1 UVOD
Ni še daleč čas, ko so rezultate na športnih prireditvah
merili časomerilci, ki so čas merili ročno. Čas, ki ga
je pokazala štoparica, so povezali s startno številko
tekmovalcev in te razvrstili glede na dosežen rezultat in
kategorijo. Z nastankom tehnologije RFID (angl. Radio
Frequency Identification) se je merilna tehnologija po-
cenila (ChampionChip [7], RFID Race Timing Systems
[8]) in postala dostopna tudi širšemu krogu uporabnikov
(npr. športnim društvom, prirediteljem športnih tekmo-
vanj ipd.), ki so tako postali konkurenca monopolnim
podjetjem (Timing Ljubljana [9]) pri spremljanju rezul-
tatov na manjših športnih tekmovanjih.
Prejet 4. oktober, 2010
Odobren 10. februar, 2011
Za spremljanje rezultatov na športnih tekmova-
njih poleg merilne tehnologije potrebujemo fleksibilen
računalniški sistem, ki omogoča spremljanje različnih
športnih tekmovanj s poljubnim številom merilnih na-
prav in merilnih mest, sprotno beleženje časov, izpis
rezultatov, zanesljivost in varnost. Fleksibilnost sistema
lahko povečamo z uporabo domensko specifičnega je-
zika (angl. Domain Specific Language, krajše DSL)
EasyTime.
Domensko specifični jeziki [1] so prikrojeni aplika-
cijski domeni in imajo določene prednosti pred splošno
namenskimi jeziki v specifični domeni. Te prednosti se
kažejo predvsem v večji izrazni moči in s tem večji
produktivnosti, lažji uporabi (tudi za domenske stro-
kovnjake, ki niso programerji), preprostejši verifikaciji
in optimizaciji. Domensko specifični jezik EasyTime
uporabljamo pri konfiguraciji agentov, ki skrbijo za
zapis dogodka z merilnih naprav v podatkovno bazo.
Agenti so tako ključni elementi merilnega sistema. Z
njihovo ustrezno konfiguracijo lahko zmanjšamo število
potrebnih merilnih naprav.
Struktura članka v nadaljevanju je naslednja: v
drugem poglavju opisujemo probleme, s katerimi se
soočamo pri merjenju časa na športnih tekmovanjih. Pri
tem se osredinimo predvsem na triatlonska tekmovanja,
ki so zaradi merjenja časa kar treh panog in njihovih
dolžin za obvladovanje najtežja. V tretjem poglavju
predstavimo DSL EasyTime. V četrtem poglavju opisu-
jemo delovanje programa, napisanega v DSL EasyTime.
Članek končamo s kratko analizo opravljenega dela in
pogledom v prihodnost.
MERJENJE ČASA NA ŠPORTNIH TEKMOVANJIH Z DOMENSKO SPECIFIČNIM JEZIKOM EASYTIME 37
2 MERJENJE ČASA NA ŠPORTNIH
TEKMOVANJIH
V praksi lahko merimo čas na športnih tekmovanjih
ročno (klasična ali računalniška štoparica) ali avto-
matsko (merilna naprava). Računalniška štoparica je
računalniški program, ki se po navadi izvaja na delovni
postaji (prenosni računalnik) in meri realni čas. Pri tem
izkorišča procesorski takt, t. j. hitrost, s katero procesor
izvaja računalniške instrukcije. Računalniška štoparica
omogoča beleženje dogodkov, t. j. prehodov tekmovalca
prek merilnih mest (krajše MM ), podobno kot merilna
naprava, vendar v tem primeru sproži dogodek operater
na računalniku s pritiskom na ustrezen gumb. Operater
generira dogodke v obliki trojk 〈#,MM,CAS〉, kjer
# označuje startno številko tekmovalca, MM merilno
mesto, na katerem je dogodek nastal, in CAS časovni
žig (angl. Timestamp), ki ga je zabeležil računalnik v
trenutku nastanka dogodka in pomeni število sekund od
1.1.1970 ob času 0:0:0.
Merilne naprave danes po navadi temeljijo na teh-
nologiji RFID [2], pri kateri izvajamo identificiranje
s pomočjo elektromagnetnega valovanja na področju
radijskih frekvenc in sestojijo iz naslednjih elementov:
• čitalca oznak RFID,
• primarnega pomnilnika,
• zaslona LCD in
• numerične tipkovnice.
Na napravo lahko priključimo več antenskih polj,
ki predstavljajo posamezna merilna mesta. Tekmovalci
generirajo dogodke pri prehodu prek antenskega polja s
pomočjo pasivnih oznak RFID, ki hranijo identifikacij-
sko številko tekmovalca. Ta je unikatna in se razlikuje od
štartne številke. Dogodek z merilne naprave predstavimo
s četvercem oblike 〈#, RFID,MM,CAS〉, kjer je že
omenjeni trojki dodana identifikacijska številka oznake
RFID. Natančnost odčitka merilne naprave RFID je po
navadi 1/10 sekunde, kar ustreza zahtevam sodniških
organizacij.
Merilne naprave in delovne postaje z nameščeno
računalniško štoparico, ki so v merilnem sistemu merilna
mesta, lahko priključimo na lokalno omrežje in z njimi
komuniciramo prek nadzornega programa (agenta), ki
teče na strežniku s podatkovno bazo. Ta se z merilno
napravo poveže prek ustreznih vtičnic TCP/IP (angl.
socket) z določenim protokolom. Po navadi merilne
naprave podpirajo protokol Telnet, ki je za implementa-
cijo zelo preprost in omogoča komunikacijo v tekstovni
obliki. Agent komunicira z ročno štoparico prek prenosa
datotek.
2.1 Primer: merjenje časa na triatlonih
Poseben pristop zahtevajo triatlonska tekmovanja, kjer
imamo na enem tekmovanju opravka s tremi panogami,
zato se temu problemu v članku tudi podrobneje po-
svečamo.
Triatlonsko tekmovanje so prvič izvedli v ZDA leta
1975. To tekmovanje je danes že olimpijska panoga,
pri kateri tekmovalci najprej plavajo, nato kolesarijo
in nazadnje še tečejo. Vse aktivnosti potekajo brez
prekinitve, v skupni čas pa se štejeta tudi časa obeh
menjav, t. j. ko tekmovalec preide iz vode na kolo in
nato še s kolesa na tek. Triatlonskih tekmovanj je več
vrst, ki se med seboj razlikujejo po dolžini posameznih
prog. Zaradi preprostejše organizacije prireditelji name-
sto daljših prog uporabljajo raje krožne proge krajših
dolžin. S tem pa povečujejo zahtevnost merjenja.
Merjenje časa na triatlonskih tekmovanjih delimo v
devet kontrolnih točk (slika 1). Kontrolne točke so
lokacije na tekmovalni progi, kjer želi organizator za-
sledovati izmerjeni čas. Ta je lahko vmesni ali končni.
Na sliki 1 imamo opravka s progo za dvojni triatlon
(7,6 kilometra plavanja, 360 kilometrov kolesarjenja in
84,4 kilometra teka), kjer je proga za plavanje dolga 380
metrov (20 krogov), proga za kolesarjenje 3,4 kilometra
(105 krogov) in proga za tek 1,5 kilometra (55 krogov).
Skupni čas triatlonskega tekmovanja je sestavljen iz
petih končnih (čas plavanja SWIM (KT2), čas prve
menjave TA1 (KT3), čas kolesarjenja BIKE (KT5), čas
druge menjave TA2 (KT6) in čas teka RUN (KT8)) in
treh vmesnih časov (vmesni čas plavanja (KT1), vmesni
čas kolesarjenja (KT4) in vmesni čas teka (KT7)). Pri
vmesnih časih merimo tako število krogov ROUND x
kot tudi doseženi rezultat INTER x, kjer x = 1 . . . 3
označuje posamezno panogo.
Vzemimo, da imamo za merjenje tekmovanja, prika-
zanega na sliki 1, na voljo merilno napravo z dvema
merilnima mestoma (MM3 in MM4), in da tekma poteka
na eni lokaciji. V tem primeru lahko zadnji prehod čez
MM3 pomeni čas KT5, prvi prehod čez MM4 čas KT6
in zadnji prehod čez MM4 končni dosežek (KT8). Me-
rilni mesti MM1 in MM2 pomenita ročno merjenje časa.
S pravilno postavljenimi kontrolnimi točkami in meril-
nim sistemom lahko število merilnih mest zmanjšamo za
tri. Z eno merilno napravo tako izmerimo 162 dogodkov
na tekmovalca (oz. 87,6%). Če temu dodamo še, da je
merilna tehnologija za merjenje plavanja v jezerih oz.
morju še zelo draga in zato plavanje najpogosteje merijo
sodniki ročno, lahko na omenjeni tekmi avtomatsko
izmerimo kar 98 odstotkov vseh dogodkov.
3 DSL EASYTIME
Z DSL EasyTime želimo opisati različna merjenja, ki
jih izvajamo z merilnim sistemom, pri kompleksnejših
merjenjih pa z manj merilnimi mesti pokriti več kon-
trolnih točk. DSL EasyTime omogoča opisovanje pravil
za krmiljenje agenta pred zapisom dogodka, ki prihaja
z merilnih mest, v podatkovno bazo. Vsak program, za-
pisan v tem domensko specifičnem jeziku, je treba pred
izvajanjem najprej prevesti. Prevajanje je sestavljeno iz
dveh faz:
• sintaktične analize in
38 FISTER ML., FISTER
Slika 1: Definicija kontrolnih točk pri triatlonu
• generiranja kode.
Sintaktično analizo izvaja sintaktični analizator (raz-
poznavalnik), ki program, zapisan v DSL EasyTime,
prevede v vmesno kodo. Iz vmesne kode generator kode
generira izvajalno kodo za navidezni računalnik in jo
shrani v podatkovno bazo. Ker generirana koda pred-
stavlja pravila za krmiljenje agenta, imenujemo tabelo,
v katero shranimo izvajalni program, tudi tabelo pravil
(angl. Rules). V nadaljevanju predstavljamo značilnosti
sintaktičnega analizatorja in generatorja kode podrob-
neje.
3.1 Sintaktični analizator
Pred razvojem sintaktičnega analizatorja je treba de-
finirati sintakso domensko specifičnega jezika, t. j.
množico pravil, s katerimi definiramo strukturo pravil-
nih stavkov (gramatika), ki sestavljajo program v DSL
EasyTime [6]. Sintakso DSL EasyTime predstavljamo v
sintaktičnih diagramih na sliki 2, ki so najprimernejša
oblika za pisanje sintaktičnih analizatorjev. Sintaktični
diagrami so izrazno enako močni kot BNF (angl. Backus
Naur Form) [4], t. j. notacijska tehnika za kontekstno
neodvisne gramatike. Sintaktični analizator smo razvili
v programskem jeziku C/C++ [3].
Tabela 1: Imena spremenljivk v tabeli RESULTS
Spremenljivka Opis
ROUND 1 Število krogov pri plavanju
INTER 1 Vmesni čas 1 (KT1)
SWIM Končni čas plavanja (KT2)
TRANS 1 Čas prve menjave (KT3)
ROUND 2 Število krogov pri kolesarjenju
INTER 2 Vmesni čas 2 (KT4)
BIKE Končni čas kolesarjenja (KT5)
TRANS 2 Čas druge menjave (KT6)
ROUND 3 Število krogov pri teku
INTER 3 Vmesni čas 3 (KT7)
RUN Končni čas triatlona (KT8)
Program v DSL EasyTime je sestavljen iz definicij:
• agentov,
• spremenljivk in
• merilnih mest.
Agente opisujemo s stavčnim konstruktom Agenti
prikazanim v istoimenskem sintaktičnem diagramu.
Spremenljivke, s katerimi označujemo imena kolon v
podatkovni bazi (tabela RESULTS) in pomenijo kon-
trolne točke na sliki 1, so prikazane v tabeli 1. Te
morajo biti definirane pred uporabo v stavčnem kon-
struktu Merilna mesta, s katerim definiramo pravila,
ki veljajo na določenem merilnem mestu. Pravila so
oblike 〈Predikat〉::=〈Operacija〉. V DSL EasyTime pred
imena spremenljivk postavimo znak $.
Primer definicije agentov v DSL EasyTime, s katerim
opišemo merjenje na sliki 1, je prikazan v programu 1,
kjer prvi agent shranjuje rezultate ročnega merjenja v
mapi /home/DC2 in drugi agent dobiva podatke od
merilne naprave, z naslovom IP 192.168.225.100 prek
protokola UDP in vrat 9999, avtomatsko.
Program 1 Definicija agentov
1: AGENTS {
2: {1,MANUAL,“/home/DC2/res.ets”}
3: {2,AUTO,“192.168.225.100/UDP/9999”} }
Program 2 Definicija merilnih mest
1: MM[1] ::= AGNT[1] {
2: { (TRUE) ::= UPD $SWIM }
3: { (TRUE) ::= DEC $ROUND 1 } }
4: MM[2] ::= AGNT[1] {
5: { (TRUE) ::= UPD $TRANS 1 } }
6: MM[3] ::= AGNT[2] {
7: { (TRUE) ::= UPD $INTER 2 }
8: { (TRUE) ::= DEC $ROUND 2 }
9: { (ROUND 2 == 0) ::= UPD $BIKE } }
10: MM[4] ::= AGNT[2] {
11: { (TRUE) ::= UPD $INTER 3 }
12: { (ROUND 3 == 55) ::= UPD $TRANS 2 }}
13: { (TRUE) ::= DEC $ROUND 3 }
14: { (ROUND 3 == 0) ::= UPD $RUN } }
V DSL EasyTime določimo pravila za merilna mesta
s slike 1 z izvorno kodo, prikazano v programu 2.
Vsako merilno mesto je označeno s svojo identifikacij-
MERJENJE ČASA NA ŠPORTNIH TEKMOVANJIH Z DOMENSKO SPECIFIČNIM JEZIKOM EASYTIME 39
Slika 2: Sintaksa DSL EasyTime
sko številko in povezano z ustreznim agentom. Pravila
za merilno mesto 4 npr. določajo, da dogodek, ki prihaja
z merilne naprave, najprej posodobi vmesni čas teka
INTER 3. Če gre za prvi prehod tekmovalca prek me-
rilnega mesta (predikat ROUND 3 == 55), posodo-
bimo čas druge menjave TRANS 2. Sledi zmanjšanje
števila krogov teka (spremenljivka ROUND 3) za ena.
Končno agent v primeru, da je tekmovalec v zadnjem
krogu (predikat ROUND 3 == 0), razglasi končni
rezultat, t. j. posodobi spremenljivko RUN , ki hkrati
pomeni končni dosežek tekmovalca.
3.2 Generator kode
Generiranje kode [5] se izvaja samo, če se je sin-
taktična analiza končala uspešno. Pri neuspešnem pre-
vodu programa sintaktični analizator izpiše poročilo o
napakah. Generator DSL EasyTime generira kodo za
vsako merilno mesto posebej. Generirano programsko
kodo shranimo v podatkovni bazi. Tudi generator smo
razvili v programskem jeziku C/C++.
Pred generiranjem kode moramo poznati arhitekturo
procesorja, za katerega generiramo kodo. Prevedeni
program v DSL EasyTime izvajamo na navideznem
računalniku (angl. Virtual Machine). V luči paraleli-
zacije procesov (več nitenje) za vsako merilno mesto
definiramo svoj navidezni računalnik. Arhitektura na-
videznega računalnika (slika 3) je zelo preprosta, saj
sestoji iz programskega segmenta, sklada, podatkovnega
segmenta, instrukcijskega števca, programskega in sta-
tusnega registra. V programski segment naložimo ge-
nerirano kodo. Na skladu izvajamo aritmetično-logične
operacije. Podatkovni segment vsebuje spremenljivke iz
podatkovne baze. Instrukcijski števec kaže na instrukcijo
v programskem segmentu, ki jo trenutno interpretiramo.
Podatkovni register (REG-A) je namenjen shranjevanju
časovnega žiga dogodka, ki ga obdeluje agent. Statusni
register (REG-S) določa status predikatov in je dvojiška
vrednost (TRUE, če z==1 ali FALSE, če z==0).
Programske instrukcije, ki jih naložimo v programski
40 FISTER ML., FISTER
Slika 3: Arhitektura navideznega računalnika
segment navideznega računalnika, definiramo kot trojico
〈op, p1, p2〉, kjer op pomeni operacijsko kodo, p1 in p2
pa parametra (spremenljivka ali konstanta). Nabor in-
strukcij je sestavljen iz logičnih instrukcij (EQ in NEQ),
operacij (UPD, DEC in STOP) in vejitvene instrukcije
(JNZ). Logične instrukcije vplivajo na nastavitev statu-
snega registra, ki krmili delovanje vejitvene instrukcije.
Generator generira kodo iz podatkovnih struktur, ki
jih zgradi sintaktični analizator. Dejansko kodo generira
samo iz podatkovnih struktur, zgrajenih iz stavčnega
konstrukta Merilna mesta. Imena spremenljivk, zbra-
nih v tabeli, določajo njihove naslove v podatkovnem se-
gmentu. Ti nastopajo v instrukcijah kot parametri, med-
tem ko je podatkovna struktura, zgrajena iz stavčnega
konstrukta Agenti, namenjena konfiguraciji posameznih
agentov pred izvajanjem. Primer generirane kode, zapi-
sane v simbolični obliki v programu 2, ki predpisuje
pravila za agenta na merilnem mestu 3, prikazuje ta-
bela 2.
Tabela 2: Programska koda za merilno mesto 3
Pš OP.K. P1 P2
00 UPD 5 0
01 DEC 4 0
02 EQ 4 0
03 JNZ 5 0
04 UPD 6 0
05 STOP 0 0
Iz primera lahko razberemo, da je generirana koda
zelo optimizirana, saj iz treh vrstic izvorne kode dobimo
šest vrstic izvajalne kode. Ker je vsaka instrukcija, ki jo
zapisujemo v podatkovno bazo, dolga štiri bajte (ope-
racijska koda, dva parametra in delimiter “;”), velikost
prevedenega programa za podatkovno bazo ne pomeni
nikakršnih težav.
4 DELOVANJE AGENTA
Agent, ki ga krmilimo s pomočjo DSL EasyTime, lahko
obdeluje dogodke:
• paketno: ročni način delovanja (MANUAL),
• sprotno: avtomatski način delovanja (AUTO).
Pri paketni obdelavi agent dogodke, zbrane v teks-
tovni datoteki, bere in zapisuje v ustrezno podatkovno
bazo. Po navadi paketno obdelujemo dogodke, ki smo
jih zajeli prek računalniške štoparice. Pri tem načinu
delovanja agent vsako sekundo preverja, ali datoteka,
ki smo jo konfigurirali v tabeli agentov, obstaja ali
ne. Če ta obstaja, zažene paketno obdelavo. Datoteko
ob koncu obdelave najprej arhivira, potem pa zbriše.
Sprotno obdelovanje je dogodkovno orientirano, t. j.
vsak dogodek, ki ga pošilja merilna naprava, agent
obdela sproti. Izvajalno okolje, ki ga zgradi program v
DSL EasyTime za spremljanje triatlonskega tekmovanja
s slike 1, prikazuje slika 4.
Slika 4: Izvajalno okolje programa v DSL EasyTiming
Pri obeh načinih obdelave operira agent s tabelami:
pravil (RULES), tekmovalcev (RUNNERS) in rezul-
tatov (RESULTS). Ob zagonu agenta poteka inicia-
lizacija navideznega računalnika, ki zajema nalaganje
programske kode iz tabele pravil v podatkovni bazi,
kar pomeni, da se ta naloži samo prvič. Sočasno ini-
cializiramo tudi vrednosti spremenljivk v podatkovnem
segmentu. Zapisovanje dogodka, ki ga obdeluje agent,
lahko razbijemo v naslednje faze:
• rekonstrukcijo dogodka: tekmovalca identificiramo
prek startne številke (#) oz. oznake RFID, merilno
mesto (MM) določa številko navideznega stroja, čas
(ČAS) pa je časovni žig dogodka,
• branje rezultatov: iz tabele RESULTS na podlagi
startne številke (#) oz. oznake RFID, preberemo
trenutni rezultat tekmovalca, ki je sprožil dogodek,
• preslikava rezultatov: preslikamo prebrane rezul-
tate tekmovalca v podatkovni segment navideznega
računalnika, ki ga določa merilno mesto (MM),
in napolnimo programski register z vrednostjo
časovnega žiga dogodka,
• interpretacija kode: postavimo programski števec
na nič in zaženemo program, naložen v ustreznem
navideznem računalniku,
• zapis rezultatov: zapis rezultatov s podatkovnega
segmenta ustreznega navideznega računalnika v ta-
belo RESULTS.
MERJENJE ČASA NA ŠPORTNIH TEKMOVANJIH Z DOMENSKO SPECIFIČNIM JEZIKOM EASYTIME 41
Program v navideznem računalniku interpretiramo
sekvenčno, t. j. instrukcijo za instrukcijo, dokler ne
pridemo do instrukcije STOP.
5 SKLEP
Pri razvoju univerzalne programske opreme za merjenje
časa na športnih tekmovanjih se pogosto srečamo s
problemom fleksibilnosti merilnega sistema. V ta namen
smo razvili DSL EasyTime, ki omogoča hitro prilagaja-
nje merilnega sistema zahtevam različnih tekmovanj. Za
novo tekmovanje spremenimo izvorni program, zapisan
v DSL EasyTime, ga prevedemo in ponovo zaženemo
agenta. Uporaba DSL EasyTime v praksi je pokazala,
da za merjenje časa na manjših športnih tekmovanjih ni
treba več najemati specializiranih in zelo dragih podjetij,
pri večjih tekmovanjih pa bi lahko poenostavil konfi-
guracijo merilnega sistema. V nadaljevanju dela želimo
DSL EasyTime nadomestiti z domensko specifičnim
modelirnim jezikom.