基于OOPN的多处理机操作系统设计与实现

大多数实时系统具有事件驱动的并发特性,同时多处理机系统在实时领域得到了广泛的应用。实时系统内在的并发性以及与环境的交互性导致了实时软件复杂的控制结构,使得开发实时软件十分困难。由于PETRI网是一种适合于描述并发的可视化建模语言,有形式化描述。所以,作者采用PETRI网来表示一个实时软件中的并发部分,用普通编程语言实现剩下的顺序程序部分。两级程序设计方法可以更加有效、可靠地开发实时软件。文章涉及的实时操作系统是以RTLinux为基础,对其内核进行扩展,使之支持OOPN1形式的作业描述,并具有实时多处理机调度功能。     

一种实时多处理机操作系统开发方法

文章介绍一种用于多处理机系统的程序设计方法,该方法基于两种程序设计级别,一种是任务级,主要完成基本操作,是系统中的单一控制线程单位;另一种是作上级,该级允许开发并行程序,由整个多处理机系统来执行,这种方法适用于开发多处理机事件驱动的系统软件。用户采用ＰＥＴＲＩ网来描述并行程序结构,也即：作业级程序设计,借助于ＰＥＴＲＩ网进行系统建模。该模型还提供了任务开发的框架概念模式,从而允许完全独立的一般性任务开发。文章将讨论在此方法支持下基于Ｌｉｎｕｘ内核的实时操作系统结构和系统的实现。     

Petri网的硬件实现

Petri网是异步并发现象建模的重要工具,Petri网的硬件实现将为并行控制器的设计提供有效的途径.给出了几种Petri网系统的硬件实现方法,包括带抑制弧和允许弧的C/E系统、P/T系统、T-时延Petri网系统;给出了硬件实现中非纯网的处理方法.首先讨论实现各种Petri网的逻辑电路;然后用ABEL语言对逻辑电路进行描述;最后给出了一个用解释Petri网描述的服务系统的例子,说明如何使用硬件(CPLD)实现的方法.实验结果表明了上述方法的正确性.这对于离散事件动态系统控制器的设计,尤其是片上并行控制器、多处理器芯片的设计都具有十分重要的意义.     

一种利用UML的Petri网软件实现方法

Petri网既是一种图形化建模工具，又是一种形式化数学工具。Petri网具有对并发、并行、分布、异步系统进行验证仿真的能力。但是，Petri网是用来描述和分析要开发的系统模型的工具。不是计算机的实现工具，必须要通过一定的方法才能将Petri网用软件来实现。由于UML(统一建模语言)具有友善的用户界面，易于编程实现，故提出一种利用UML作为过渡的Petri网软件实现方法。     

模糊Petri网在带权不精确知识表示和推理中的应用研究

Petri网是一种适合于描述异步并发事件的计算机系统模型 ,可以有效地对并行和并发系统进行形式化验证和行为分析 .以模糊 Petri网的基本定义为基础 ,讨论了带权模糊知识的模糊产生式系统表示法 ,建立了这种表示法与模糊 Petri网之间的映射关系和转换算法 ;在对模糊 Petri网进一步扩充的基础上 ,解决了与知识的模糊Petri网表示相关的几个问题 ;最后给出了模糊 Petri网中不确定性的计算方法和相应的不精确推理算法     

基于时延Petri网数据并行问题的分析

Petri网作为一种直观的图形建模工具和一种具有丰富数学基础的形式模型,非常适合描述具有并发、异步和分布特征的系统。数据并行即将相同的操作同时作用于不同的数据,利用时延变迁Petri网来分析数据并行问题,可以找出具有相同操作的结构,这对于数据并行问题在并行机上进行模拟有很大好处。     

基于随机Petri网的信息系统工作流建模

工作流过程验证领域存在的问题是:通常用描述工具仅仅是对所建模型进行简单的语法验证,结果验证不彻底,致使开发效率降低.文章提出了一种通用Petri网工作流建模和验证方法.以常规信息系统的一个工作流程为例,构建基于随机Petri网的工作流模型,从静态角度给出正确的工作流模型结构标准,从动态角度给出正确性验证方法及有关规则,并分析了模型的正确性,通过冲突分析说明该模型结构不存在死锁结构、不可达节点、同步丢失等现象.研究结果表明:随机Petri网及其扩充形式便于描述异步、并发、并行等情况、一定程度上解决状态空间爆炸问题、便于进行性能评价,如果从语义验证和结构验证两方面对随机Petri网工作流模型进行验证,可以提高模型正确率.     

专家寄语

正Petri网是20世纪60年代由C.A.Petri发明的分布式系统的建模和分析工具。Petri网既有直观的图形表达方式,也有严格的数学表述方式。作为一种系统模型,Petri网不仅可以刻画系统的结构,而且可以描述系统的动态行为。Petri网自身具备的可运行性方便了系统形式化描述级的模拟,可以用于表达不同抽象级上的系统概念并清楚地描述整个系统的运作过程。Petri网可以对复杂的系统进行分层描述,逐步求精,使其便于同面向对象的思想方法相沟通。Petri网没有人为的控制流,直观地表示了非确定性。     

目标级机器人自动程序设计——系统与方法

机器人自动程序设计中的关键技术是自动规划。引用作业级机器人程序设计的思想,本文提出目标级机器人程序设计的思想及其实现方法.它采用一称为目标模型网(GMN)的表示方法来表示机器人最终要达到的目标。借助于目标模型网表示,产生出二种形式的规划序列:串、并行混合与完全串行的规划序列。文章还讨论了由串、并行混合规划序列产生出完全串行的规划序列的问题。     

一类DEDS状态反馈控制器综合的新方法

对具有无穷状态空间的并发离散事件动态系统提出了一种基于Petri网图示的矩阵代数 综合方法.该方法借助于对Petri网的结构分解可以用于结构无竞争Petri网描述的一类离 散事件动态系统状态反馈控制器的离线综合.     

Performance Evaluation of Asynchronous Concurrent Systems Using Petri Nets

Some analysis techniques for real-time asynchronous concurrent systems are presented. In order to model clearly the synchronization involved in these systems, an extended timed Petri net model is used. The system to be studied is first modeled by a Petri net. Based on the Petri net model, a system is classified into either: 1) a consistent system; or 2) an inconsistent system. Most real-world systems fall into the first class which is further subclassified into i) decision-free systems; ii) safe persistent systems; and iii) general systems. Procedures for predicting and verifying the system performance of all three types are presented. It is found that the computational complexity involved increases in the same order as they are listed above.     

多处理器系统实时调度的可预测性

在多处理器实时系统中,由于调度的不规则性,系统的可预测性判定问题尤为重要。针对多处理器系统中实时任务调度的可预测性问题,给出了不可预测的实时任务集反例,证明了一种可预测的实时任务集合。对于多处理器实时系统中常用的最早截止期零松弛调度算法(earliest deadline zero laxity,EDZL)的可预测性,利用EDZL算法的基本性质,用一种简捷的方法证明了EDZL算法是可预测的。通过仿真系统验证了证明的正确性,该方法可用于多处理器及分布式实时系统的设计和验证。     

Petri net modelling and design of task oriented messaging system for robot control

Manufacturing Message Specification (MMS) is an international standard for shop floor machine control. It defines a set of conceptual schema and an interactive software object known as Virtual Manufacturing Device (VMD). Many systems have been established using this protocol but very few formal methods have been used to build such systems. This paper addresses the problems of the design and analysis of a network-based task oriented messaging system for flexible robot task control using a Petri net. The information and message transfer processes of the MMS systems were analysed. The modelling methodology allows a top down approach by which the net model is decomposed into fine details with clear identification of components which can be realised directly from the model. This approach is illustrated in this paper by a Windows-based robot control prototype system implemented from the Petri net model. The prototype was built using Object Windows Library and the NetBIOS session layer protocol on a PC network.     

作为多媒体系统模型的时间Petri网的同步合成

本文用一种以出现网为基网的时间Petri网作为多媒体系统模型。这种模型便于描述和分析并行媒体流间的同步问题。文中提出了时间层次同步和同步时间差阈值等概念。同步时间差同步是时间层次同步性能的一个度量。根据实现时间层次同步的可能性，一个时问Petri网中的同步变迁可划分为三种类型：理想同步变迁、可实现有效同步的变迁和不可能实现有效同步的变迁，一个好的多媒体系统的时间Petri网模型不应存在第三类同步变迁。文中给出了这三类变迁的判定条件。     

Network-centric control based on Petri nets in the structured discrete-event system

Using the concepts of network-centric control, we develop a design methodology for a controlling Petri net in real-time automation systems. The methodology involves the structured discrete-event system (SDES) model to analyze the functionality and coherence of the object. We define structure of the model, as well as propose a technique for analyzing and modeling the object via the process Petri net. Finally, we suggest an analysis technique for the process Petri net and develop a design method for a supervisor, i.e., a controlling Petri net which implements the SDES specification (in coherence with the process net).     

基于Petri网的CSP并发系统验证技术研究

通信顺序进程(CSP)和Petri网是两种重要的并发系统建模工具。CSP语言具有高度抽象性,可有效刻画并发进程之间的各种相互作用,但在物理结构的描述与验证分析方面显得不足。Petri 网是一种形式化、图形化的并发系统建模和分析工具,侧重于系统的物理结构描述和性质分析。结合两者优点,首先利用CSP描述待验证的并发系统,然后将其转化为Petri网来分析系统的动态行为特性,最后利用性质分析工具TINA对系统性质进行分析和验证。实验结果表明,传统的CSP进程性质验证工具不能验证CSP进程的安全性,但其转化为Petri网后可有效地分析出导致安全性不能满足的危险因素,从而扩大了CSP描述的并发系统可验证性质的范围。     

基于Petri网的一种时序分析方法

Ｐｅｔｒｉ网由于有强大的建模能力和成熟的理论支持,被广泛应用于各种系统的建模．本文通过把Ｐｅｔｒｉ网转换成转移系统,利用转移系统和Ｋｒｉｐｋｅ结构给出时序逻辑语义的解释,从而建立了一种在Ｐｅｔｒｉ网上进行时序分析的方法．这种方法是根据不动点理论,用模型检查验证公式正确性．通过对Ａｄａ程序会合性质进行模型检查,验证了这种方法的有效性．