基于Petri网的顺序资源分配系统活性的一个性质
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基于Petri网的分析方法简述摘要:对数学和图形进行描述和分析的工具很多,但能用良好的数学性质把一些复杂的现象(例如,同步、并发、分布、冲突、资源共享等)描述的直观、生动形象的工具很少,而Petri网就具有这些优点。
在分布式系统、信息系统、离散事件系统等领域,都可以利用Petri网对离散事件动态系统建模、规范分析和设计,而且非常好。
Petri网有很多分析方法,文章就作简要概述。
关键词:Petri网;Petri网语言;可达性;不变量;死锁Petri网是一种计算模型,也是一种数学模型,最先是由德国的C.A.Petri教授提出来的,之后,得到了深入的研究,对于异步并发系统的描述和模拟,能用非常友好的图形表示出来。
友好的图形表示只是Petri网得到广泛应用的一个原因,更主要的原因是它的分析方法非常完备,而且这些方法对于分析和模拟系统的行为非常有效。
下面就简述一下其丰富的分析方法。
1Petri网语言Petri网语言,是用来解决一个网系统中由于变迁而引发的序列问题。
这种通过变迁引发的序列,可以控制事件发生的顺序,从而对资源进行合理的配置和有效地调度。
最初Petri网语言的目的是利用这种变迁引发的序列来分析系统的行为,并通过其语言来进行计算和模拟,对于系统的设计能有效地进行控制和改进。
随着Petri网语言的发展,它在理论和应用方面都得到很好的应用,成为了Petri网的重要组成部分。
2可达树Petri网是否可达如何判定,可以在一个网系统中设置一个标识,根据这个标识是否能够从初始标识可达来判定Petri网的可达性。
Petri网的很多问题都是通过可达性问题来进行分析的。
判定Petri网的可达性很难,但其可达性问题是可以判定的。
如何去判定?有很多方法,基其中之一是基于可达树或可覆盖树。
如果Petri网有界,那么可达树的节点就有限,其网系统的可达性就能够分析的非常准确。
如果Petri网无界,可达树的节点就无限,所以这样的可达树就没办法构造出来。
PETRI NET一、网和网系统一般系统模型均由两类元素构成:表示状态的元素和表示变化的元素。
例如用于描述程序系统的程序设计语言用变量表示状态,用语句,特别是赋值语句,表示变化,Petri网也不例外。
Petri网的状态元素和变化元素分别称为S_元素和T_元素,也简称为S_元和T_元。
怎样把两类元素联系起来构成完整的系统呢?不同的模型采用不同的方法。
控制流是人脑思维方式的反映,分时系统则是对意识流的模拟。
人脑的思维方式(远比控制流的方式复杂)是人脑固有的,控制流却并不是物理系统固有的,所以不应该以任何方式把控制流作为固有成引入系统模型。
Petri网对S_元和T_元同等结待,两者是“分体”的,平等的。
实际上,S_元由T_元改变,而T_元由S_元描述,两者互相依赖。
Petri网起源于对信号传输的描述,所以适合于描述以资源流动为特征的系统。
T_元引起S_元中资源的流动。
联系T_元和S_元的是两者之间的流关系,用F表示。
Petri网中没有任何形式的固有控制,既不含冯.诺依曼式的控制流,也不用全局状态或全局时间变相控制。
自然规律决定了每个变迁与哪些状态元素有关,也决定其相关方式。
变迁是Petri网对T_元的称呼。
变迁之间通过共享的S_元联系在一起,构成网状的系统结构。
只有在全局或局部控制是应用问题的组成部分时,控制信息才作为资源出现在Petri网中。
以自然的依赖关系描述变迁之间的联系(从下而的例子中去体会这句话),使Petri网具有区别于其他模型的许多特点。
除可实现性外,最突出的是Petri网适合于在各种抽象级别上描述并分析异步并发系统,而且由此产生了一整套理论。
为应用系统建立Petri网模型,首要的就是决定什么是系统的变迁,什么是系统的库所。
但变迁和库所的划分有时并不总是这么明确。
变迁和库所的概念有时能帮助我们认清事物的本质。
正确区分变迁和库所,有时能对问题的求解起重要作用。
二、Petri 网的基本定义定义1:三元组(,;)N S T F =称为有向网(directed net ,简称为网(net))的充分必要条件是:(1)∅=⋂T S ;(2)∅≠⋃T S ;(3)S T T S F ⨯⋃⨯⊆;(4)T S F cod F dom ⋃=⋃)()(,其中}),(:|{)(F y x y x F dom ∈∃=}),(:|{)(F y x x y F cod ∈∃=它们分别为F 的定义域和值域。