基于Petri网的几个并发问题的建模与分析

摘要

Petri网不仅可以采用可视化图形描述而且可被形式化的数学方法所支持，是一种形式化、图形化的分布式系统建模和分析工具。它不但能够精确地分析系统的静态特性，而且能够很好地分析系统的动态行为性质，从而很好地刻画系统的动态行为、分析系统的性能。它既可采用形式化直观的图形表示，又可以引入许多数学方法对其性质进行分析与验证。
　　 目前，大多数的软件系统都是并发系统，并发是衡量系统运行效率高低的一个参数标准。为了达到“事半功倍”的效果，现在的系统环境越来越需要并发，只有这样才能更好地利用系统资源环境，才能使一个系统具有更强的竞争力。Petri网作为一个优秀的形式化描述和分析工具，能很好地描述和分析这类系统。采用软件形式化技术，不仅有利于开发人员之间的沟通，提高软件的可靠性，而且可以尽可能地缩短开发的总体时间，减少软件设讨早期阶段的错误。
　　 本文的主要工作如下：
　　 (1)在Petri网下对哲学家就餐问题模型进行了分析。哲学家就餐问题是描述在共享资源下同步与并发的经典案例，活性与无饥饿性是求解此问题的前提，效率是基本要求。由于对资源的竞争使几个哲学家不可能同时处于就餐状态，在考虑公平性的情况下定义了延迟Petri网(delayed Petri net)的概念。解决了竞争资源引起的冲突，并提高了就餐的效率。
　　 (2)Petri网下对信道复用的建模与改进。解决了用户要求通信且被要求的用户也空闲，但信道被占用；几个用户同时向另外几个用户请求通信时，而另几个用户正在通信中。考虑到信道的利用率及对共享资源带来的冲突，本章采用栈技术对这一问题进行了分析与验证，提出了一个应用性更强，应用范围更广的Petri网模型。

目录

文摘

英文文摘

引言

1.1 研究背景及意义

1.2 Petri网的发展历史

1.3 Petri网的研究现状

1.3.1 模型的扩展

1.3.2 Petri网的分析技术

1.4 本文的主要内容及结构

2 Petri网的基础知识

2.1 Petri网及网系统的基本概念

2.2 网系统中事件的几个关系

2.3 Petri网系统的不变量

2.4 网系统分类

2.5 网的结构和行为特征

3 基于Petri网下对哲学家就餐问题的分析

3.1 基本概念

3.2 模型的改进与推广

4 基于Petri网下对通信信道复用的建模应用

4.1 基本概念

4.2 问题描述及建模

4.3 模型的分析

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

致谢