进程网的仿真与可达图技术研究
1绪论
1.1研究背景及意义
Petri网是在1962年的博士论文中提出的，今年来Petri网的理论日益完善，有了很大的进步，已经发展成为具有严密的数学基础，多种抽象层次的通用网理论。已成为目前最有前途的建模工具。
进程代数有良好的构造型和完善的代数体系，表现出面向分布式系统的特征，适宜描述进程之间的交互和互模拟性，但没有图形表示；Petri网虽然缺乏构造性，但其拥有精确的数学形式定义，同时有图形化描述机制，具有真并发语义。很多研究人员对两者的结合做了很多研究以推出新的网系统，如用n演算描述Petri网。郭峰老师文献提出了进程表述式的概念，又提出用基本Petri网组件作为代数表述式的构造成分对外只提供接口topplace与Bottomplace，而内部结构对于网系统外是封装的，通过这种结合，我们得到了可以同代数模型表示的Petri网。文章也大致介绍了一种建模工具的初步实现，此建模工具基于平台开发，主要包括建模与保存工作，并将此软件命名为PmTools。本文是在此基础上做的进一步完善与研究。为了让软件拥有更好的实用性以及为了实现仿真和可达图技术，必须进一步完善和修改建模功能。
在以前的工作中，已经完成了现其建模工具PrNTools的具体方法，但仅局限于画图建模阶段，没有分析的功能。虽然目前有很多实现petri网流图分析的软件，但缺乏针对prt网的流图分析功能上的理论与实践。本文在其的基础上对PrNTools进一步的完善，并增加其流图分析功能。
1.2本文组织结构
本文的结构组织如下所示：
第一部分是绪论，介绍本课题的研究背景和意义，介绍文章研究方向与内容，描述当前进程网的研究现状以及课题主要内容以及本文的结构。
第二部分是相关理论和技术的介绍部分，主要阐述文字中要用到的相关理论与其主要技术，介绍了读文章所必要的网与进程网相关知识，并介绍目前已经实现的软件架构、设计与目前研发状况，为后续文章中提到的技术进行必要的解释。
第三部分是对软件进行的修改与完善工作。通过修改数据内部结构，增加内部变量与函数，使软件可以储存动态流图，为实现仿真与实现可达图自动生成做基础。另外，增加了调整基础组位置件的功能。
第四部分是在第三部分的基础上，演示了软件在进程网仿真技术设计与实现部分的内容，介绍了仿真的设计方法与实现过程。
第五部分是软件可达图自动生成技术的设计与实现，介绍可达图技术，演示可达图的作用，通过虚拟点火实现可达图自动生成技术。
第六部分是演示软件的实现功能，通过案例展示软件的功能与作用，证明PrNTools可以实现經典流图模型并对其进行研究。
2Petri网与进程网的基本概念
2.1.1Petri网
Petri网是对信息处理系统进行描述和建模的数学工具之一，是对离散并行系统的数学表示。研究领域趋向认为Petri网是所有流程定义语言之母，可以通过标记的流动来模拟实际系统的动态行为。Petri网的主翠特性包括并行性、不确定性、异步以及对分布式系统的描述能力和分析能力，因而可以应用到很多实际的系统和领域中去。其应用主要体现在通讯协议的验证、计算机通讯网络性能评价及多媒体应用、软件工程、知识处理等方面。
2.2已实现功能
3建模的修改...........13
3.1组件逻辑的修改.......13
3.1.1基本组件.......13
4进程网仿真技术设计与实现.........25
5进程网可达图构造...........31
5.1可达图技术........31
6案例分析
6.1生产者和消费者模型生产者消费者系统属于一类资源共享系统。生产者进程和消费者进程的共享资源是缓冲器，生产者进程把生产出来的数据项存入缓冲寄存器，而消费者进程从缓冲寄存器中取走数据项，并消费它们。缓冲区里没有资源时消费者要等待，等待生产者生产资源，生产者消费者系统的Prntools模型如下所示：
其中左边的循环组件模型代表生产者，右边的循环组件模型代表消费者，p9表示缓冲寄存器，当生产者p1满足条件时，缓冲寄存器中产生toen，使消费者可以进行toen的消费。
结论
随着并发通信技术的进一步发展，技术人员进一步的体会到通信描述和通信模型仿真的重要性，所已对于petri网的研宄也越来越深入。本文基于进程代数表示的进程网系统的理论知识，修改了正在研发的进程网建模及分析工具prntools的基本组件，增加了组件中相关的变量，新增函数，实现了仿真与可达图相关算法，支持动态分析现实的变化。编写了调用函数，实现对组件的控制。同时针对prn模型的布局不美观之处增加了用户控制的操作。另外，本课题实现了现实图与可达图的可视化算法，通过同一个类的不同实例化方法调用不同图形的实现方法，可以使组件内部逻辑被更直观的看到。
本课题还通过生产者消费者模型与订单处理服务验证了软件旳建模功能与模型分析功能，实践证明，软件有良好的建模包容性，可以对异步并发的模型进行面向组件建模，另外，对模型的分析也成功实现。
通过两年的研究，进程网模型已经基本完善，与其对应的prntools软件功能也已基本完成，包括界面、建模、储存、仿真与可达图，本软件仍有可以进一步完善的地方：
（1）当前软件无法对图形进行放大缩小的变化，缺乏灵活性，希望在以后的研究工作上增加此功能，使图形进行更加灵活方便的操作。
（2）仿真函数与可达图函数虽然都已经实现，但是代码量太大，下一步的工作是对这些函数进行优化，使代码更加灵活，有更强的可维护性。
（3）可达图已经完成，其目的是进一步分析网系统模型，所以下一步骤的工作是对组件网系统进行可维护性，死锁等全面的分析，以便优化网系统。
参考文献（略）