(else (error "Неизвестная операция -- WIRE" m)))) dispatch))

Внутренняя процедура set-my-signal! проверяет, отличается ли новое значение сигнала в проводе от старого. Если да, то она запускает все процедуры-действия при помощи процедуры call-each, которая по очереди вызывает элементы списка безаргументных процедур:

(define (call-each procedures) (if (null? procedures) done (begin

((car procedures))

(call-each (cdr procedures)))))

Внутренняя процедура accept-action-procedure! добавляет процедуру-аргумент к списку действий, а затем один раз запускает новую процедуру. (См. упражнение 3.31.)

Располагая вышеописанной процедурой dispatch, мы можем написать сле-

27

дующие процедуры для доступа к внутренним операциям над проводами:27

(define (get-signal wire) (wire get-signal))

(define (set-signal! wire new-value) ((wire set-signal!) new-value))

(define (add-action! wire action-procedure) ((wire add-action!) action-procedure))

Провода, которые содержат меняющиеся со временем сигналы и могут подсоединяться к одному объекту за другим, - типичный образец изменяющихся объектов. Мы смоделировали их в виде процедур с внутренними переменными состояния, которые изменяются присваиванием. При создании нового провода создается новый набор переменных состояния (в выражении let внутри make-wire), а также порождается и возвращается новая процедура dispatch, которая захватывает окружение с новыми переменными состояния.

Провода разделяются между различными устройствами, к ним подсоединенными. Таким образом, изменение, произведенное при взаимодействии с одним устройством, скажется на всех других устройствах, связанных с этим проводом. Провод передает изменение своим соседям, вызывая процедуры-действия, зарегистрированные в нем в момент установления соединения.

27Эти процедуры - всего лишь синтаксический сахар, который позволяет нам работать с внутренними процедурами объектов, используя обычный синтаксис процедурного вызова. Поразительно, что мы так просто можем менять местами роли процедур и данных. Например, когда мы пишем (wire get-signal), мы представляем себе провод wire как процедуру, вызываемую с сообщением get-signal на входе. С другой стороны, запись (get-signal wire) поощряет нас думать о wire как об объекте данных, который поступает на вход процедуре get-signal. Истина состоит в том, что в языке, где с процедурами можно работать как с объектами, никакого фундаментального различия между «процедурами» и «данными» не существует, и мы имеем право выбирать такой синтаксический сахар, который позволит программировать в удобном для нас стиле.

План действий

Теперь для завершения модели нам остается только написать after-delay. Здесь идея состоит в том, чтобы организовать структуру данных под названием план действий (agenda), где будет храниться расписание того, что нам надо сделать. Для планов действий определены следующие операции:

•(make-agenda) возвращает новый пустой план действий.

•(empty-agenda? (план-действий)) истинно, если план пуст.

•(first-agenda-item (план-действий)) возвращает первый элемент плана.

•(remove-first-agenda-item! (план-действий)) модифицирует план, убирая из него первый элемент.

•(add-to-agenda! (время) (действие) (план-действий)) модифицирует план, добавляя указанную процедуру-действие, которую нужно запустить в указанное время.

•(current-time (план-действий)) возвращает текущее время модели.

Экземпляр плана, которым мы будем пользоваться, будет обозначаться the-agenda. Процедура after-delay добавляет новый элемент в план the-agenda:

(define (after-delay delay action)

(add-to-agenda! (+ delay (current-time the-agenda)) action the-agenda))

Имитация управляется процедурой propagate, которая работает с the-agenda, по очереди выполняяпроцедуры, содержащиеся в плане. В общем случае, при работе модели в план добавляются новые элементы, а propagate продолжает работу, пока план не становится пустым:

(define (propagate)

(if (empty-agenda? the-agenda) done

(let ((first-item (first-agenda-item the-agenda))) (first-item)

(remove-first-agenda-item! the-agenda)

(propagate))))

Пример работы модели

Следующая процедура, которая навешивает на провод «тестер», показывает имитационную модель в действии. Тестер говорит проводу, что, каждый раз, когда сигнал изменяет значение, нужно напечатать новое значение сигнала, а также текущее время и имя провода:

(define (probe name wire) (add-action! wire

(lambda () (newline)

(display name) (display " ")

(display (current-time the-agenda)) (display " New-value = ") (display (get-signal wire)))))

Сначала мы инициализируем план действий и указываем задержки для элементарных функциональных элементов:

(define the-agenda (make-agenda)) (define inverter-delay 2) (define and-gate-delay 3) (define or-gate-delay 5)

Затем мы создаем четыре провода и к двум из них подсоединяем тестеры:

(define input-1 (make-wire)) (define input-2 (make-wire)) (define sum (make-wire)) (define carry (make-wire))

(probe sum sum) sum 0 New-value = 0

(probe carry carry) carry 0 New-value = 0

Затем мы связываем провода, образуя схему полусумматора (как на рис. 3.25), устанавливаем сигнал на входе input-1 в 1, и запускаем модель:

(half-adder input-1 input-2 sum carry) ok

(set-signal! input-1 1) done

(propagate)

sum 8 New-value = 1

done

Сигнал sum становится 1 в момент времени 8. Мы находимся в 8 единицах от начала работы модели. В этот момент мы можем установить сигнал на входе input-2 в 1 и дать изменению распространиться:

(set-signal! input-2 1) done

(propagate)

carry 11 New-value = 1 sum 16 New-value = 0 done

Сигнал carry становится равным 1 в момент 11, а sum становится 0 в момент 16.