Содержание
1. Задание
2. Описание процесса
3. Построение метамодели «асинхронныйпроцесс»
4. Операции над процессами
4.1 Репозиция
4.2 Редукция
4.3 Композиция
5. Предметная интерпретацияасинхронного процесса
5.1 Построение сети Петри
Заключение
1. 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;
- построитьпредметную интерпретацию метамодели на основе сети Петри и сделать вывод одинамических характеристиках исходного процесса.
2. Оформить отчет.
2. Описание процесса
В данном РГЗрассматривается процесс установки модемного соединения и последующей передачиинформации. Процесс представлен в упрощённом виде: модем переводится в режиможидания, либо набора номера, после чего происходит коммутация; после установкисвязи с помощью модема можно отправлять и получать информацию от сходногоустройства. Всеми действиями управляет контроллер, поэтому он присутствует вовсех ситуациях процесса. Сначала пользователь либо устанавливает модем в режиможидания, либо инициирует набор номера, при котором функционирует реле. Послеэтого модему необходимо получить ответ от другого аналогичного устройства. Взависимости от того, принимается или получается информация, возможны дваварианта. Информация получается: входящий фрагмент данных сначала демодулируетсядемодулятором, после чего расшифровывается декодером. Отправка данных: исходящийфрагмент информации кодируется кодером, модулируется модулятором, потомнепосредственно отправляется.
3. Построение метамодели«асинхронный процесс»
Компоненты:
1. C – контроллер
1 – работает;
0 – не работает;
2. MO – модулятор
1 – работает,модулируется закодированный фрагмент информации;
0 – в данный момент бездействует;
3. DEM – демодулятор
1 – работает,демодулируется фрагмент информации;
0 — в данный моментбездействует;
4. K – кодер
1 – функционирует,кодирует фрагмент информации;
0 — в данный моментбездействует;
5. DK – декодер
1 — функционирует, декодирует фрагмент информации;
0 — в данный момент бездействует;
6. R – реле
1 – работает, реленабирает телефонный номер;
0 — в данный момент бездействует;
7. W – режим ожидания
1 – модем находится врежиме ожидания входящего звонка;
0 — модем не находится врежиме ожидания входящего звонка;
8. A – получен «ответ»
1 – удалённый модемотвечает на запросы;
0 — удалённый модем неотвечает на запросы;
9. F –флаг
1 – установлен;
0 – не установлен.
Ситуации:
1. Модем готов кработе
C+MO-DEM-K-DK-R-W-A-F+
2. Ожиданиевходящего звонка
C+MO-DEM-K-DK-R-W+A-F-
3. Состояние набораномера
C+MO-DEM-K-DK-R+W-A-F-
4. Связь установлена
C+MO-DEM-K-DK-R-W-A+F-
5. Поступлениефрагмента информации
C+MO-DEM+K-DK-R-W-A+F-
6. Декодированиефрагмента информации
C+MO-DEM-K-DK+R-W-A+F-
7. Кодированиефрагмента информации
C+MO-DEM-K+DK-R-W-A+F-
8. Отправкафрагмента информации
C+MO+DEM-K-DK-R-W-A+F- C MO DEM K DK R W A F
/> 1 1
/> 1 1
/> 1 1
/> 1 1
/> 1 1
/> 1 1
/> 1 1
/> 1 1
Граф процесса
/>
/>
Инициаторы:
/>
/> - ситуация, при которойфункционирует контроллер, что свидетельствует о готовности устройства квыполнению своих основных функций, то есть непосредственно инициирует данныйпроцесс;
/> — ситуации ожидания и дозвонаинициируют модемное соединение и процесс приёма/передачи информации (собственно,основной функции модема).
/> — ситуация, когда получен ответ отдругого модема, непосредственно инициирует процесс приёма/передачи информации(то есть только после получения ответа о готовности обоих устройств возможенпроцесс передачи информации);
Результанты:
/>
/> — ситуация декодированияинформации, то есть получение готового к дальнейшей обработке фрагмента информации,что и является результатом работы устройства модем;
/> — ситуация отправки фрагментаинформации, аналогично /> является результатомфункционирования устройства.
Классыэквивалентности:
Начальный класс — />;
Заключительные классы — />, />.
Траектории — />
Свойства исходногоасинхронного процесса:
1) АП является эффективным, т.к. изинициаторов все траектории ведут в результанты, и каждая из траекторий,приводящая к результантам, начинается в каком-либо инициаторе;
2) АП не является управляемым, так как траекториииз инициаторов ведут в различные заключительные классы />, />, то есть существуетнеопределённость;
3) АП не является простым, т.к. изинициатора /> можнопопасть в другие инициаторы />, что противоречит условию: />.
4. Операции надпроцессами
4.1 Репозиция
Исходный процесс за одинраз может передать или принять только один фрагмент информации. Для того, чтобыпроцесс был более универсальным и мог передавать/принимать неограниченноеколичество блоков информации, над процессом можно совершить операцию репозиции,т.е. повторно активизировать процесс.
В результате репозицииполучим АП/>,где />, />, />.
/>
/>
/>
/>
Объединение графаисходного процесса с репозицией.
/>
/> />/> /> /> /> />
/>
/>
Отношение />задаёт траекториипереходов от элементов из множества /> к элементам множества />. Так как />, но />и />, то репозицияявляется частичной. Ввиду относительной простоты процесса дополнительно неоговаривается, в какой момент времени процесс будет остановлен.
Операция репозициипозволила добиться необходимого результата – возобновить процесс с момента выбораприёма/передачи информации и продолжать процесс передачи необходимое число раз.
4.2 Редукция
Редукция предусматриваетвыделение из исходного процесса некоторой части. Операция состоит в сведенииданного АП к более простому. В данном случае попытаемся выделить из исходногопроцесса ту часть, которая выполняет какую-то логически завершённую функцию,конкретно – приём информации, то есть выделим одну из веток процесса, котораянесёт конкретную функциональную нагрузку.
Таблица векторов.
C MO
DEM K
DK R W
A F
/> 1 1
/> 1 1
/> 1 1
/> 1
1
/> 1
1
/> 1
1
/> 1 1
/> 1 1
/>
/>
/>
В качестве входнойкомпоненты выберем 3 (демодулятор), 5 (декодер) и 8 (наличие установленнойсвязи) элементы векторов ситуаций. Выбираем такие компоненты специально, чтобыот них отсечь «посторонние» и получить необходимую редукцию (именно этикомпоненты отвечают за приём информации).
/>
Выберем />различных значенийвходной компоненты: />.
/>
/>
Тогда редукция по />:
/>
/>
/>
/>
/>
Граф редукции.
/>
В результате редукцииудалось выделить требуемый подпроцесс – приём фрагмента информации. Такимобразом, выбирая определённые входные компоненты вектором, можно выделять любойподпроцесс в системе, при этом получая более простой по своей структурепроцесс.
4.3 Композиция
Рассмотрим два АП. Одиниз них исходный процесс />, другой – вновь построенный />.
Процесс />:
В качестведополнительного процесса построим вспомогательный процесс, проверяющий наличиеи функционирование драйвера модема.
Компоненты процесса />:
C – контроллер;
D – драйвер;
Ситуации процесса />:
1. Драйверфункционирует и способен управлять модемом C-D+
2. Модем готов кработе C+D+ D C
/> 1
/> 1 1
Инициатор: />.
Результант: />.
Граф процесса />:
/>
Выделим в исходномпроцессе первую (контроллер) и девятую (вспомогательный флаг) компоненты вкачестве выходных. Выбираем контроллер, так как он является основнымпоказателем работоспособности устройства, и некоторую дополнительнуювспомогательную компоненту – флаг, необходимый для распознавания удачнойинициализации драйвера (флаг введён в процесс несколько искусственным образом).
/>
Выбираем в исходном процессеситуации, при которых функционирует котроллер (первая компонента; т.е. всеситуации).
/>
Таким образом, получаемисходный процесс целиком. То есть исходный процесс совпадает со своейредукцией. Это вполне соответствует действительности, так как котроллерфункционирует на всех стадиях работы модема и дополнительный процесс (которыйизвестен заранее) выполняет функцию предварительной подготовки модема, котораяраспространяется на всё устройство. Тогда редукция процесса /> по множеству />:
/>, то есть получаем весь исходныйпроцесс.
Выделим в дополнительномпроцессе входную компоненту. Эта компонента будет совпадать со всем наборомкомпонент процесса />.
/>
В качестве /> выберем все наборывходной компоненты дополнительного процесса. Дополнительный процесс />представленпростой линейной структурой, которая не нуждается в дополнительном упрощении.
/>
Сцепление процессов будетпроисходить по компоненте />. То есть выходная компонентапроцесса />соответствуетвходной компоненте />.
Построим композициюисходного процесса /> и дополнительного />.
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Граф композиции:
/>
Обеспечены условия 1, 2,3, 4:
1)/>,/>:/>
2) выходные компоненты /> ситуаций из /> равны входнойкомпоненте /> ситуациииз />
3) если в /> компонента />, то />
4) если />, то
/>
Таким образом, выбрав вкачестве дополнительного процесса небольшой подпроцесс, предшествующий основномупроцессу, построили композицию этих процессов путём выделения входных ивыходных компонент соответствующих процессов и последующего их (процессов)сцепления. Исходный процесс не стали упрощать с помощью репозиции, так как посмыслу данной композиции модель должна сохранить свою целостностью. Получившийсяпроцесс /> представляетсобой несколько усложнённый исходный процесс.
5. Предметнаяинтерпретация асинхронного процесса
Предметная интерпретациясогласована с приложением и зависит от специфики решаемой задачи.
1) Система выполняетте функции, для которых она предназначена;
2) Данная системафункционирует эффективно;
3) В исходном АПошибки и аварийные ситуации возникнуть не могут (именно в рамкахрассматриваемого процесса), в редуцированном процессе есть потенциально узкиеместа – не оговаривается условие остановки процесса;
4) Систему упроститьнельзя, т.к. она уже является достаточно упрощённой, процесс не являетсяфункционально избыточным, но тем не менее некоторые компоненты можно изменить всторону упрощения.
5.1 Построение сетиПетри
Сетью Петри называетсяпятёрка/>.
/> - конечное непустое количествоусловий;
/> - конечное непустое количествособытий;
/> — функция инцидентности;
/> — функция инцидентности;
/> — начальная разметка.
/>
/> — контроллер работает;
/> - происходит модуляция сигнала;
/> — происходит модуляция сигнала;
/> — кодирование фрагментаинформации;
/> — декодирование фрагментаинформации;
/> — функционирует реле;
/> — включен режим ожидания;
/> — получен ответ от другого модема;
/> — флаг установлен.
/>
/> - переход к режиму ожидания;
/> - переход к набору номера;
/> - переход к состоянию, когдаполучен ответ (от режима ожидания);
/> - переход к состоянию, когдаполучен ответ (от режима набора номера);
/> - переход к демодуляции входящегосигнала;
/> - переход к кодированиюисходящего фрагмента информации;
/> - переход к декодированиювходящего фрагмента информации;
/> - переход к модуляции исходящегосигнала.
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Граф разметок:/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
Свойства сети Петри:
1) Ограниченностьсети. Места /> являютсяограниченными (существует число /> достижимой в сети разметки M справедливо />)/>вся сеть является ограниченной;
2) Безопасностьсети. Места /> являютсябезопасными (/>разметки M имеет место />) /> вся сеть является безопасной;
3) Живость сети. При />переходы /> являются потенциально живыми всети, но эти же переходы не являются живыми при любой достижимой в сетиразметке/>сетьне является живой;
4) Устойчивостьсети. Сеть неявляется устойчивой, так как существуют переходы, которые, сработав, могутлишить другой переход этой возможности: переходы />и />взаимно блокируются;
На основе построенноймодели была создана сеть Петри для заданного процесса. В качестве ситуаций быливзяты компоненты исходного процесса. Между ситуациями были расставлены переходы,а также установлена начальная разметка. После был построен граф разметок,который полностью совпал с исходным графом процесса, что свидетельствует оправильности построения и функционирования сети Петри.
Заключение
асинхронныйпроцесс репозиция сеть петри
АП является общей модельюописания динамики поведения параллельно функционирующих систем. Эта модельзадаёт допустимые последовательности действий над некоторыми объектами систем,каждой из которых соответствует некоторая траектория АП. АП – модель управляющейструктуры системы. АП можно понимать как метамодель, порождающую различныешироко используемые динамические модели. Порождение частных моделей используетмеханизм интерпретации АП.
В данном РГЗрассматривается процесс функционирования модема. Процесс представляется в сильноупрощенном виде, т.к. целью выполнения задания является не построение сложноймодели, близкой к реальной, а изучение основ создания модели «асинхронныйпроцесс», операций над процессом. Результатом является построение модели, с помощьюкоторой можно проанализировать заданный процесс: выделены компоненты и ситуациипроцесса, построен граф (наглядное представление функционирования процесса),проведены операции над процессом: репозиция – повторное выполнение передачифрагмента информации; редукция – выделение в исходном процессе подпроцесса понепосредственному приёму информации; композиция – построение последовательнойкомпозиции из исходного процесса и вновь созданного подпроцесса). Проведенапредметная интерпретация АП: процесс эффективен, но есть узкое место вфункционировании системы после репозиции. Описаны составляющие модели«асинхронный процесс», используя понятия модели «сеть Петри». Проведён анализсвойств мест сети Петри на ограниченность и безопасность: сеть ограниченная ибезопасная. Проведён анализ свойств переходов сети Петри на живость иустойчивость: сеть не является потенциально живой, и не является устойчивой.