В качестве языков алгоритмизации и программирования в системах логического управления в зависимости от типов управляющих вычислительных устройств применяются: алгоритмические языки высокого уровня (C, Pascal, Forth, …), алгоритмические языки низкого уровня (Ассемблеры), и специализированные языки (например, на базе лестничных и функциональных схем). Кроме того, существуют два подхода алгоритмизации систем этого класса. В первом из них считается, что известен алгоритм функционирования объекта управления и требуется по нему синтезировать алгоритм логического управления, обеспечивающий заданное поведение: «Для того чтобы клапан открылся, вычислитель должен на вход открытия исполнительного механизма клапана подавать единичный сигнал». Во втором подходе учитывается информация о состоянии объекта управления: «Если вычислитель подает на вход открытия исполнительного механизма клапана единичный сигнал, то клапан открывается». Таким образом, первая стратегия базируется на понятии «состояние», а вторая — на понятии «событие». Ни та, ни другая разновидность управления в общем случае не является исчерпывающей, однако в Switch-технологии предлагается сделать понятие «состояние» первичным, а в качестве языка спецификации для описания алгоритмов применять графы переходов — предлагается представлять программу как систему взаимодействующих конечных автоматов, описываемых графами переходов.
n
Другими словами, первоначально описывается поведение управляющего устройства, а не его структура, а построение алгоритмов и программ начинается с формирования состояний. Объекты управления, как и система управления, могут быть реализованы с помощью рассматриваемой технологии, что позволяет моделировать систему в целом. Поведение автоматов задается графами переходов (диаграммами состояний), на которых для их компактности входные и выходные воздействия обозначаются символами, а слова используются только для названий пронумерованных состояний. Расшифровка символов выполняется на схеме связей. Применение символов позволяет изображать сложные графы переходов весьма компактно — так, что человек может в большинстве случаев охватить каждый из них одним взглядом. Это обеспечивает когнитивное восприятие указанных графов. Графы переходов в наглядной для человека форме отражают переходы между состояниями, а также «привязку» выходных воздействий и других автоматов к состояниям и/или переходам. Для упрощения изображения графов переходов допустимо использование составных состояний, которые применяются в тех случаях, когда несколько вершин имеют одинаково помеченные исходящие дуги. Задание поведения программ с помощью графов переходов позволяет проверять корректность их построения, например, полноту, непротиворечивость и отсутствие генерирующих контуров.
n
В программе, построенной по графам переходов, также, как и в этих графах, используются символьные обозначения, а не смысловые идентификаторы, как в других стилях программирования. Это связано с тем, что текст программы в рамках указанной технологии строится по графу переходов формально и изоморфно, а изменения вносятся не непосредственно в текст программы, а только после корректировки схемы связей и графа переходов. Изложенное позволяет обеспечить синхронность изменений программ и их проектной документации. Она может совмещаться со схемой взаимодействия автоматов. Схема связей определяет интерфейс автоматов и позволяет применять в графах переходов и в реализующих их программах символьные обозначения. Для объектно-ориентированных программ с явным выделением состояний диаграммы классов в рамках рассматриваемого подхода изображаются в виде схем связей. Состояния кодируются для того, чтобы различать их. Это особенно важно, когда в разных состояниях формируются одинаковые значения выходных переменных. При этом её значность должна быть равна числу состояний рассматриваемого автомата, а каждому состоянию присваивается соответствующий номер. Кодирование состояний позволяет отказаться от флагов, которые неявно выполняют ту же функцию.
n
Четырехуровневая схема программ (дешифратор состояний — выходные воздействия — дешифратор входных воздействий — формирование следующих состояний) реализует автоматы Мура. Четырехуровневая схема программ (дешифратор состояний — дешифратор входных воздействий — выходные воздействия — формирование следующих состояний) реализует автоматы Мили. Пятиуровневая схема программ (дешифратор состояний — выходные воздействия — дешифратор входных воздействий — выходные воздействия — формирование следующих состояний) реализует смешанные автоматы. Схемы программ с указанной структурой названы автоматными. При таком построении граф переходов, автоматная схема программ и конструкция языка программирования аналогичная конструкции switch языка C, реализующая дешифратор состояний, изоморфны. Автоматы могут взаимодействовать по вложенности (один автомат вложен в одно или несколько состояний другого автомата), по вызываемости (один автомат вызывается с определенным событием из выходного воздействия, формируемого при переходе другого автомата), по обмену сообщениями (один автомат получает сообщения от другого) и по номерам состояний (один автомат проверяет, в каком состоянии находится другой автомат). Вложенность может рассматриваться как вызываемость с любым событием. Ни число автоматов, вложенных в состояние, ни глубина вложенности не ограничены. «схемой связей». Проверка взаимодействия автоматов может выполняться протоколированием их работы.
n