JPH0675817A - 状態遷移ルールの動作履歴表示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】複数の要素状態値の集合で構成されるシステム
状態の遷移を遷移前要素状態値集合(遷移条件)、遷移後
要素状態値集合(変化値)、遷移要因(イベント)を3つ組
の形で定義した状態遷移ルールの集合として記憶する手
段、初期システム状態を入力する手段に対して、状態遷
移ルール実行により状態遷移として得られたシステム状
態値を記憶する手段と、システム状態を構成する要素状
態値の集合を3分割する方法を定義を入力する手段に対
し、生成したシステム状態を3つの部分集合X,Y,Zに分
け、X及びYに属する要素状態の組み合わせをマトリクス
の縦軸、横軸に表示する手段と、Zに属する要素状態の
組み合わせををマトリクス上にルール実行順序と共に状
態遷移図として構造化して表示する手段を有する。 【効果】本発明により状態遷移ルールのデバッグの効率
を向上でき、組込型ソフトウェア作成時の工期削減、バ
グの早期発見及び高信頼化の効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】計算機周辺機器コントローラへの
組込型ソフトウェアを始めとする装置組込型制御ソフト
ウェアとして実現されるシステム制御ソフトウェアの設
計検証支援に関する。

【０００２】

【従来の技術】システム状態の遷移を制御する状態遷移
ルールの動作履歴の表示方法としては状態遷移ルールの
実行順序のトレース及びそれによるシステム状態値の変
化を逐時的に表示していた(覚埜 高音、石坂 充弘著:
会話形式による通信プロトコル検証システム,分散処理
システム19-6,情報処理学会1983.7.21)。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】状態遷移ルールの実行
順序のトレースでは、並行に実行可能となる状態遷移ル
ールと状態遷移の関係の把握が困難であり、ルールの解
析が難しい。

【０００４】本発明の目的は、状態遷移ルールの動作履
歴を表示することにより状態遷移ルールと状態遷移の関
係を明確にし、組込型ソフトウェア開発を支援すること
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】複数の要素状態値の集合
で構成されるシステム状態の遷移を遷移前要素状態値集
合(遷移条件)、遷移後要素状態値集合(変化値)、遷移要
因(イベント)を3つ組の形で定義した状態遷移ルールの
集合として記憶する手段、初期システム状態を入力する
手段に対して、状態遷移ルール実行により状態遷移とし
て得られたシステム状態値を記憶する手段と、システム
状態を構成する要素状態値の集合を3分割する方法の定
義を入力する手段に対し、生成したシステム状態を3つ
の部分集合X,Y,Zに分け、X及びYに属する要素状態の組
み合わせをマトリクスの縦軸、横軸に表示する手段と、
Zに属する要素状態の組み合わせをマトリクス上にルー
ル実行順序と共に状態遷移図として構造化して表示する
手段を有する。

【０００６】

【作用】初期システム状態に対し、遷移条件が成立した
状態遷移ルール群を検索し、そのルールの変化値に従い
新たなシステム状態遷移として得られたシステム状態値
を記憶する。この処理を全ての新しく生成されたシステ
ム状態値に対し行うことにより、与えられたルールから
全てのシステム状態遷移を自動的に求めることができ
る。

【０００７】また、上記の処理により求まったシステム
状態遷移を表示指示に従い3つの部分集合X,Y,Zに分け、
Xをマトリクスの縦軸に、Yをマトリクスの横軸に、Zに
属する要素状態値の組み合わせを該縦軸、横軸の交点の
近傍(ドメイン)に図形表示すると共に、システム状態間
の状態遷移を該図形間を接続する矢印で表示することに
よりシステム状態遷移を自動的に表示させることができ
る。

【０００８】

【実施例】本発明の構成を図２に基づいて説明する。ま
ず、キーボードなど入力デバイス(100)より、状態遷移
ルール(101)及び表示指示(107)を入力する。

【０００９】状態遷移ルール(101)を履歴生成部(102)に
入力することにより履歴生成部(102)ではワークエリア
(104)を利用し状態遷移ルール(101)の動作履歴をシステ
ム状態及び状態遷移情報で表した履歴情報(105)を作成
する。

【００１０】履歴情報(105)及び表示指示(102)をクラス
タリング部(106)に入力することにより、クラスタリン
グ部(106)では、マトリクスの表示軸を表示するための
軸情報(107)、マトリクス上にシステム状態を表示する
ためのシステム状態情報(108)、マトリクス上に状態遷
移を表示するための状態遷移情報(109)を作成する。

【００１１】その後、軸表示部(110)は軸情報(107)を入
力しマトリクスの表示軸を、システム状態表示部(111)
はシステム状態情報(108)を入力しマトリクス上にシス
テム状態を表す図形を、状態遷移表示部(112)は状態遷
移情報(109)を入力し状態遷移を表す線を、それぞれデ
ィスプレイなどの表示デバイス(113)上に表示する。

【００１２】以下では、どのように入力し、表示するか
について説明する。状態遷移ルール(101)の例を図３に
基づいて説明する。状態遷移ルール(101)は、遷移前要
素状態値集合(遷移条件)、遷移後要素状態値集合(変化
値)及び遷移要因(イベント)により成り立っている。遷
移条件及び変化値は、要素状態及びその要素状態値の集
合である。遷移条件に複数の要素状態及び要素状態値を
指定した場合、遷移条件は各々の条件の論理積となり、
変化値が複数個指定された場合、遷移条件が満たされた
場合複数の要素状態の要素状態値が変化することを表し
ている。

【００１３】なお、各状態遷移ルール(101)には、ルー
ル番号を付けている。この番号は状態遷移ルール(101)
が入力された順番で本発明中各状態遷移ルール(101)を
識別する際利用している。

【００１４】次に、履歴生成部(103)のフローチャート
を図4に従って、状態遷移ルール(101)より履歴情報(10
5)を作成する。履歴情報(105)とは、状態遷移ルール(10
1)の動作していく過程を１段階ずつ保存し、どのように
システム状態が変化したかを表すものである。

【００１５】まず、初期システム状態を入力する(40
1)。今回履歴情報(105)を得るためのデータとしては状
態遷移ルール(101)のみを入力している。履歴情報は(10
5)、あるシステム状態からの状態遷移をたどり、新たな
システム状態を求め、今度は、この新たなシステム状態
からの状態遷移をたどり、さらに新たなシステム状態を
求める…、この繰り返しにより求まる。このため、元に
なるシステム状態すなわち初期システム状態が必要なわ
けである。

【００１６】その後、状態遷移ルール(101)を入力して
いき(402)、遷移条件と一致していた場合(403)、システ
ム状態をワークエリア(104)に退避させる(404)。これ
は、このシステム状態の値を状態遷移ルールに従い変更
するためである。

【００１７】図5に示すワークエリア(104)の例はシステ
ム状態値を退避させるための領域で、1システム状態分
の領域を持っている。

【００１８】その後、状態遷移ルール(101)の変化値に
従いシステム状態を設定し(405)、その状態がまだ存在
していない場合は(406)システム状態を格納する(407)。
これは、同じシステム状態を２重定義しないようにする
ためである。そして状態遷移を格納(408)、ワークエリ
ア(104)よりシステム状態の値を読み込み処理中のシス
テム状態に戻す(409)ことにより１つの状態遷移ルール
(101)についての処理を終了する。

【００１９】現在処理した状態遷移ルール(101)が最後
の状態遷移ルール(101)か判断(410)、最後ではない場
合、次の状態遷移ルール(101)を入力し(411)上記の処理
を行う。最後の場合は、存在するシステム状態中でまだ
処理していないシステム状態があるか判断(412)、ある
場合はそのシステム状態を設定し(413)上記の処理を続
ける。ない場合は処理を終了する(414)。この処理によ
り作成された履歴情報(105)の例を図6に示す。

【００２０】履歴情報(105)は、システム状態及び状態
遷移により成り立っている。システム状態は各要素状態
に対応する要素状態値で表され、状態遷移は遷移前シス
テム状態中に遷移先システム状態のポインタを格納する
ことにより表されている。状態遷移はそのほかに、適応
した状態遷移ルール(101)のルール番号及び遷移要因も
格納している。

【００２１】図7に示す表示指示(102)の入力の例につい
て説明する。表示指示(102)は、着目したい要素状態、
分類したい集合名、集合中でのLevelにより成り立って
いる。表示指示は(102)、どの要素状態をマトリクスの
軸として表示し、かつマトリクス上にどの要素状態を表
示するかを表すものである。分類したい集合名とはその
要素状態をどこに表示するかを表すもので、xの場合マ
トリクスの横軸に、yの場合マトリクスの縦軸に、zの場
合マトリクス上にそれぞれ表示することを指定してい
る。

【００２２】集合中のLevelとは、集合上での各表示指
示(102)の上下関係を表すもので、Level1とは集合その
ものを分類する表示指示(102)、Level2はLevel1の各要
素状態値を分類する表示指示(102)、Level3はLevel2の
各要素状態値を分類する表示指示(102)…となる。これ
を用いることにより１つの集合を１つ以上の要素状態で
分類できることができる。そのため、要素状態が多い場
合、複数個要素状態を指定することにより詳細に分類す
ることが可能となる。

【００２３】クラスタリング部(106)を説明する前に、
今回使用している表示形式について説明する。表示形式
を図8に示す。状態遷移図は、表示デバイス表示可能な
領域(表示領域)を格子状に区切ったブロック上に軸、シ
ステム状態、状態遷移を表示することにより表現してい
る。そのため、クラスタリング部(106)で作成される一
連のデータは、表示の精度等を気にせずに作成できる。

【００２４】表示領域は大きく軸表示領域(801)と状態
遷移表示領域(807)に分かれる。状態遷移表示領域(807)
はさらに、複数のドメイン(803)の集合である。ドメイ
ン(803)とは各軸の要素状態値で区切られた領域であ
る。さらにドメイン(803)は、配線領域(802)とシステム
状態を表示するシステム状態領域(810)から成り立って
いる。システム状態領域(810)は四方を配線領域(802)に
囲まれており、状態遷移の配線はこの配線領域(802)を
使用して行われる。配線領域(802)及びシステム状態領
域(805)は状態遷移表示領域(807)の1ブロックに対応し
ている。このブロックにはあらかじめ複数個の端子(80
9)が用意されており、この端子(809)間に線を引くこと
により配線を実現している。端子間の線を引くことがで
きる道は配線路(808)と呼び、配線路(808)と各ブロック
の縁の交点が各ブロックの端子(806)である。

【００２５】状態遷移表示領域(807)はドメイン座標(80
6)と表示座標(805)の2つの座標がある。ドメイン座標(8
06)とは、ドメイン(803)を最小単位とし、左上のドメイ
ンをx=1,y=1とし、右に1ドメイン移動する毎にxに、下
に1ドメイン移動する毎にyに１加算し、表現される座標
である。表示座標（８０５）とはブロックを最小単位と
し、左上のブロックをx=1,y=1とし、ドメイン座標と同
様に加算し表現する座標である。

【００２６】状態遷移表示領域(807)での表示位置の指
定は表示座標により指定する。軸表示領域(801)はその
名の通り軸に指定された要素状態の要素状態値を表示す
るための領域である。この領域は、軸に指定される要素
状態が1以上の場合、縦軸を表すブロックは横方向に、
横軸を表すブロックは縦方向に階層的に配置される。

【００２７】軸表示領域(801)での表示位置の指定も状
態遷移表示領域(807)の表示位置の指定と同様に表示座
標(804)により指定する。しかし、縦及び横軸では違う
座標軸になっており、各軸の左上のブロックがx=1,y=
1、その後状態遷移表示領域(804)と同様下及び右に1ブ
ロック移動する毎に1加算する。

【００２８】両領域(801,807)の関係は、軸表示領域(80
1)の1ブロックが状態遷移表示領域(807)の1ドメイン(80
3)に対応している。もし軸表示領域(801)の1ブロックの
大きさが状態遷移表示領域(807)の1ブロックの大きさと
等しかった場合、状態遷移表示領域(807)の1ドメイン(8
03)の大きさが変更になったとき、軸情報(107)(後報)を
作成し直さなければいけないのに対し、この方式の場合
は軸表示部(110)(後報)のパラメータを変えるだけで実
現できるというメリットがある。

【００２９】図９のフローチャートに示すクラスタリン
グ部(106)について説明する。クラスタリング部(106)で
は表示に必要な軸情報(107)、システム状態情報(108)、
状態遷移情報(109)を作成する。まず、履歴情報(105)よ
り表示指示(102)で定義されたX,Yに属する要素状態値を
検索する(901)。これは、表示指示(102)では要素状態と
集合名の関係のみを記述しており、実際どのような要素
状態値を取り得るのか分からないため検索している。

【００３０】その後、検索結果より各要素状態の要素状
態値の数を求め(902)、要素状態値の表示位置を求める
(903)。要素状態の表示位置は上記で説明した軸表示領
域(801)の表示座標(804)で表され、要素状態がx集合か
つ要素状態のLevelが1の場合は要素状態中の自分の要素
状態値の順番を、要素状態がx集合かつ要素状態のLevel
が1ではない場合は自分の下位Level全ての要素状態値数
と要素状態中の自分の要素状態値の順番を乗算したもの
に1加算した値をxに、要素状態値が属する要素状態のLe
velをyに代入した値がその要素状態が表示される位置で
ある。

【００３１】ここで、要素状態のLevelが1ではない場合
自分の下位Levelの要素状態値数を乗算しているのは、
先ほど表示指示(102)のところで説明した通り各集合は
複数の要素状態で分類することができる。そのため、要
素状態を階層的に表示しなけれはいけないため、このよ
うな計算をしている。要素状態がy集合の場合は、x集合
の場合のxとyを入れ換えれば良い。

【００３２】上記より求まったデータを軸情報(107)と
して出力する(904)。軸情報(107)の例を図10に示す。軸
情報(107)とは、表示指示(105)に要素状態数、要素状態
値、表示位置を付加したものある。

【００３３】その後、システム状態情報(108)を求める
ため、履歴情報(105)よりシステム状態を検索し(905)、
軸情報(107)よりシステム状態を配置すべきマトリクス
を座標の形で表したドメイン座標(806)を求める(906)。
ドメイン座標(806)を求めるフローチャートを図11に示
す。

【００３４】ドメイン座標(806)は、各要素状態値の軸
表示領域(801)上での表示位置を加算することによって
求める。まず、変数x,yを1に初期化する(1102)。その後
システム状態を構成する要素状態値を1つずつ入力し(11
03)、軸情報より要素状態値の表示位置を求める(110
4)。x集合の場合は(1105)、x座標より1減算した値をzに
加算(1107)、y集合の場合はy座標より1減算した値を加
算する(1106)。この処理をシステム状態を構成する要素
状態値全てに対して行うこと(1108)によりドメイン座標
(806)が求まる。

【００３５】ドメイン座標(806)を求めた後、各システ
ム状態の表示位置を算出する(907)。これは、各ドメイ
ン(803)に必ず1つのシステム状態が配置されるとは限ら
ないため、ドメイン座標(806)とは別に表示位置を求め
ている。表示位置はマトリクス上の上方のドメイン(80
3)より、各ドメイン(803)のシステム状態数を求め、も
し1つ以上の場合はドメイン座標のy座標にドメイン(80
3)中の順番を加算後1減算した値に2を乗算した値の座標
に配置し、かつ以下のドメイン(803)についてもずれた
分だけy座標を加算する。1つのシステム状態が配置され
ていた場合は、ドメイン番号に2を乗算した座標とな
る。2を乗算しているのは、各システム状態を表示する
システム状態領域(805)は四方を配線領域(802)に囲まれ
ているためである。このようにして各システム状態の表
示位置が求まる。

【００３６】その後、システム状態情報(108)を出力す
る(908)。システム状態情報(108)例を図12に示す。シス
テム状態情報(108)とは、システム状態の各要素状態
値、ドメイン座標(806)、表示位置より成り立ってい
る。これは、システム状態を表示する際に使用される。

【００３７】次に状態遷移情報(109)を求めるため、履
歴情報(105)より状態遷移を検索し(909)、軸情報(107)
より遷移前及び遷移後のシステム状態の表示位置を求め
(910)、状態遷移情報(109)を出力する(911)。状態遷移
情報(109)の例を図13に示す。状態遷移情報(109)とは、
遷移前のシステム状態の表示位置、遷移後のシステム状
態の表示位置、適応したルール番号及びその遷移要因よ
り成り立っている。これは、状態遷移を表示する際に使
用される。このようにして、クラスタリング部(106)で
は各表示に必要な情報を作成する。

【００３８】軸表示部(110)について説明する。軸表示
部(110)のフローチャートを図14に示す。まず、軸情報
(107)より各軸の軸幅を求める(1401)。軸幅は、各軸に
ついてLevelの低い要素状態の要素状態値数を乗算して
いくことにより求まる。

【００３９】そして、要素状態値及び表示位置を1つず
つ入力し(1402)、軸表示領域(801)の該当ブロックに要
素状態値を表示する(1404)。要素状態値を表示する上
で、各集合には2つ以上の要素状態を指定可能でその要
素状態を階層的に表示するため、下位要素状態について
は複数回要素状態の表示を繰り返す必要がある。そのた
め、現在表示をしている幅を記憶する変数tmpを1に初期
化しておき(1403)、その要素状態の要素状態数とtmpを
乗算した結果(1405)が軸幅より狭い場合は(1406)、tmp
に1加算し(1407)、x集合の場合は(1408)x座標に(141
0)、y集合の場合はy座標に(1409)それぞれ要素状態数を
加算し、再び要素状態値を表示する(1404)。この処理を
表示した要素状態の幅が軸幅以上になった場合まで繰り
返すことにより(1406)、下位Levelの要素状態値の完全
な表示をおこなっている。上記の処理を要素状態値がな
くなるまで繰り返すことにより(1411)軸表示を実現して
いる。

【００４０】次にシステム状態表示部(111)について説
明する。システム状態表示部(111)のフローチャートを
図15に示す。システム状態情報(108)より各システム状
態のz集合の要素状態値及び表示位置を1つずつ入力し(1
501)、状態遷移表示領域(807)上の該当ブロック(システ
ム状態領域(810))にシステム状態を表す図形を表示後(1
503)その上にz集合の要素状態値を表示する(1504)。こ
の処理をデータがなくなるまで(1502)行うことによりシ
ステム状態の表示が実現できる。

【００４１】次に、状態遷移表示部(112)について説明
する。状態遷移表示部(112)のフローチャートを図16に
示す。状態遷移情報(109)より、遷移前システム状態表
示位置、遷移後システム状態表示位置、ルール番号、遷
移要因を入力する(1601)。

【００４２】その後、遷移前システム状態の端子(1603)
及び遷移後のシステム状態の端子(1604)を確保する。こ
れは表示形式のところで説明したように配線領域(802)
及びシステム状態領域(810)はブロックとして表現され
ているため配線は端子(809)間を結ぶことによって実現
する。このため、配線の始点、終点となる端子(809)を
確保している。

【００４３】もし確保できない場合(1605)、すでに両シ
ステム状態表示位置の全ての端子(809)が使用中だとい
うことを表しているので状態遷移表示領域(1304)のブロ
ックの大きさを広げ(1606)再実行する。

【００４４】ブロックの大きさを広げることにより配線
に使用する端子(809)の数が増加するためである。

【００４５】端子(809)が確保できた場合は、遷移前シ
ステム状態より配線する(1607)。配線は、上記で説明し
た通り各ブロックの端子(809)を結び、配線路(808)上に
線を引くことにより実現する。そのため、1ブロック中
では最大1回しか方向転換が行えない。しかし、このた
め各配線の各ブロック上での交わりは、各ブロックの端
子(809)の使用状況を調べることにより判定できる。

【００４６】このような配線領域(802)を配線してい
き、配線が終了したか判断し(1608)終了していない場合
は配線領域(802)がないことを表しているので、端子(80
6)を確保できなかった場合と同様状態遷移表示領域(130
4)のブロックの大きさを広げ(1609)再実行する(1607)。
配線が終了した時点で遷移後システム状態側に矢印を付
け配線を表示する(1610)。

【００４７】そして、配線の近傍にルール番号、遷移要
因を表示することにより(1611)1つの状態遷移の表示を
終了する。ルール番号及び遷移要因の表示場所は矢印か
らの相対座標より求める。この場合ルール番号及び遷移
要因の表示が重ならないように、右側に配線がある場合
は左側に表示するなど排他制御を行っている。上記の処
理を状態遷移情報(112)がなくなるまで実行し(1602)、
状態遷移表示を終了する。

【００４８】実際に、軸情報(107)、システム状態情報
(108)、状態遷移情報(109)をした表示例を図1に示す。
この例では、α3からα5への状態遷移をマウス(図上、
矢印）で指定し、その状態遷移が起きた状態遷移ルール
を別ウインドウで表示させている。

【００４９】

【発明の効果】以上説明した本発明を用いることによ
り、状態遷移ルール（１０１）の動作履歴がビジュアル
的に表現でき、表示指示(102)の変更及び状態遷移ルー
ル(101)の変更に伴い状態遷移図の自動再表示ができる
ため、状態遷移ルール(101)のデバッグの効率を向上さ
せることができる。このため、組込型ソフトウェア作成
時の工期削減、バグの早期発見及び高信頼化の効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】状態遷移ルール表示例である。

【図２】本発明を示す構成図である。

【図３】状態遷移ルール例である。

【図４】履歴生成部フローチャートである。

【図５】ワークエリア例である。

【図６】履歴情報例である。

【図７】表示指示例である。

【図８】表示形式である。

【図９】クラスタリング部フローチャートである。

【図１０】軸情報例である。

【図１１】ドメインを求めるフローチャートである。

【図１２】システム状態情報例である。

【図１３】状態遷移情報例である。

【図１４】軸表示フローチャートである。

【図１５】システム状態表示フローチャートである。

【図１６】状態遷移表示フローチャートである。

【符号の説明】

１０１…状態遷移ルール、１０３…履歴生成部、１０５
…履歴情報、１０６…クラスタリング部、１１０…軸表
示部、１１１…システム状態表示部、１１２…状態遷移
表示部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の要素状態値の集合で構成されるシス
   テム状態の遷移を遷移前要素状態値集合(遷移条件)、遷
   移後要素状態値集合(変化値)、遷移要因(イベント)を3
   つ組の形で定義した状態遷移ルールの集合として記憶す
   る手段1と、入力した初期システム状態値において遷移
   条件が成立した状態遷移ルール群を実行し、上記状態遷
   移ルールの変化値に従い状態遷移として得られた新たな
   システム状態値を記憶する手段2と、システム状態値を
   構成する要素状態値の集合を3分割する方法を定義する
   表示指示を入力し、前記手段2で記憶した各システム状
   態値に対し、該システム状態値を構成する要素状態値の
   集合を表示指示に従い3つの部分集合X,Y,Zに分け、X及
   びYに属する要素状態値の組み合わせをそれぞれマトリ
   クスの縦軸、横軸に表示し、該縦軸、横軸の交点の近傍
   (ドメイン)にZに属する要素状態値の組み合わせを図形
   表示し、システム状態値間の状態遷移を該図形間を接続
   する矢印で表示し、遷移条件が成立した状態遷移ルール
   番号及び遷移要因を矢印の近傍に表示することを特徴と
   する状態遷移ルールの動作履歴表示方法。
2. 【請求項２】請求項1記載のシステム状態を表す図形
   を、マウス又はシステム状態番号で指定することによ
   り、システム状態を構成する要素状態値集合を別ウイン
   ドウに表示する、及び状態遷移を表す矢印をマウス又は
   状態遷移番号により指定することにより、その状態遷移
   が起きた状態遷移ルールを別ウインドウに表示すること
   を特徴とする状態遷移ルールの動作履歴表示方法。