すような階層的状態遷移図による記
述法を用いて交換機制御等の仕様を定義している。又、
デジタル信号処理システムでは入力信号に対する伝達特
性を第3図に示すような信号流れ図による記述法を用い
て評価し、フィルタ等の仕様を定義している。上記前者
の例ではシステムの動作記述によって、又後者の例では
システムの構造記述によって夫々に要求される機能仕様
を定義している。上述の如く一般にシステムの仕様は、
概ねてその動作記述或いは構造記述によって定義される
が、当該要求を満足する最終的な仕様を決定するまでの
過程では、特にシステム設計の初期段階においては試行
錯誤的作業が伴い、前述の2種類の記述形式を計算機処
理が可能な形式に変換して、図的な記述をテキスト型の
記述に翻訳する操作が必要になる。従来の計算機処理で
は逐次処理計算機アーキテクチャに従属するテキスト型
記述によるプロダラミングが必要であり、システム設計
者自身が対象システムに固有の専門的記述法から計算機
に固有のプログラム記述法に翻訳する作業が必要であっ
た。
<発明が解決しようとする問題点> 前述の如く対象システムに固有の図的記述表現形式は
計算機アーキテクチャに依存するテキスト型記述形式に
変換して計算機処理されるが、こうした表現形式の変換
を可能とするには本来の図的表現形式に制約が課せられ
たり、本来の記述能力が損なわれたりして図的機能記述
手法のもつ特質が十分に生かされないという問題があっ
た。他方図的記述形式のままで仕様決定を行おうとする
場合、従来図的仕様記述を効率良く処理する計算機シス
テムが無い為、システム設計者の知識だけを頼りに試行
錯誤的作業が繰返し必要であり、加えて対象システムに
固有の動作や構造を常に完全に意識して記述する必要が
ある為、設計者の関心は往々にして作画或いは作図に束
縛されがちになり自由な発想そのものがむしろ抑制され
がちであった。
それ故にこの発明の主たる目的は、現状の計算機アー
キテクチャの知識を全く要せず、かつ記述手法からその
処理系に至るまで論理的に一貫性を有する言語体系とそ
の処理系を提供することである。具体的に一例を引用す
ると第3図に示すような信号流れ図そのものを記述し、
入力条件を指定しさえすれば処理系からの応答に従って
特性要求を効率よく仕様化できるような図的仕様記述言
語処理系を提供し、システム設計開発の効率を大幅に改
善することである。
<問題点を解決するための手段> 図的記述形式による機能もしくは特性要求を何らの制
約を付加せずかつ効率良く処理する為に、第1図に示す
システムで構成した図的言語処理系を導入する。処理系
の各サブシステム210乃至240は利用者が記述する図的言
語を各サブシステムが稼働する計算機に固有の言語から
隔離する中間言語で記述する。中間言語として例えば図
的データ駆動形言語(Diagrammatical Data−Driven La
nguage:D3L)もしくはその拡張言語を用いる。なお、D3
Lの言語仕様等については、電子通信学会論文誌(D),
J66−D,10,PP,1169−1176(昭58−10)に詳細が記載さ
れている。
第1図を参照しながら各サブシステムの機能と各機能
間で授受する情報の内容を説明する。設計者はグラフィ
ック端末10によって対象システムの動作や構造を特徴づ
ける図式や条件,即ちプログラムを入力し、又要求特性
の実現性を検証する為の入力データを登録する。図的言
語処理システム20に送出された入力情報は、図的インタ
ーフエース210を介して、中間言語で記述されたエディ
タ220,トランスフォーマ230,及びプログラムシュミレー
タ240において処理可能な形式に変換され、トランスフ
ォーマ230又はプログラムシュミレータ240に送出され
る。要求に見合った特性が得られるかどうかの検証は、
プログラムシュミレータ240で入力データを実行した結
果にもとづいて行われる。満足すべき特性結果が得られ
なかった場合、前回試行の要求を変更して即ち、機能構
成を変更して入力すれば、トランスフォーマ230は実行
プログラムを自動的に更新するとともにプログラムシュ
ミレータへ再ロードする。その際機能要求の変更内容
は、出力結果である動作状況や特性とともに履歴として
保存され、設計者の思考を支援する知識として組織化及
び体系化される。
<作 用> 本発明における前述の図的中間言語D3L及びその拡張
言語で記述される処理系20は、利用者である様々な分野
のシステム設計者が自己の専門領域における仕様記述形
式に従った要求記述を自動的にかつ厳密に処理可能な形
式に変換する。即ち、利用者は処理計算機のアーキテク
チャのみならず従来の計算機言語に関する知識を一切必
要としない。従来、一般の利用者がプログラミングに用
いる言語,例えばFORTRAN,COBOL等の言語を高級言語と
呼んでいるが、本発明における図的言語処理系20と該高
級言語によって構成することも考えられるが、以下の理
由により処理効率の低下をひき起すことが十分予測でき
る。即ち、状態遷移図記法や信号流れ図記法等の図的仕
様記述法は、対象とする問題に内在する構造を利用者が
容易に理解でき又把握できるという利点をもっている
が、並列構造や階層構造といったこれら問題に内在する
自然な構造を言語処理系が保存し又厳密に保証すること
が処理効率の向上には不可欠である。しかるに従来の高
級言語はその逐次処理記述性ゆえに上記問題に内在する
構造を忠実に保存することが難しく、それ故厳格な保証
が常に与えられるとは限らず、少なからぬ処理効率の低
下を余儀なくされる。
本発明によるもう一つの主たる作用は、第4図に示す
信号流れ図記法によってデジタルフィルタを設計してい
く場合を例にとると、記述上の構造に対する簡単な置換
操作もしくは条件設定の変更を繰返すだけで目標とする
特性を獲得できることである。これは設計者の一連の思
考過程において各段階での仕様を常にプロトタイプとし
て取り扱い、又図的インタフェース210において組織化
された知識に支援されることによって、極めて自由なト
ップダウン形のプロトタイピングが行えることを示して
いる。第4図に示すP1,P1′,P2,…等の各プロトタイプ
は、入出力表示装置10上の一画面に対応しており、図的
な仕様記述のみならずプログラムシミュレータ240によ
る実行結果出力を併せて表示することにより設計者は自
己の思考段階を明解に検証することができ、思考過程の
精練化が極めて容易になる。トランスフォーマ230は、
設計者が操作する記述上の構造変換に関する規則を保持
しており、第4図に示したように各プロトタイプの違い
を自動的に抽出する機能をもっている。
<実施例> 第1図に示した図的仕様記述言語処理系20は、システ
ムの機能上図的インタフェース210,プログラムシミュレ
ータ240及び加法的置換機構21に大別される。加法的置
換機構21は、エディタ220とトランスフォーマ230で構成
される。エディタ220は、図的インタフェース210を介し
て入力される機能要求をトランスフォーマ230へ送出す
るとともに条件設定入力や実行データをプログラムシミ
ュレータ240へ送出し、又トランスフォーマ230から仕様
の定義変更を要請する応答を受理するとともにプログラ
ムシミュレータ240における実行結果を受理し、図的イ
ンタフェース210へ処理系としての応答を出力する。従
ってエディタ220は、前記入出力情報の編集機能をもつ
サブシステムである。
次に図的インタフェース210について詳細に述べる。
本サブシステムの最も重要な機能は、利用者が仕様を与
える毎にどのような記述が生成されたか、或いはどのよ
うに実行結果が変化したかを利用者に対して図的に表示
することである。仕様の記述生成に関する実施例を第5
図に示す。本実施例では、信号流れ図記法における基本
構造の一つである1次フィルタのある節点をそれ自身で
加法的に置換する操作を施せば、第3図に示した2次フ
ィルタの記述が実現できることを示している。第6図
は、直列に接続された信号流れ図の節点を1次フィルタ
及び2次フィルタによって加法的に置換することによっ
て楕円型フィルタの記述が、又前述の2つの節点をとも
に2次フィルタで置換することによってチェビシェフ型
フィルタの記述が生成できることを示す例である。他方
第7図に示す実施例は、第6図に例示した楕円型フイル
タの仕様記述生成過程のみならず各記述毎に応答特性の
シシュレーション結果をグラフ表示するものである。
上述の如く利用者が専門的に用いる図的仕様記述法に
対して、置換操作に基づく加法的な合成によって新たな
記述が生成できるが、図的インタフェース210によって
表示される新しい記述が目標仕様を獲得する為に意味の
ある記述かどうかを判定し、検証する機能が処理システ
ムに要求される。トランスフォーマ230は、図的仕様記
述に対する変換規則、前述の実施例の場合には加法的置
換規則にのっとって仕様記述を処理可能な形式に自動的
に翻訳すサブシステムである。又プログラムシミュレー
タ240はトランスフォーマ230において有意と判定された
仕様記述に対する特性等を検証するサブシステムであ
る。状態遷移図記法に対する置換規則のD3Lによる表現
例を第8図に示す。同図においてSa,Sbは状態a,bを、又
Cab/Aabは状態遷移Sa→Sbが起こる条件及び該遷移によ
る作用を表わす。
トランスフォーマ230では、例えば置換操作といった
図的記述に対する操作が施される部分構造を検索照合
し、次に適用部分への指定に沿った変換を行い、最後に
変換された部分構造を周囲と接続する埋込みといった処
理を行う。置換操作による仕様記述の生成を行う場合に
ついて、前記照合処理をD3Lで記述した実施例を第9図
に示す。第9図に従って処理の流れを説明する。検索対
象となる図的表現(GRAPH)と照合の基点となる節点(M
ATCH−NODE)を入力し、これらを照合する(NODE−MATC
HING)。照合によって図的表現上で該当する節点が見出
されると、その節点に接続されている次の節点を新しい
基点として(NEXT−NODE)該節点に接続する構造の照合
を再帰的に実行する(NEXT−MATCHING)。照合可能な構
造が複数発見されたときは、候補が発見されなくなるま
で(NO−MATCH)それ以後の照合を候補毎に独立に行う
(MATCHING)。即ち本実施例では照合を並列再帰として
処理する。かかる並列再帰的制御構造を実行可能とする
為には、自己再帰処理をある処理機構自身で続行し、並
列再帰処理を前記処理機構と斉一の複数の処理機構に分
散して処理する方法が考えられ、、よく知られたペトリ
ネット記述法に従えば第10図に示す動作モードで表現さ
れる。
プログラムシミュレータ240は、問題対象の分野毎に
動作特性等を評価・検証するサブシステムであり、D3L
の汎用的な記述能力によって問題対象毎にシミュレーシ
ョンプログラムを記述することは容易である。更にD3L
を最も効率良く実行できるデータ駆動形並列処理プロセ
ッサ処理計算機として用いれば、プログラムシミュレー
タ240及びトランスフォーマ230の実行効率は極めて高い
といえる。
<発明の効果> 上述の如く、図的仕様記述言語がD3L及びその拡張言
語で記述される処理系を用いることによって、システム
設計におけるサブシステムの仕様生成とそれらサブシス
テムを統合した全系の仕様生成が、人間の思考過程に極
めて近い手順で即ち自然な形でしかも極めて効率良く実
行できる。又、本発明による処理系はシステム設計者の
思考を支援する知識を蓄積しており、トップダウン型の
プロトタイピングが容易に実践できる環境を提供してい
る。更に、本処理系の記述言語は、利用者の専門領域に
固有の仕様記述法にとらわれない汎用的な記述能力を備
えているので、広汎な応用分野への適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による図的言語処理システムの実施例
を示す図である。 第2図は、システムの動作仕様を記述する例としての状
態遷移図を示す。 第3図は、システムの構造仕様を記述する例としての信
号流れ図を示す。 第4図は、本発明による目標仕様の獲得過程を例示する
図である。 第5図及び第6図は、本発明による記述の操作を例示す
る図である。 第7図は、本発明による記述の生成と実行結果を例示す
る図である。 第8図は、本発明における変換規則の実施例を示す図で
ある。 第9図は、本発明における照合処理の実施例を表現する
図である。 第10図は、本発明における並列再帰構造の実行動作モー
ドの実施例を表現する図である。 図において10は表示及び入出力装置、20は図的言語処理
系、21は変換機構を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺田 浩詔 吹田市山田西3丁目52番地 千里一条池 B−803 (72)発明者 西川 博昭 吹田市千里山東2丁目17番地 A306 (72)発明者 浅田 勝彦 兵庫県尼崎市東難波町4丁目11番4号 (72)発明者 金倉 広志 奈良県大和郡山市北西町31番地−1 (72)発明者 柳 純一郎 大阪府東大阪市南四条町10番地−2 (72)発明者 岩田 誠 滋賀県坂田郡山東町柏原968番地 審査官 野崎 大進 (56)参考文献 明智 他゛図的データ駆動形言語UL 1の仕様″情報処理学会第32回全国大会 講演論文集Vol.1,No.5R−2 (1986−03−11〜13)PP.209−210 西川 他゛図的データ駆動形言語UL 1の言語処理系″情報処理学会第32回全 国大会講演論文集Vol.1,No.5 R−3(1986−03−11〜13)PP.211 −212 Jacob RJK゛A state transition diagra m language for vis ual programming″,C ompater,Vol.18,No.8 (1985)PP.51−59

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】図的な階層的構造記述及び図的な階層的動
    作記述が可能な表示及び入出力手段と、前記図的な階層
    的構造記述及び図的な階層的動作記述の編集手段、及び
    前記図的な階層的構造記述及び図的な階層的動作記述を
    図的データ駆動形言語に翻訳し、前記図的データ駆動形
    言語によるプログラムに自動的に変換する手段によって
    構成される加法的置換手段、並びに前記図的な階層的構
    造記述及び図的な階層的動作記述によって与えられる動
    作、機能、特性等を条件に従ってシュミレートする手段
    で構成される処理実行手段と、前記表示及び入出力手段
    と前記処理実行手段とのインターフェース手段とを具備
    し、前記図的な階層的構造(動作)記述の正当性を、前
    記翻訳・変換手段及び編集手段を介して、前記表示及び
    入出力手段上で確認できることを特徴とする図的言語処
    理システム。
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JPH0748200B2 (ja) * 1989-03-31 1995-05-24 日本無線株式会社 データフローグラフの自動表示方法
JP6083249B2 (ja) * 2012-02-09 2017-02-22 新日鐵住金株式会社 製造プロセスの離散モデルのアップデート支援方法、装置及びプログラム

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JacobRJK゛Astatetransitiondiagramlanguageforvisualprogramming″,Compater,Vol.18,No.8(1985)PP.51−59
明智他゛図的データ駆動形言語UL1の仕様″情報処理学会第32回全国大会講演論文集Vol.1,No.5R−2(1986−03−11〜13)PP.209−210
西川他゛図的データ駆動形言語UL1の言語処理系″情報処理学会第32回全国大会講演論文集Vol.1,No.5R−3(1986−03−11〜13)PP.211−212

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