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Petri网的模拟与验证

叶剑虹  
【摘要】:Petri网以其简捷、直观、潜在模拟能力强等特点被广泛用于离散事件系统的模拟和分析中。Petri网的主要特点包括:并行、不确定性、异步和分布描述能力和分析能力。活性(Liveness)、有界性(Boundedness,又称为n-安全性(N-safeness))、家态(Home-state)、公平性等性质是Petri网的系统分析中最重要的几个性质。自Petri网的概念形成以来,有关这些性质的研究就非常活跃。网人(研究Petri网的人员自己使用这个称呼)使用了许多分析方法:覆盖图技术、化简和抽象、不变(Invariants)技术、同步论以及结构分析技术等。对于一般的有界Petfi网,只要一涉及网的性质,常常得到的算法都是NP难的(又称作状态空间爆炸)。对于这些NP问题,目前国内、国外的理论研究基本停留在一般子类上的研究,尽管得到了许多好的结果,但是由于子类的特殊性,使得所得结果缺乏很好的应用性。本人的工作是基于一般网的一些性质的研究。 本人的研究是从模拟与验证两方面展开的。利用结构性分析理论、化简技术、不变技术,对Petri网的模拟能力以及主要行为特征进行了较为深入细致的研究,得到了一些新的结果。主要贡献包括: (1)哲学家就餐问题可以看作当应用程序中包含并发线程的执行时,处理共享资源合作的一个有代表性的问题,该问题是评价同步方法的一个测试标准。本文利用Petfi网下的C/E系统来模拟和完善哲学家就餐问题,并给出一个可以允许外部条件来加以有选择控制的模型。由于F C/E系统下的条件事件集的发生可以在硬件中很容易的用开关或者门电路来实现,故此模拟具有很好的实际应用背景。 (2)近十几年来,基于S-不变探讨Petal网系统结构的方法越来


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