Введение к работе
Актуальность темы. Современная цивилизация с каждым годом всё больше зависит от компьютеров. В свою очередь, основной интеллектуальный багаж вычислительной техники сосредоточен не столько в аппаратуре, сколько в том огромном количестве информации, которое накоплено в электронном виде за несколько десятилетий развития этой области знаний. Те усилия, которые потребовались для устранения проблемы 2000 года, показывают, насколько ещё плохо контролируемой является эта информация: работа жизненно важных процессов может зависеть от программ, исходные тексты которых отсутствуют, и работоспособность которых приходится принимать на веру. То же относится и к другим видам данных: очень часто файл в некотором формате является "чёрным ящиком" - последовательностью неизвестно для чего предназначенных байтов, заглянуть в который можно лишь при помощи специально для этого предназначенной программы, если таковая вообще существует. При этом оказывается невозможным проконтролировать его содержимое другими способами, например, если специализированная программа отказывается работать с некоторым файлом. Таким образом, очень актуальной сейчас является проблема автоматизации обработки данных различных форматов, включая и исполняемые.
Для того, чтобы отображать содержимое файлов различных форматов, могут использоваться специализированные программы, которые вызываются из универсальной программы просмотра (пример: QuickView в Windows). Для обработки данных одного вида, например, растровых графических файлов, в некоторых программах используются подключаемые динамические библиотеки, предоставляющие определённый набор функций, которые могут быть написаны независимыми производителями для заранее неизвестных форматов файлов (пример: plug-ins в Adobe Photoshop). Также могут существовать готовые статические библиотеки (*.lib) или исходные тексты для работы с некоторыми форматами. Недостатком всех этих подходов является то, что они фиксируют способ обработки данных и скрывают информацию о структуре поддерживаемых форматов, смешивая её в коде со вспомогательными и специализированными операциями. Полезно было бы иметь возможность представления информации о форматах данных в таком зиде, который допускает её многоцелевое использование и который бы содержал как можно меньше несущественной, т.е. не относящейся к способу іредставления данных, информации. Данная работа показывает, что для этих делей может использоваться язык спецификации форматов данных.
Целью работы является разработка универсального (с некоторыми )граничениями) декларативного языка для описания бинарных (т.е. ^текстовых) форматов данных, а также реализация программной системы, іспользующей описания форматов данных на этом языке для отображения
содержимого файлов различных форматов в пригодном для восприятия человеком виде.
Методика исследования состоит в применении современных методов программирования и теории программирования, дискретной математики, математической логики и искусственного интеллекта.
Научная новизна. Предложен новый язык для спецификации форматов данных FlexT (Flexible Types), который позволяет описать широкий набор форматов данных. Реализованы программные системы, использующие эти описания для отображения соответствующих им данных.
Практическая значимость поіучсиньїх результатов. Наличие спецификации формата данных на языке FlexT позволяет автоматически разобрать содержимое данных, соответствующих этому формату, и представить закодированную в нём информацию в пригодном для восприятия человеком виде. Решение этой задачи является необходимой предпосылкой для решения широкого круга других задач, связанных с автоматизацией разработки программ, таких как автоматическая генерация кода для работы с данными по спецификации их представления или спецификация семантики блоков исполняемого кода (т.к. для спецификации семантики исполняемого кода может потребоваться описание форматов данных, с которыми он работает).
При переводе спецификаций форматов, написанных на естественном языке на язык FlexT, в большинстве из них были обнаружены ошибки. Таким образом, язык FlexT является средством точной формальной спецификации форматов данных, с возможностью непосредственной проверки этих спецификаций на реальных данных. Переход от описания для человека к описанию для машины, которое можно сразу же проверить на настоящих данных, приводит к существенному повышению достоверности информации, и в этом состоит один из наиболее важных результатов применения рассматриваемого языка.
Каждый формат данных можно считать "искусственным языком", предназначенным для представления некоторого определённого вида информации, например, исполняемых файлов или изображений, а программы, способные обрабатывать такие форматы, - носителями этих языков. Описание формата данных на языке FlexT можно рассматривать как некоторый словарь искусственного языка, который позволяет "наладить общение", т.е. сделать понятной закодированную информацию как для человека, так и в перспективе для других программ. Таким образом, данная работа может также рассматриваться как исследование лингвистики искусственных языков.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на конференциях по информатике: III Международный симпозиум "Интеллектуальные системы" (ИНТЕЛС'98, Псков, 1998), The 3rd IMACS International Multiconference on Circuits, Systems, Communications and Computers (CSCC'99), а также на семинарах ИДСТУ СО РАН по информатике.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 4 печатных работах.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, литературы и приложения. Список литературы содержит 30 наименований. Основной текст изложен на 99 страницах машинописного текста, полный объём диссертационной работы 138 страниц. Работа включает 22 рисунка и 12 таблиц.
