petri网理论及其应用教案讲义

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1、Petri网理论及其应用>Petri网基本概念>Petri网建模实例>Petri网分析技术>并发模型分类引言＞并发研究并发研究的6个范畴：■并发模型为描述与分析并发系统提供授基础的形式化楊念框架，主要成果有Peiri网.标号变迁系统.同步树.Hoaie踪违语言.Mazurkievicz踪迹语言.事件结构.偏序多重集等。模型间的等价性问題很重要，可用于脸证实现对规范的正确性.逐步求精开发系统、系统优化等。■并发逻辑用于并发系统的说明与推理的形式逻辑(如动态逻辑、模态逻辑.时序逻辑)，可用于判断系统是否具有某些逻辑性质。主要成果有模型检查(ModelChecking)技术和“•演算等。■并发程

2、序设计语言利用目标机器可用的并行性实际并发问题的规格说明。CSP(CommunicatingSequentialProcesses)CCS(CalculusofCommunicationSystems)^SR(SharedResources)等抽象语言不冬调这种映射，而实用语言则强调，例如扩充了信号灯的C语言(适于共孚数据的拓扑结构)或扩充了消息传递原语的C语言(适用基于总线或晁于消息的拓扑结枸)O■并行算法设计与方法学通常是一些启发性(heuristics)的原则。■工具必须基于严烙的并发理论，主要成果有面向CCS的ConcurrencyWorkbench.面向CSP的FDR.面向模态“

3、•演算的ConcurrencyFacsry等。■应用电讯(如通信协议)可能是最重要、最有成果的应用领域。此外有枝件设计.航空控制.混合系统(hybridsystems).・・并发模型的主要冃标：■将并发行为的各种概念形式化，从而给出并发行为的精确定义，避免软件开发人员理解上的二义性。■为并发系统开发人员提供可靠的数学工具，用于说明、设计和验证并发系统。♦＞建模思想模型的特点：模型保留了被研究对彖或系统的重要特性(抽彖过程)。建模的好处：对模型进行处理而不是直接对系统进行处理避免许多问题。领域研究对象问题夭文学星球产生与消亡周期漫长.大量物力与能童核物理原子与亚原子粒子存在瞬间社会学群体研究

4、伦理问題生物学生物系统时间、空间与金物建模技能：(1)建模工具与技术；(2)被研究的应用领域。>Petri网是一种系统描述和分析的工具途径：构造系统的数学模型，对模型进行分析，揭示系统结构与行为的重要信息。作用：用于理解系统特征、评价系统性能、改进系统设计。其他工具：有限自动机、下推自动机、图灵机...Petri网的长处：更适于描述并发与分布式现象以及模拟并行与分布式系统。并发.并行、竞争、同步.异步、分布性、不确定性.随机性等特征。>Petri网主要特点■从组织结构和控制管理角度模拟系统。不涉及系统实现所依賴的物理和化学原理。■可精确表示系统中事件的因果关系和独立性。互不依頼的爭件不投影

5、在一个线性时间表上。并发作为一个偏序关系是网论中最基本的概念。■适合描述以有规则的流动为特征的系统。包括物质流、能量流、信息流(数据与控制流)等，可统称直源濂。为信息转换和传递的有关現象提供理论基础。■使用统一的语言描述系统结构和系统行为。网作为描述语言。■无须改变描述语言即可在不同抽象层次表示系统。抽象层次从存贮器字节到计算机系统。■Petri网建立的系统模型具有与应用环境无关的动态行为，是可独立研究的对象。Petri网模型不需要解释即可进行研究。使系统性质可得到验证，并以某种方式处理正确性证明。可用网论方法构造正确性证明.逻辑命题作为动态网模型的静态成分。■Petri网建立的系统模型可

6、在不同应用领域得到不同解释。网论为这些领域提供共同的理论基础。■Pebi网较传统的顺序模型更适于描述异步并发系统。属于不同子系统的事件之间的并发问题。局部目标和全局目标之间的冲究问题。资源有限带来的限制问題。Petri网表示方法图形表示（Petri网图）一一直观形象。数学表示（状态方程、代数方程等）一一便于汁算和验证。Petri网研究途径Petri网理论的应用研究用Petri网建模、分析和洞察系统。纯Petri网理论研究一一发展应用Petri理论所需的基本概念、技术和手段°Petri网应用方法Petri网作为辅助分析工具。研究课题：建模技术一如何将系统转换为Petri网模型。Petri网作

7、为主要设计工具。V厂系统模型J（Petri网）J分析、/f改进r系统特性］（结构与行为）］研究课題：实规技术—如何将Pciri网转换为系统。生成系统设计（常规表示）Petri网应用领域通讯协议规格说明与验证一一最早的应用并取得一些成功澳大利亚与法国电讯工业大现模使用该模型美国僞向基于程序设计语言的规格说明，如ESTELLE计算机体系结构设计WashingtonU.改进为E-net并完成CDC6600系统在寄存器一级的CP