模拟实时系统的点区间优先级时间Petri网与TCTL验证

时间Petri网为实时系统提供了一种形式化的建模方法, 时间计算树逻辑(TCTL)为描述实时系统与时间相关的设计需求提供了一种逻辑化的表达方式, 因此基于时间Petri网的TCTL模型检测广泛应用于实时系统的正确性验证.然而对于一些涉及优先级的实时系统, 例如多核多任务实时系统, 这里不仅需要考虑任务之间的时间约束还要考虑任务执行的优先级以及引入优先级带来的抢占式调度问题, 致使相应的建模和分析变得更加困难.为此, 本文提出了点区间优先级时间Petri网, 通过在时间Petri网上定义变迁发生的优先级以及变迁的可挂起性, 从而可以模拟实时系统的抢占式调度机制, 即首先高优先级的任务抢占低优先级的任务所占用的资源, 导致后者被中断, 然后前者执行完毕后释放资源, 最后后者再次获得资源从中断的地方恢复.本文通过点区间优先级时间Petri网来模拟多核多任务实时系统, 使用TCTL来描述它们的设计需求, 设计了相应的模型检测算法, 开发了相应的模型检测器以验证它们的正确性.我们通过一个实例来说明我们的模型和方法的有效性.     

基于逻辑时延Petri网的停车预订系统建模与分析

为解决逻辑Petri网不能详尽地描述模型在规定时间点变迁引发和引发完成的时间问题,提出逻辑时延Petri网.首先在普通变迁的基础上引入变迁的引发时间和变迁完成时间形成决策变迁,为每个token定义到达时间和自身时间属性等;其次重新定义引发规则和可达图算法,并针对决策变迁和可达图生成进行算法描述;最后使用逻辑时延Petri网对停车预订系统进行建模,构建可达图分析系统中重分配问题以及车位的利用率等问题.在此基础上设计实验验证了逻辑时延Petri网的可行性和智能停车预订系统的优势.     

ICPN的时间自动机构造方法

为克服Petri网行为演变分析技术的局限性,利用时间自动机技术分析区间速率连续Petri网(ICPN)特性。根据区间速率连续Petri网模型语义提出基于冲突消解的区间速率连续Petri网状态演变图构造算法,给出状态演变图的时间自动机构造方法。对某化工生产过程的分析表明了该方法的必要性和有效性。     

基于网格资源预测的任务优先级调度算法

根据网格工作流中任务的依赖关系和截止时间,以及资源的有效度和MIPS（每秒百万条指令）,提出基于网格资源预测的任务优先级调度算法。把网格任务工作流抽象为有向无环图,找到该工作流的关键路径,计算每个任务的最迟开始执行时间,作为任务的优先级。在算法中考虑用户的要求和资源的类型,以及任务调度失败后重新分配的问题。实验验证了该算法的有效性。     

时间Petri网的随机模拟

模拟是Peri网进行系统分析的常用方法之一。由于时间Petri网采用时间区间来描述变迁实施的时间范围,因此变迁的实施时间点在区间内是不确定的。提出了时间Petri网的随机模拟方法。该方法在变迁开始使能时,根据某种随机分布确定实施区间内的实施时间点;然后基于模拟仿真的实验数据,运用统计分析方法及算法,构造时间Petri网状态类树,计算变迁实施区间及实施概率,为时间Petri网的系统模拟提供了一种新的探索途径。     

一种改进的优先级列表任务调度算法

异构多核处理器任务调度是高性能计算领域的重要问题。针对优先级列表调度算法中存在的优先级排序方法失当、调度结果不理想的问题,提出一种改进的优先级列表任务调度算法。该算法对传统优先级列表任务调度中以任务执行时间平均值作为参数的优先级计算方式进行优化,提出一种基于异构核性能差异性、依赖任务特征加权优先级的排序方式。在此基础上,以当前格局下每个任务的向后关键路径执行时间为权值作为任务分配到处理器内核的依据,克服贪心思想在内核选择中带来的局部最优解问题。此外,在任务分配阶段利用任务复制和区间插入技术,缩短任务最早开始时间,提高处理器利用率。实例分析和模拟实验结果表明,该算法可有效降低任务的执行时间,能发挥异构多核处理器优势。     

Petri网的状态转换图

给出Petri网的状态转换图模型,并作为分析工具,分析Petri网重复引发序列在状态转换图中的表现特点,给出标注路径(回路)与引发序列(重复引发序列)的关系及其判定条件,并给出求基本重复引发序列的计算方法;定义了可重复序列之间的依赖性和依赖度,准确地给出了可重复序列之间依赖关系的形式描述;分析了Petri网语言的结构特点,证明了任意一个Petri网语言都是一个正规语言表达式与该网的可重复引发序列α闭包的同步.     

基于扩展时间Petri网的Web服务组合的分析与验证

为了进一步研究Web服务组合的时间成本问题,提出一种扩展时间Petri网,在变迁上添加了触发时间区间和发生优先级函数,在分析过程中提出了时间成本的计算方法,定义了变迁冲突的检测规则,更好地解决了可达分析中出现的冲突问题和时间成本问题,并给出了一个服务组合算法的描述,最后用实例验证了方法的可行性。     

基于Petri网的SysML活动图的分析与验证

系统建模语言(Systems Modeling Language,SysML)是目前国际上系统工程领域最新的标准建模语言,它包括语义和表示法两部分,缺乏分析和验证的手段。为了弥补这一不足,研究了SysML活动图到Petri网的转换方法,主要定义了将SysML活动图转换为相应Petri网可执行模型的6种转换规则。应用这些规则可以将活动图转换为Petri网模型,进而对其进行化简、分析和验证,同时可检测SysML的行为规范与并发相关的性质,如死锁、有界性等。采用列举法和模拟法验证了所建模型的一致性。证书申请活动图的实例表明,该方法是可行的。     

基于Time Petri Nets的实时系统资源冲突检测

Time Petri Nets在实时系统的建模和性能分析中得到广泛应用,而冲突是Petri网及其扩展模型的重要行为,解决冲突是正确分析模型动态行为的关键.目前随机Petri网、混合Petri网和区间速率连续Petri网的冲突检测方法由于没有考虑到时间约束因此无法在TPN网中使用.时间约束的引入使得Time Petri Nets模型的使能和触发语义比Petri网模型的语义复杂,冲突检测变得更加困难.为了计算冲突发生的时间和概率,首先根据时间约束,给出了变迁持续使能时延迟区间的计算方法,并证明了该方法的合理性和完备性;然后在此基础上定义并证明了Time Petri Nets模型中不冲突的检测方法;并提出了Time Petri Nets模型的冲突检测方法,给出了冲突时间区间和变迁实施概率的计算方法;最后通过实例验证说明了该方法的正确性和有效性.     

一种不确定时段的扩展时段对序逻辑：时间Petri网模型表示和线性推理

针对点－时段时序逻辑的不足,提出了一种新的时段时序逻辑－－扩展时段时序逻辑,对不确定时间段发生的事件具有较好的描述能力。时间Petri网模型表示的引入,增强了扩展时段时序逻辑的描述直观性及分析能力,为进行线性推理提供了有利的工具。同时还提出了几种变迁间的实施推理规则。运用这些规则可以简化复杂时序关系的Petri网模型,并在线性时间复杂度内定量地得到各变迁间的时序逻辑关系,因而是一种行这有效的方法。     

Compositional schedulability analysis of real-time systems using time Petri nets

This paper presents an approach to the schedulability analysis of real-time systems modeled in time Petri nets by separating timing properties from other behavioral properties. The analysis of behavioral properties is conducted based on the reachability graph of the underlying Petri net, whereas timing constraints are checked in terms of absolute and relative firing domains. If a specific task execution is schedulable, we calculate the time span of the task execution, and pinpoint nonschedulable transitions to help adjust timing constraints. A technique for compositional timing analysis is also proposed to deal with complex task sequences, which not only improves efficiency but also facilitates the discussion of the reachability issue with regard to schedulability. We identified a class of well-structured time Petri nets such that their reachability can be easily analyzed.     

Transformations of Petri Nets

The aim of this paper is an introduction to the area of Petri net transformations, a rule-based approach for dynamic changes of the net structure of Petri nets. This is especially important for the stepwise construction of Petri nets in the sense of the software development process in software engineering. The concept of Petri net transformations is based on that of graph transformations and high-level replacement systems and it is introduced within a small case study logistics.     

Robot task plan representation by Petri nets: modelling, identification, analysis and execution

In this paper we introduce a framework to represent robot task plans based on Petri nets. Our approach enables modelling a robot task, analysing its qualitative and quantitative properties and using the Petri net representation for actual plan execution. The overall model is obtained from the composition of simple models, leading to a modular approach. Analysis is applied to a closed loop between the robot controller and the environment Petri net models. We focus here on the quantitative properties, captured by stochastic Petri net models. Furthermore, we introduce a method to identify the environment and action layer parameters of the stochastic Petri net models from real data, improving the significance of the model. The framework building blocks and a single-robot task model are detailed. Results of a case study with simulated soccer robots show the ability of the framework to provide a systematic modelling tool, and of determining, through well-known analysis methods for stochastic Petri nets, relevant properties of the task plan applied to a particular environment.     

Reachability analysis of real-time systems using time Petri nets

Time Petri nets (TPNs) are a popular Petri net model for specification and verification of real-time systems. A fundamental and most widely applied method for analyzing Petri nets is reachability analysis. The existing technique for reachability analysis of TPNs, however, is not suitable for timing property verification because one cannot derive end-to-end delay in task execution, an important issue for time-critical systems, from the reachability tree constructed using the technique. In this paper, we present a new reachability based analysis technique for TPNs for timing property analysis and verification that effectively addresses the problem. Our technique is based on a concept called clock-stamped state class (CS-class). With the reachability tree generated based on CS-classes, we can directly compute the end-to-end time delay in task execution. Moreover, a CS-class can be uniquely mapped to a traditional state class based on which the conventional reachability tree is constructed. Therefore, our CS-class-based analysis technique is more general than the existing technique. We show how to apply this technique to timing property verification of the TPN model of a command and control (C2) system.     

基于嵌套网的JADE建模

良好的形式化建模方法是大规模开发和应用多Agent系统(MAS)的必要条件之一,使用多层的嵌套网对JADE进行层次化建模,给出面向对象的MAS与NP-nets之间的对照关系。指出通过引入层次结构,不仅能有效地控制状态空间的规模,而且能通过网托肯的嵌套方式克服Petri网结构演化的困难。     

基于Petri网的工作流过程建模

业务过程建模是整个工作流管理系统的基础,选择一种高效的建模技术对复杂多变的实际业务流程进行形式化表示对构建一个灵活的工作流管理系统起着至关重要的作用。本文利用了Petri网技术给业务过程建模,构造了一个灵活可分析的过程模型：首先介绍了相关的基于Petri网的工作流建模技术,接着描述了Petri网到工作流过程模型执行的映 射,然后给出了一个具体的基于Petri网建模方式的实例,最后利用随机Petri网和概率论的一些知识对该模型进行了时间性能分析。     

基于随机Petri网模型的网络协议性能测试

分析了协议性能测试需要解决的主要问题,并以随机Petri网为形式化工具,描述了网络协议的服务质量.提出从随机Petri网模型到TTCN(tree and tabular combined notation)测试集的转换规则,并根据随机Petri网模型生成了协议性能测试例.     

复合Petri网的主从式多智能体通信建模方法

针对当前主从式MAS领域通信的硬件成本高、对计算资源占用大等问题,引入复合Petri网建立通信模型.按M A S资源的类型,将复合Pet ri网的库所设计为状态、行为和时滞3种类型,关联了库所的生效时间.建立了不同优先级消息和通信异常处理的复合Petri网模型,构建了主从式多智能体复合Petri网的通信模型.通过基于主...