СОДЕРЖАНИЕ
ЗАДАНИЕ
ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА
1. Постановка задачи
2. Теоретическая часть
ПОСТРОЕНИЕ МЕТАМОДЕЛИ «АП»
1. Процессы
2. Ситуации
3. Таблица векторов
4. Таблица результантов и инициаторов
5. Граф процесса
ОПЕРАЦИИ НАД ПРОЦЕССАМИ
1. Репозиция
2. Редукция
3. Композиция
ПРЕДМЕТНАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ АСИНХРОННОГОПРОЦЕССА
1. Построение сети Петри
2. Графическое представление сетиПетри
3. Граф разметок
4. Основные свойства сети Петри
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЗАДАНИЕ
1. Выбратьвычислительный процесс и на его примере:
- построитьметамодель «асинхронный процесс» и определить свойства исходного процесса наоснове анализа метамодели;
- выполнитьоперации над процессом: репозиция, редукция, композиция, и оценить полученныерезультаты с практической точки зрения;
- построить предметнуюинтерпретацию метамодели на основе сети Петри и сделать вывод о динамическиххарактеристиках исходного процесса.
2. Оформить отчет.
ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА1. Постановка задачи
Предлагается рассмотретьпроцессы и ситуации происходящие при чтении дисков CD-RW.2. Теоретическая часть
Очередной ступенью вэволюции CD стал диск, представляющий пользователям возможность вести записьданных поверх ранее записанных. Оригинальная технология, разработаннаякомпанией Matsushita, основана на CD-R-технологии и измерении отражающихсвойств поверхности диска при во воздействии луча лазера. Технология получиланазвание PD (Phase-change Dual) — двойное изменение фазы вещества. Записьданных на диск осуществляется с помощью лазерного луча, который с высокойточностью расплавляет отдельные участки носителя данных; при охлождении онипереходят либо в кристаллическое состояние (с более высокой отражательнойспособностью), либо в аморфное (с меньшей отражательной способностью). Информациюна таких дисках можно стирать и повторно записывать, следовательно, онипригодны для хранения и архивирования данных.
Технология получила имя –CD-RW (Re Writable)- перезаписываемых CD, называемая также CD-E (Erasable)-стираемых CD. Она обеспечивает весь спектр функциональных возможностей позаписи и перезаписи дисков, пригодных для чтения на любом накопителе CD-ROM.Стандарт CD-E в настоящее время разрабатывает и поддерживает более 10 фирм,включая IBM, HP,Sony, Philips, Picoh и др. По заявлению разработчиков приводовCD-RW, новое устройство расчитано, по крайней мере, на выполнение 1000-кратнойперезаписи.
Технология чтениядисков CD-RW
В диске CD-RW имеетсячувствительный слой из вещества, которое в твердом состоянии может иметь дватипа внутренней структуры — кристаллический и аморфный, причем в первом случаеэта субстанция прозрачнее, чем во втором. Позади чувствительного слоя находитсяотражающий, так что при чтении лазерный луч отражается от кристаллических участковсильнее, чем от аморфных. При нагреве до определенной температуры и последующемохлаждении рабочее вещество кристаллизуется, однако если его нагреть до болеевысокой температуры, то, остывая, оно переходит в аморфное состояние. Области скристаллической структурой, подобно металлизированному слою в лунках обычногоCD или CD-R, отражают луч лазера, а не кристаллизованные области поглощают луч.
Для чтения, записи иперезаписи данных на диск в устройствах CD-RW используются три различных уровнямощности лазера.
Уровень записи (write power) — самый высокийуровень, который применяется для перевода слоя записи в аморфное (поглощающее)состояние.
Уровень стирания (erase power) — средний уровеньмощности, который позволяет расплавить слой записи и превратить его вотражающую кристаллическую структуру.
Уровень чтения (read power) — наименьший уровеньмощности, который не изменяет состояния слоя записи и поэтому может применятьсядля неразрушающего считывания данных.
Кроме возможностидействительно перезаписывать данные, устройства CD-RW способны такжепроизводить запись на диски CD-R и читать обычные CD-ROM, сочетая в одномнакопителе возможности трех технологий. Производители заявляют о 1000-кратнойвозможности циклов записи-перезаписи.
Считываниеданных с дисков CD-RW осуществляется так же, как и с CD-ROM.
В приводе компакт-дисковможно выделить несколько базовых элементов: лазерный диод, сервомотор,оптическую систему (включающую в себя расщепляющую призму) и фотодетектор.
И так, считываниеинформации с компакт-диска, так же как и запись, происходит при помощи лазерноголуча, но, разумеется, меньшей мощности. Сервомотор по командевнутреннего микропроцессора привода перемещает отражающее зеркало. Этопозволяет точно позиционировать лазерный луч на конкретную дорожку. Такой луч,попадая на отражающий свет островок, через расщепляющую линзу отклоняется на фотодетектор,который интерпретирует это как двоичную единицу. Луч лазера, попадающий вовпадину, рассеивается и поглощается — фотодетектор фиксирует двоичный ноль(цифровая информация представляется чередованием впадин (неотражающих пятен) иотражающих свет островков).
Вданной работе рассматривается только технология чтения, запись и стираниерассматриваться не будет. ПОСТРОЕНИЕМЕТАМОДЕЛИ «АП»
Поставим нашемуасинхронному процессу в соответствие четвёрку
/>
в которой:
/> — непустое множество ситуаций;
/> — отношение непосредственногоследования ситуаций, определённое на множестве
/>;
/> — множество инициаторов;
/> — множество результантов.1. Процессы
Рассматривая процессы, будем считать, что диск уже вставлен в дисковод.
Выделим следующие компоненты процесса:
1. M – внутренний микропроцессор.
M=1 контролирует процесс чтения.
M=0 не контролирует.
2. S – сервомотор.
S=1 Перемещает отражающее зеркало.
S=0 Не перемещает отражающее зеркало.
3. L – лазер.
L=1 Лазер работает.
L=0 Лазер не работает.
4. O – оптическая система.
O=1 отклоняет отраженный луч.
O=0 Луча нет. Не отражает.
5. P – «впадина».
P=1 Луч лазера попал на не отражающую«впадину».
P=0 Луч лазера не попал на неотражающую «впадину».
6. I — «островок».
I=1 Луч лазера попал на отражающий«островок».
I=0 Луч лазера не попал на отражающий«островок».
7. F – фотодетектор.
F=1 Фотодетектор интерпретирует либодвоичную единицу, либо двоичный ноль.
F=0 Фотодетектор не работает.
8. B – буфер.
B=1 буфер заполняется.
B=0 буфер не заполняется.
9. С – интерфейснаякарта.
С=1 передает считаннуюинформацию в компьютер.
С=0 не передает считаннуюинформацию.
10. К – микроконтроллер.
К=1 контролируетзаполнение буфера.
К=0 не контролирует. 2. Ситуации
/> - Подготовка к чтению, перемещениесервомотором отражающего зеркала на нужную позицию.
/> - Чтение, луч лазера попал наотражающий «островок».
/> - Чтение, луч лазера попал на неотражающую «впадину».
/> — Диск поврежден.
/> — Окончание чтения.3. Таблица векторов
Ситуации представляютсобой двоичные вектора
Ситуации M S L O P I F B С К
/> 1 1
/> 1 1 1 1 1 1 1 1 1
/> 1 1 1 1 1 1 1 1
/> 1 1 1 1
/> 1
4. Таблицарезультантов и инициаторов.
Ситуации S
{S1 S2 S3 S4 S5} Инициаторы I
{S1} Результанты R
{S5}
Ситуация /> выбрана инициатором, т.к. именно с нее начинается процессчтения.
Ситуация /> выбрана результантом, т.к. она является завершениемвсех действий.5. Граф процесса
/>
Все допустимые траектории процесса:
/> -> /> -> /> -> /> -траектория, описывающая обращение к неповрежденномудиску (или части диска) и считывание информации.
/> -> /> -> /> - траектория чтения с поврежденного диска.
Определим классы эквивалентности:
/>
Все допустимые последовательности классов эквивалентности конечны. Причем/> — начальный классэквивалентности, а /> — заключительный классэквивалентности. Остальные ситуации, не являющиеся результантами, составляютодноэлементные классы эквивалентности.
Данный асинхронный процесс является эффективным, т. к. процесс удовлетворяетследующим условиям:
1) Для любой ситуации /> найдется ситуация /> такая, что s предшествует r.
2) Для любой ситуации /> найдется ситуация /> такая, что />предшествует s.
3) Не найдется ситуаций /> и /> таких, что одновременно
/>
Т. е. из инициаторов процесса все траектории ведут в результанты, икаждая из траекторий, приводящая к результанту, начинается в каком либоинициаторе. Помимо этого для эффективного асинхронного процесса любой начальныйкласс состоит только из инициаторов, а любой заключительный класс только изрезультантов. А также любой класс эквивалентности ситуаций, не принадлежащий крезультанту состоит из одной ситуации.
Т. к. процесс эффективный, и каждая допустимая последовательность классовведет только в один заключительный класс, то процесс является управляемым.Процесс является простым, т. к. из одного инициатора нельзя попасть ни вкакой другой инициатор, и из одного результанта нельзя попасть ни в какойдругой результант.
Таким образом, асинхронный процесс является эффективным, простым,управляемым.
ОПЕРАЦИИ НАД ПРОЦЕССАМИ1. Репозиция
С помощью репозиции задается механизм возобновления АП, тоесть его повторные активизации. В данном случае репозицией этого процесса можносчитать новое обращение к диску или повторное обращение при поврежденном диске.
Репозиция асинхронного процесса P –это эффективный асинхронный процесс /> такой, что />; />; />.
/>;
/>;
/>;
/>;
Инициаторами репозициибудут />, арезультантом будет />.
На графе изображенномниже это показано последовательностью переходов:
/>:
/>
Т. к. в данном случае /> и />, то репозицияявляется полной.
Таким образом, получилиполную репозицию, которая задает механизм возобновления асинхронного процесса. 2. Редукция
Редукцияпроцесса состоит в сведении данного асинхронного процесса к более простому, ввыделении части процесса.
S ={1100000000, 1111011111,1110101111, 1110000001, 1000000000};
I = {1100000000};
R ={1000000000};
Четыре первых элемента вектора выберем в качестве выходной компоненты.
X ={1100, 1111, 1110, 1000}; — p-блочноеразбиение множества S.
Выберем r = 3:
/>={1100,1110,1000};
Траектории:
1. 1100000000 -> 1111011111 -> 111101111 -> 1000000000
2. 1100000000 -> 1110000001 -> 1000000000
Редукция процесса P – это процесс /> по выбранному множеству/>.
/>
/> ={110000000, 1110000001,1000000000}= {S1 S4 S5};
/> = {1100000000}= {S1};
/> = {1000000000}= {S5};
/>:
/>
Такимобразом, построив редукцию, мы выделили из полного описания процесса егонекоторую простую часть.3. Композиция
Рассмотрим композицию.
Рассмотрим АП />: процессвставки диска в привод.
Выделим компоненты процесса:
1. SH – шпиндельный двигатель, которыйпредназначен для вращения диска с постоянной или переменной угловой скоростью.
SH = 1 – вал двигателя вращается;
SH = 0 – вал неподвижен;
2. W – шайба, посредством которой дискприжимается к подставке.
W = 1 – диск прижимается;
W = 0 – диск не прижимается;
3. T – лоток загрузочного устройства, спомощью которого диск вводится в привод;
T = 1 – механизм лотка работает;
T = 0 – механизм бездействует;
4. ED – электродвигатель транспортногомеханизма
ED = 1 – работает;
ED = 0 – не работает;
5. M — микросхема управления;
M = 1 – контролирует процесс чтения;
M = 0;
6. S – сервомотор;
S = 1 – перемещает оптическую систему;
S = 0 – не перемещает;
7. L – лазер;
L=1 — лазер работает.
L=0 — лазер не работает.
8. O – Система считывания сигналов(состоит из оптической головки и механизма её перемещения, инфракрасноголазерного излучателя, системы фокусировки луча и усилителя);
O = 1 – работает;
O = 0 – не работает;
Ситуации:
1. /> — выдвижениезагрузочного лотка;
2. /> — вставка диска изагрузка его в привод;
3. /> - проверка диска;Ситуации SH W T ED M S L O
/> 1 1
/> 1 1 1
/> 1 1 1 1
Таблица ситуаций,результантов и инициаторов:Ситуации
/>
{/>/> />} Инициаторы
/>
{/>} Результанты
/>
{/>}
Граф процесса
/>
Т. к. процесс элементарный,примем, что он совпадает со своей редукцией по выходной компоненте
/>={0000, 1100}
Т. е.:
/>
/>={00110000, 01110000,11001100};
/>={00110000};
/>={11001100};
/>:
/>
В качестве второгопроцесса возьмем исходный процесс, редукцирование которого по входнойкомпоненте />={1100,1110,1000} описано выше.
/>
/> ={110000000, 1110000001,1000000000};
/> = {1100000000};
/> = {1000000000};
/>:
/>
Построим, если этовозможно, процесс P3= , ситуации которого представимы ввиде пар S3 = (S1, S2), такой что:
1) S1ÎS1(Y1*),S2ÎS2(X2*), т.е. S3 Í S1(Y1*)´ S2(X2*);
2) выходная компонента у1ситуации S1 равна входной компоненте х2 ситуации S2 — у1 = х2;
3) если в S3 компонента S2ÎI2(X2*), то S1ÎR1(Y1*);
4) если (Si1, Sj2)F3(Sk1,Sl2), то либо
(Si1FSk1)& (Sj2F2Sl2), либо
(Si1FSk1)& (Sj2= Sl2), либо
(Si1= Sk1)& (Sj2F2Sl2).
Ситуации процесса: SH W T ED M S L O P I F B C K
/> 1 1
/> 1 1 1
/> 1 1
1
1
/> 1 1 1 1 1
/> 1
/> ={00110000000000, 01110000000000, 11001100000000,11001110000000, 00001000000000};
/>={001100000000};
/>={000010000000};
/>
/>
В результате сцепления двух процессов мы получили композицию. Процессзагрузки диска в привод, чтения с аварийным завершением. ПРЕДМЕТНАЯИНТЕРПРЕТАЦИЯ АСИНХРОННОГО ПРОЦЕССА 1.Построение сети Петри
Взаимодействие событий в асинхронных системах имеет, как правило, сложнуюдинамическую структуру. Поэтому такое взаимодействие проще описать, еслиуказать не непосредственные связи между событиями, а те ситуации, при которыхданное событие может реализоваться. Такие ситуации называются условиями реализациисобытий.
В нашем случае множество условий /> состоит из ситуаций самогопроцесса, т.е. показывает готовность компонентов процесса к действию; а множество/> - этонаступление некоторых событий, т.е. выполнение шагов процесса.
Начальная разметка графа- условие начала работы, т. е. первоначальнаяактивация, которая соответствует условию S1. 2.Графическое представление сети Петри:
/>
/>;
/>;
/>;
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/>
/>
3. Граф разметок
/> 4. Основныесвойства сети Петри
/> -безопасна
/> -безопасна
/> -безопасна
/> -безопасна
/> -безопасна
/> -безопасна
/> -безопасна
/> -безопасна
/> -безопасна
/> -безопасна
Т. к. все места сетибезопасны, то и вся сеть в целом безопасна.
Т. к. для />, сеть ограничена.
Т. к. переход /> можетсработать при наличии фишек в /> и />, а такая разметка существует, топереход />-потенциально живой в сети.
Т. к. переход /> можетсработать при наличии фишек в />, />, />, />, />, />, />, />, />, а такая разметка существует, топереход />-потенциально живой в сети.
Т. к. переход /> можетсработать при наличии фишек в />, />, />, />, />, />, />, />, а такая разметка существует, топереход />-потенциально живой в сети.
Т. к. переход /> можетсработать при наличии фишек в />и />, а такая разметка существует, топереход />-потенциально живой в сети.
Т. к. переход /> можетсработать при наличии фишек в />, />, />, />, а такая разметка существует, топереход />-потенциально живой в сети.
Т.к. срабатываниекакого-либо перехода не влияет на срабатывание остальных переходов, то переходыв данной сети устойчивы, а, следовательно, и сама сеть тоже устойчива.
Таким образом, даннаясеть является безопасной, ограниченной, живой (потенциально), устойчивой.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
процесс дисксеть петри информация
В данной работе былопроведено полное исследование процесса чтения информации с диска CD-RW. Анализ показал, что процесс является простым, эффективным иуправляемым. Были рассмотрены операции над процессами: репозиция, редукция икомпозиция. В результате редукции был задан механизм возобновления асинхронногопроцесса. Построение редукции позволило выделить из процесса более простой:процесс чтения диска с аварийным завершением. В результате композиции былпостроен процесс вставки диска в привод и чтения с аварийным завершением. СетьПетри, построенная на исходном процессе, является безопасной, ограниченной,живой и устойчивой.