6、同步假设与多时钟语言

同步假设与多时钟语言

1 引言

电子嵌入式系统已经渗透到我们生活的方方面面，从汽车到家用电器，再到通信设备。随着这些系统变得越来越复杂，设计方法也必须不断创新，以应对生产力挑战。同步反应式（S/R）语言，依赖于同步假设，提供了一种强大的工具来实现这一目标。本文将深入探讨同步假设及其数学背景，介绍同步语言的独特功能，并讨论其优势和局限性。

2 同步假设的作用

2.1 程序正确性与效率

在计算机科学的各个领域中，程序正确性和效率始终是关键问题，尤其是在嵌入式系统中。嵌入式系统通常需要在严格的实时约束下运行，因此，确保程序按预期执行并且尽可能快地完成任务至关重要。同步假设通过引入适当的句法结构和专用语言，使得程序更容易理解和验证，从而提高了程序的正确性。同时，它还确保了语义在实现代码中的准确性，为功能正确性提供了保障。

2.2 实现问题

在实际的嵌入式系统设计中，同步假设允许将计算和行为划分为一系列离散的计算步骤，这些步骤被称为反应或执行时刻。每个时刻内，行为传播是良好定义的，确保每个信号或变量的状态在被测试或使用之前都已建立和定义。这种假设简化了系统的建模和验证，使得设计人员可以专注于高层设计，而不用担心底层实现细节。

3 命令式风格：Esterel和SyncCharts

3.1 语法和结构

命令式风格的同步语言如Esterel和SyncCharts，提供了构建以层次化同步自动机形式控制主导程序的构造。这些语言遵循StateCharts形式主义，但对同时性、优先级和在给定反应中信号的缺失通知进行了充分处理。以下是Esterel的一个简单示例： <