分布环境下带存储器P系统的模拟及其系统实现

摘要

带存储器P系统是由PaoloCAZZANIGA等人于2005年提出的最新类型，具备存储以往提交的输入及其结果的功能，这样在同样的输入被多次请求计算的场合下可以加快计算速度，所以带存储器P系统平均计算速度优于以往的P系统类型，从而成为重要的P系统之一。但是，目前对于P系统的模拟系统中尚无基于带存储器P系统的模拟系统，从而使得模拟带存储器P系统成为必要。本文首先根据带存储器P系统的形式化模型推导出其核心活动——计算活动、查询活动、存储活动、清空活动的规则应用序列，在带存储器P系统的模型和核心活动规则应用序列的基础上，本文研究了在分布式环境下模拟带存储器P系统的语义，制定了功能语义、最大并行性和非确定性语义的模拟策略。通过利用面向对象的分析技术分别为每个核心概念设计类实现功能语义，利用多级线程结构模拟最大并行性，通过产生随机数的方法模拟非确定性。然后在模拟策略的基础上，本文用C++和pthread库实现了带存储器P系统的分布式模拟系统——PMSim。 我们用内核版本为2.4.20-8的RedhatLinux下GNU的g++296对PMSim进行编译，在赛扬1.7GHz单CPU，256M内存的单机上对PMSim进行测试。分别选择了两种不同的实例测试PMSim模拟带存储器P系统的进化过程并对比存储子系统的加速效果。实际的测试首先说明了PMSim能够正确演示带存储器P系统的进化过程，并能给出正确的最终结果，其存储子系统能够起到加速作用；其次说明本文提出的模拟策略正确的反映了带存储器P系统的语义。本论文的创新体现在：首先讨论了在分布环境下模拟带存储器P系统语义的策略；其次，实现了基于带存储器P系统的分布式模拟系统——PMSim。PMSim具备存储，查询，插入，删除的新功能，在有大量输入重复请求和进化步数较大的场合下，其计算速度(该计算速度以P系统上的进化步数衡量，而非计算机上的计算复杂度)大于或者等于以往提出的转移P系统模拟系统。带存储器P系统分布式模拟系统的提出，为带存储器P系统模型的进化过程提供了详细的展示，从而能够为将来各种基于该模型设计的带存储器P系统是否符合预期功能程提供了检测的平台。

目录

文摘

英文文摘

第1章问题陈述与背景

第2章膜系统的基础理论

第3章带存储器P系统

第4章带存储器P系统的语义模拟

第5章带存储器P系统分布式模拟器的实现

第6章带存储器P系统实例的测试

第7章总结与展望

参考文献

附录

致谢

原创性声明