آلة الحالة المجردة

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

في علوم الحاسوب ، آلة الحالة المجردة ( ASM ) هي آلة حالة تعمل على حالات هي هياكل بيانات عشوائية ( هيكل بمعنى المنطق الرياضي ، أي مجموعة غير فارغة مع عدد من الوظائف ( العمليات ) والعلاقات على المجموعة).

ملخص

تُعدّ طريقة ASM طريقة عملية ومنهجية في هندسة النظم ذات أسس علمية متينة ، تعمل على سد الفجوة بين طرفي عملية تطوير النظام:

  • الفهم البشري وصياغة مشاكل العالم الحقيقي ( تحديد المتطلبات من خلال نمذجة دقيقة عالية المستوى على مستوى التجريد المحدد بواسطة مجال التطبيق المحدد)
  • نشر حلولهم الخوارزمية بواسطة آلات تنفيذ التعليمات البرمجية على منصات متغيرة (تحديد قرارات التصميم، وتفاصيل النظام والتنفيذ).

تعتمد هذه الطريقة على ثلاثة مفاهيم أساسية:

  • لغة التجميع الآلية (ASM) : شكل دقيق من الشفرة الزائفة، تعمم آلات الحالة المحدودة للعمل على هياكل بيانات عشوائية
  • النموذج الأرضي : شكل دقيق من المخططات، يُستخدم كنموذج مرجعي موثوق للتصميم.
  • التحسين : مخطط عام للغاية للتجسيد التدريجي لتجريدات النموذج إلى عناصر النظام الملموسة، مما يوفر روابط قابلة للتحكم بين الأوصاف الأكثر تفصيلاً في المراحل المتتالية لتطوير النظام.

في المفهوم الأصلي لآلات الحالة المستقلة، يقوم عامل واحد بتنفيذ برنامج في سلسلة من الخطوات، وقد يتفاعل مع بيئته. وقد تم توسيع هذا المفهوم ليشمل العمليات الحسابية الموزعة ، حيث تقوم عوامل متعددة بتنفيذ برامجها في وقت واحد.

بما أن نماذج لغة التجميع (ASM) تُنمذج الخوارزميات على مستويات تجريد مختلفة، فإنها تُتيح رؤية شاملة، وأخرى مُبسطة، وثالثة متوسطة لتصميم الأجهزة أو البرامج. غالبًا ما تتألف مواصفات لغة التجميع من سلسلة من نماذجها، تبدأ بنموذج أساسي مجرد، ثم تتدرج إلى مستويات تفصيلية أعلى في تحسينات أو تعميمات متتالية.

نظراً للطبيعة الخوارزمية والرياضية لهذه المفاهيم الثلاثة، يمكن تحليل نماذج ASM وخصائصها ذات الأهمية باستخدام أي شكل صارم من أشكال التحقق (عن طريق الاستدلال) أو التحقق من الصحة (عن طريق التجريب، واختبار تنفيذ النموذج).

تاريخ

يعود مفهوم آلات الحالة المحددة (ASMs) إلى يوري غوريفيتش ، الذي اقترحه لأول مرة في منتصف ثمانينيات القرن الماضي كوسيلة لتحسين فرضية تورينغ القائلة بأن كل خوارزمية تُحاكى بواسطة آلة تورينغ مناسبة . وقد صاغ غوريفيتش فرضية آلات الحالة المحددة : كل خوارزمية، مهما كانت مجردة ، تُحاكى خطوة بخطوة بواسطة آلة حالة محددة مناسبة. في عام 2000، وضع غوريفيتش بديهيات لمفهوم الخوارزميات المتسلسلة، وأثبت فرضية آلات الحالة المحددة لها. ويمكن تلخيص هذه البديهيات بشكل تقريبي كما يلي:

  • الدول عبارة عن هياكل،
  • لا يشمل انتقال الحالة سوى جزء محدود من الحالة، و
  • كل شيء ثابت تحت تأثير التشاكلات البنيوية. (يمكن اعتبار البنى بمثابة جبر ، وهو ما يفسر التسمية الأصلية للجبر المتطور لـ ASMs).

تم توسيع نطاق وضع البديهيات وتوصيف الخوارزميات المتسلسلة ليشمل الخوارزميات المتوازية والتفاعلية.

في تسعينيات القرن الماضي، ومن خلال جهد مجتمعي، [ 1 ] تم تطوير منهجية ASM، التي تستخدم نماذج ASM للمواصفات الرسمية وتحليل ( التحقق والتدقيق ) مكونات الحاسوب المادية والبرمجية . وقد تم تطوير مواصفات ASM شاملة للغات البرمجة (بما في ذلك Prolog و C و Java ) ولغات التصميم ( UML و SDL ).

يمكن الاطلاع على سرد تاريخي مفصل في مصادر أخرى. [ 2 ] [ 3 ]

تتوفر العديد من أدوات البرمجيات لتنفيذ وتحليل ASM.

المنشورات

الكتب

نماذج سلوكية للمعايير الصناعية

أدوات

(بالترتيب التاريخي منذ عام 2000)

فهرس

  • ي. غوريفيتش، الجبر المتطور 1993: دليل ليباري ، إ. بورغر (محرر)، أساليب التحديد والتحقق ، مطبعة جامعة أكسفورد ، 1995، 9-36. ( ISBN) 0-19-853854-5)
  • Y. Gurevich, Sequential Abstract State Machines capture squential Algorisms , ACM Transactions on Computational Logic 1(1) (July 2000), 77–111.
  • R. Stärk، J. Schmid and E. Börger، Java وجهاز Java الظاهري: التعريف والتحقق والتحقق ، Springer-Verlag ، 2001. ( ISBN 3-540-42088-6)
  • E. Börger وR. Stärk، آلات الحالة المجردة: طريقة لتصميم وتحليل النظام عالي المستوى ، Springer-Verlag ، 2003. ( ISBN 3-540-00702-4)
  • E. Börger وA. Raschke، رفيق النمذجة لممارسي البرمجيات ، Springer-Verlag ، 2018. [ 4 ] ( ISBN 978-3-662-56639-8( doi : 10.1007/978-3-662-56641-1 )

مراجع

  1. ↑ بوين، جوناثان ب. (2021). "المجتمعات والأسلاف المرتبطون بإيغون بورغر وASM". في: راشكه، ألكسندر؛ ريكوبين، إلفينيا؛ شيف، كلاوس-ديتر (محررون). المنطق، والحوسبة، والأساليب الدقيقة: مقالات مهداة إلى إيغون بورغر بمناسبة عيد ميلاده الخامس والسبعين . سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب . المجلد 12750. دار نشر سبرينغر الدولية . الصفحات 96-120 . doi : 10.1007/978-3-030-76020-5_6 . ISBN   978-3-030-76019-9. S2CID 235414337 . 
  2. ↑ "الصفحة الرئيسية لـ AsmBook" . إيطاليا: جامعة بيزا . نوفمبر 2005. تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 يونيو 2021 .(الفصل 9)
  3. ↑ بورغر، إيغون (2002). "أصول وتطور منهجية ASM لتصميم وتحليل الأنظمة عالية المستوى" . مجلة علوم الحاسوب العالمية . 8 (1). doi : 10.3217/jucs-008-01-0002 .
  4. ^ بوين ، جوناثان ب. (نوفمبر 2018). “Egon Börger و Alexander Raschke: رفيق النمذجة لممارسي البرمجيات”. الجوانب الرسمية للحوسبة . 30 (6): 761-762 . دوى : 10.1007 / s00165-018-0472-4 . S2CID 53086556 .