Diszkrét állapotú rendszerek modellezése. Petri-hálók

Hasonló dokumentumok
Diszkrét állapotú rendszerek modellezése. Petri-hálók

Elérhetőségi analízis Petri hálók dinamikus tulajdonságai

Petri hálók: alapfogalmak, kiterjesztések

Petri hálók: Alapelemek és kiterjesztések

Petri hálók: Alapelemek és kiterjesztések

Petri hálók: alapfogalmak, kiterjesztések

Elérhetőségi probléma egyszerűsítése: Állapottér és struktúra redukció Petri-háló alosztályok

folyamatrendszerek modellezése

Színezett Petri hálók

Színezett Petri hálók

Színezett Petri-hálók

2.előadás. alapfogalmak, formális definíció

Elérhetőségi analízis Petri hálók dinamikus és strukturális tulajdonságai

Petri hálók strukturális tulajdonságai Invariánsok és számításuk

Alapszintű formalizmusok

Adat és folyamat modellek

Gyakorló feladatok: Formális modellek, temporális logikák, modellellenőrzés. Majzik István BME Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék

Modellezés Petri hálókkal. dr. Bartha Tamás dr. Majzik István dr. Pataricza András BME Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék

E.4 Markov-láncok E.4 Markov-láncok. Sok sorbanállási hálózat viselkedése leírható "folytonos idejű Markovláncok " segítségével.

Zárthelyi mintapéldák. Majzik István BME Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék

Diszkrét Eseményű Rendszerek Diagnosztikája és Irányítása

Adatfolyam hálók Dr. Bartha Tamás, Dr. Pataricza András fóliái

2. gyakorlat Állapot alapú modellezés Megoldások. 1. feladat. Rendszermodellezés (BMEVIMIAA00), tavaszi félév

Sztochasztikus temporális logikák

12. előadás - Markov-láncok I.

Számítógép-rendszerek fontos jellemzői (Hardver és Szoftver):

Sztochasztikus Petri-hálók

Markov-láncok stacionárius eloszlása

Formális módszerek GM_IN003_1 Program verifikálás, formalizmusok

Valószínűségi modellellenőrzés Markov döntési folyamatokkal

Ellátási lánc optimalizálás P-gráf módszertan alkalmazásával mennyiségi és min ségi paraméterek gyelembevételével

ALAPFOGALMAK 1. A reláció az program programfüggvénye, ha. Azt mondjuk, hogy az feladat szigorúbb, mint az feladat, ha

Modellek ellenőrzése és tesztelése

Diagnosztika Petri háló modellek felhasználásával

Kiterjesztések sek szemantikája

Előfeltétel: legalább elégséges jegy Diszkrét matematika II. (GEMAK122B) tárgyból

előadás Diszkrét idejű tömegkiszolgálási modellek Poisson-folyamat Folytonos idejű Markov-láncok Folytonos idejű sorbanállás

Irányítástechnika GÁSPÁR PÉTER. Prof. BOKOR JÓZSEF útmutatásai alapján

Kriptográfia 0. A biztonság alapja. Számítás-komplexitási kérdések

... S n. A párhuzamos programszerkezet két vagy több folyamatot tartalmaz, melyek egymással közös változó segítségével kommunikálnak.

8. Komponens elvű programfejlesztés. Ágens, akció, cél, kontraktus.

Logisztikai szimulációs módszerek

A Számítástudomány alapjai

17. előadás: Vektorok a térben

5. Hét Sorrendi hálózatok

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Villamosmérnöki és Informatikai Kar. TDK dolgozat. Semeráth Oszkár, doktorandusz október 22.

Programkonstrukciók A programkonstrukciók programfüggvényei Levezetési szabályok. 6. előadás. Programozás-elmélet. Programozás-elmélet 6.

Szoftverminőségbiztosítás

Idõ-ütemterv há lók - I. t 5 4

Temporális logikák és modell ellenırzés

Diszkrét dinamikus rendszerek viselkedésének felderítése ellenpélda-alapú absztrakció finomítás (CEGAR) segítségével

Modellező eszközök, kódgenerálás

Adatszerkezetek 2. Dr. Iványi Péter

Jelek és rendszerek 1. 10/9/2011 Dr. Buchman Attila Informatikai Rendszerek és Hálózatok Tanszék

A Markovi forgalomanalízis legújabb eredményei és ezek alkalmazása a távközlő hálózatok teljesítményvizsgálatában

Sztochasztikus folyamatok alapfogalmak

3. gyakorlat Folyamatmodellek, kooperáló viselkedésmodellek Megoldások

Véges automaták, reguláris nyelvek

Idő-ütemterv hálók - I. t 5 4

A modellellenőrzés érdekes alkalmazása: Tesztgenerálás modellellenőrzővel

Az UPPAAL egyes modellezési lehetőségeinek összefoglalása. Majzik István BME Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

Bevezetés az informatikába

2) Tervezzen Stibitz kód szerint működő, aszinkron decimális előre számlálót! A megvalósításához

Számítógép és programozás 2

2.1.A SZOFTVERFEJLESZTÉS STRUKTÚRÁJA

1. Generátorrendszer. Házi feladat (fizikából tudjuk) Ha v és w nem párhuzamos síkvektorok, akkor generátorrendszert alkotnak a sík vektorainak

Számítógép hálózatok, osztott rendszerek 2009

1: Bevezetés: Internet, rétegmodell Alapok: aszimptótika, gráfok. HálózatokII, 2007

NEM-DETERMINISZTIKUS PROGRAMOK HELYESSÉGE. Szekvenciális programok kategóriái. Hoare-Dijkstra-Gries módszere

0,424 0,576. f) P (X 2 = 3) g) P (X 3 = 1) h) P (X 4 = 1 vagy 2 X 2 = 2) i) P (X 7 = 3, X 4 = 1, X 2 = 2 X 0 = 2) j) P (X 7 = 3, X 4 = 1, X 2 = 2)

Legyen adott egy S diszkrét halmaz. Leggyakrabban S az egész számoknak egy halmaza, például S = {0, 1, 2,..., N}, {0, 1, 2,... }.

Hardver és szoftver rendszerek verifikációja Röviden megválaszolható kérdések

Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Kar Informatikai Intézet Alkalmazott Informatikai Intézeti Tanszék

A modellellenőrzés érdekes alkalmazása: Tesztgenerálás modellellenőrzővel

Modell alapú tesztelés mobil környezetben

Dinamikus modellek szerkezete, SDG modellek

5. előadás. Programozás-elmélet. Programozás-elmélet 5. előadás

Szekvenciális hálózatok és automaták

Automaták és formális nyelvek

Hálózati Folyamok Alkalmazásai. Mályusz Levente BME Építéskivitelezési és Szervezési Tanszék

Formális nyelvek - 9.

Mesterséges Intelligencia. Csató Lehel. Csató Lehel. Matematika-Informatika Tanszék Babeş Bolyai Tudományegyetem, Kolozsvár 2007/2008

2. gyakorlat Állapot alapú modellezés Megoldások

2. gyakorlat Állapot alapú modellezés Megoldások

TDK-dolgozat. Darvas Dániel 2010.

Összeállította Horváth László egyetemi tanár

Diszkrét matematika 2.C szakirány

Soros felépítésű folytonos PID szabályozó

Diszkrét matematika 2.C szakirány

KÖZELÍTŐ INFERENCIA II.

KÖZELÍTŐ INFERENCIA II.

INFOKOMMUNIKÁCIÓS RENDSZEREK HATÉKONYSÁG- ELEMZÉSÉRE SZOLGÁLÓ ESZKÖZÖK

Rendszermodellezés. Modellellenőrzés. Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék

Szimuláció. Fault Tolerant Systems Research Group. Budapest University of Technology and Economics. Department of Measurement and Information Systems

(Diszkrét idejű Markov-láncok állapotainak

Bevezetés az állapottér-elméletbe Dinamikus rendszerek állapottér reprezentációi

A Formális nyelvek vizsga teljesítése. a) Normál A vizsgán 60 pont szerezhet, amely két 30 pontos részb l áll össze az alábbi módon:

Statisztika - bevezetés Méréselmélet PE MIK MI_BSc VI_BSc 1

Osztott jáva programok automatikus tesztelése. Matkó Imre BBTE, Kolozsvár Informatika szak, IV. Év 2007 január

Átírás:

Diszkrét állapotú rendszerek modellezése Petri-hálók

Diszkrét eseményű rendszerek Discret Event (Dynamic) Systems DES, DEDS állapotterük diszkrét halmaz állapotváltozásuk kizárólag az időben aszinkron módon megjelenő, diszkrét eseményektől függ modelljeik számára a differenciál-, illetve differenciaegyenletek nem megfelelőek az idő közvetlenül nem befolyásolja az ilyen rendszer vezérlését, így a megfelelő modellekben nem lehet független változó 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 2

Diszkrét eseményű rendszerek Feladat: a megfelelő modellezési eljárás megtalálása. Kell egy olyan eszköz, amely képes egy jól definiált szabályok szerinti nyelv reprezentálására. Automata modell Markov-modell Sorbanállási modell Petri-háló 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 3

Automata modell Leírás: irányított gráf állapotátmeneti diagram csomópontok állapotok: X={x, y, z} címkézett élek állapotátmenetek: E={a, b, g} címkék az átmenetet kiváltó események f: X E X f x, a = x f x, g = z f y, a = x f y, b = y f z, b = z f z, a = f z, g = y a a x y g a,g z b 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 4 b

Automata modell Determinisztikus, véges állapotú automata Automata állapotgép generátor G = (X, E, f) Deterministic Finite-state Automaton DFA Finite-State Machine FSM X az állapotok véges halmaza E a G-beli állapotátmenetekkel társított események véges halmaza f: X E X az átmeneti függvény, a determinisztikus jelleg forrása f x, e = x azt jelenti, hogy létezik egy e címkével jelzett esemény által kiváltott x x állapotátmenet, ahol x, x X 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 5

Markov-modell Sztochasztikus állapotátmenetek modellezésére lásd Közlekedési automatika 3λ 2λ 2 μ 2μ 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 6

Sorbanállási modell VEVŐ ÉRKEZIK a SOR SZERVER d VEVŐ TÁVOZIK Bizonyos források használata céljából várakozni kell. A három alapelem: a vevők (customers) a kiszolgáló egységek (servers) a sor (queue). lásd Közlekedési üzemtan Modell vizsgálata: elsősorban szimulációval 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 7

Sorbanállási modell VEVŐ ÉRKEZIK a SOR SZERVER d VEVŐ TÁVOZIK Állapotváltozó: a sorban álló vevők száma (a sor hossza) X={,, 2, } Esemény: érkezés, (kiszolgálás), távozás E={a, d} Egyszerű sorbanállási rendszer jellemzői az érkezési és kiszolgálási folyamat eloszlása, intenzitása a szerver kapacitása (csatornák száma) a sorbanállási (kiszolgálási) rend 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 8

Petri-háló Carl Adam Petri (926-2) Ötlet (3 évesen!) Kidolgozás: 962. doktori disszertáció 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 9

Petri-háló A Petri-hálók (PN) az információ-áramlás absztrakt formális modelljei. Kiválóan alkalmasak a DES modellezésére grafikus reprezentációval (átláthatóság) formális matematikai leírással (egyértelműség). A PN egyik erőssége az egyidejű események modellezése. 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók

Petri-háló alapelemek Tranzíciók események Helyek bemeneti az események előfeltételei kimeneti az események következményei Élek: a helyek és a tranzíciók között levő kapcsolatok leírása Tokenek jelölők, a PN állapotának leírása 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók

Petri-háló struktúrája Grafikus reprezentáció PN: irányított, súlyozott, páros gráf Kétféle csomópont hely tranzíció Élek: hely tranzíció, tranzíció hely A PN állapota: a tokenek eloszlása az egyes helyeken 2 3 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 2

Petri-háló struktúrája Formális definíció Petri-háló Helyek halmaza Tranzíciók halmaza Élek halmaza Súlyfüggvény Kezdőállapot PN P,T,E,W,M P p p p, 2, T t, t, t 2 P T T P E w * : E N M : P N 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 3

Petri-háló struktúrája P={p, p 2, p 3 } T={t } w (p, t )= 2 w + (t, p 2 )= w + (t, p 3 )= 3 M ={m(p ), m(p 2 ), m(p 3 )}={3,, } 2 Ősök: p =Ø t =p p 2 =t p 3 =t Utódok: p =t t ={p 2, p 3 } p 2 =Ø p 3 =Ø 3 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 4

Petri-háló dinamikája Állapotváltozás tranzíciók engedélyezettsége tranzíció tüzelése tokenek vándorlása a bemeneti helyekről: p t a kimeneti helyekre: p t token eloszlás megváltozása: M M 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 5

Petri-háló dinamikája Tranzíciók engedélyezettsége egy t j tranzíció akkor engedélyezett, ha a tokenek száma valamennyi p i bemeneti hely vonatkozásában legalább akkora, mint a p i helyet a t j tranzícióval összekötő él súlya m(p i ) w (p i, t j ) valamennyi p i t j p p p p 2 2 t p 3 2 p 3 t 2 p 2 p 2 t p 3 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 6

Petri-háló dinamikája Tranzíció tüzelése ha egy tranzíció engedélyezett, akkor tüzelhet egyszerre mindig csak egy tranzíció tüzel tokenek elvétele a bemeneti helyekről tokenek kirakása a kimeneti helyekre m p i = m p i w p i, t j + w + p i, t j valamennyi p i t j t j p p 2 2 t p 3 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 7

Petri-háló dinamikája Token eloszlás megváltozása 2 3 M ={3,, } 2 3 M ={, 2, 3} 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 8

Petri-háló dinamikája Token eloszlás megváltozása p t p 2 p 3 t 2 t 3 p 4 M ={2,,, } p 4 p t p 2 p 3 t 2 t 3 M ={,,, } 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 9

Petri-háló dinamikája Speciális csomópontok forrás és nyelő tranzíciók bemenő és kimenő hely nélküli ( t=ø és t =Ø) forrás tranzíció minden esetben tud tüzelni egy PN tiszta, ha nincsenek önhurkai, azaz minden t T tranzícióra: t t = Ø 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 2

Petri-háló dinamikája Formális leírás tüzelő tranzíció tüzelési vektor u = t t j t τ T = T szomszédossági mátrix w ij = w p i, t j + w + p i, t j W T mátrix (dimenziója: π τ): w p p i p π t t j t τ w ij w πτ 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 2

Petri-háló dinamikája szomszédossági mátrix 2 3 W T = 2 3 p t p 2 p 3 t 2 t 3 p 4 W T = 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 22

Petri-háló dinamikája szomszédossági mátrix W T = 2 2 2 állapotátmeneti függvény, állapotegyenlet M = f(m, t j ) M = M + W T u t 2 p 2 t 2 2 p p 3 t 3 2 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 23

Petri-háló dinamikája állapotegyenlet M = M + W T u 2 2 + + = = M = p p t t p 2 p 3 p 2 p 3 t 2 t 3 t 2 t 3 p 4 p 4 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 24

Petri-háló dinamikája állapotegyenlet M 2 = M + W T u + + = 2 = M 2 = p p t t p 2 p 3 p 2 p 3 t 2 t 3 t 2 t 3 p 4 p 4 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 25

Petri-háló dinamikája állapotegyenlet M 2b = M + W T u + + = = M 2b = p p t t p 2 p 3 p 2 p 3 t 2 t 3 t 2 t 3 p 4 p 4 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 26

Petri-háló jellemzők felkészülés. versenyző 2. versenyző rajt futás Petri-háló jellemzők azonnali tüzelések Modellezési tulajdonságok elemi (atomi) esemény bíró időmérés Szinkronizálás! 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 27

Petri-háló jellemzők Petri-háló jellemzők Modellezési tulajdonságok pakolás a bőröndbe utazás külföldre azonnali tüzelések aszinkron tüzelések elemi (atomi) esemény események szekvenciájának függetlensége mozijegy vásárlás filmnézés 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 28

Petri-háló jellemzők Petri-háló jellemzők Modellezési tulajdonságok papír papírrepülő azonnali tüzelések aszinkron tüzelések elemi (atomi) esemény események szekvenciájának függetlensége dolgozat nemdeterminisztikus konkurencia toll Implicit időfogalom! 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 29

Petri-háló jellemzők Petri-háló jellemzők Modellezési tulajdonságok tej cappuccino azonnali tüzelések aszinkron tüzelések elemi (atomi) esemény események szekvenciájának függetlensége kávé ír kávé nemdeterminisztikus legalább egy közös előfeltétel konkurencia konfliktus whisky 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 3

Petri-háló jellemzők Petri-háló jellemzők Modellezési tulajdonságok alvás munka azonnali tüzelések aszinkron tüzelések elemi (atomi) esemény események szekvenciájának függetlensége nemdeterminisztikus konkurencia legalább egy közös előfeltétel konfliktus neminterpretált absztrakt tulajdonságok 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 3

Petri-háló jellemzők alvás munka késésben öltözés reggeli utazás Petri-háló jellemzők azonnali tüzelések aszinkron tüzelések nemdeterminisztikus legalább egy közös előfeltétel neminterpretált absztrakció és finomítás Modellezési tulajdonságok elemi (atomi) esemény események szekvenciájának függetlensége konkurencia konfliktus absztrakt tulajdonságok hierarchikus modellezés 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 32

Petri-háló példák Gyalogos jelzőlámpa nyomógombbal 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 33

Petri-háló példák Jelzőlámpa gyalogátkelőhellyel 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 34

Petri-háló példák Jelzőlámpa meghibásodással 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 35

Petri-háló példák Vasúti útátjáró fail-safe meghibásodással 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 36

Petri-háló példák Váltóállítás 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 37

Petri-háló kiterjesztések Helyek kapacitáskorlátja Cél: véges erőforráskészlet megjelenítése Minden helyhez rendelhetünk kapacitást: K(p i ) Tüzelési szabály kiegészítése: egy t j tranzíció csak akkor engedélyezett, ha a feltételezett tüzelés után kimenő helyek tokenszáma nem haladja meg az adott hely kapacitáskorlátját: m p i + w + p i, t j K p i p i t 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 38

Petri-háló kiterjesztések Helyek kapacitáskorlátja Példa K=3 2 munka kezd feladat végez kész Megvalósítható kiegészítő hely felhasználásával is szabad kapacitás 2 2 munka kezd feladat végez kész 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 39

Petri-háló kiterjesztések Tiltó élek használata Cél: negatív feltételek ellenőrzése (zéró teszt) Tüzelési szabály kiegészítése: ha a tranzícióhoz kapcsolódó tiltó él súlyánál több token van az adott bemenő helyen, akkor a tüzelés nem hajtható végre Hátrány: számos analízis módszer nem alkalmazható tiltó éleket tartalmazó PN-ra 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 4

Petri-háló kiterjesztések Tiltó élek használata Példa munka Megvalósítható negált ( ) hely felhasználásával is munka kezd feladat végez kész 2 kezd 2 feladat 2 feladat végez kész 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 4

Petri-háló kiterjesztések Prioritás bevezetése Cél: nemdeterminizmus korlátozása A tranzíciókhoz prioritást rendelünk Tüzelési szabály kiegészítése: az engedélyezett tranzíciók közül egy alacsonyabb prioritású mindaddig nem tüzelhet, amíg egy magasabb prioritású tranzíció engedélyezve van Prioritási szinten belül továbbra is nemdeterminisztikus választás :T N 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 42

Petri-háló kiterjesztések Prioritás bevezetése Példa zárthelyi meghívás t t 2 tanulás buli π > π 2 Bizonyítható: a tiltó él helyettesíthető prioritással π > π 2 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 43

Petri-háló kiterjesztések Időzített Petri-hálók (Time PN TPN) Cél: teljesítményanalízis és ütemezési feladatok A tüzelések végrehajtásához időt rendelünk Determinisztikus időfogalom A tüzelések végrehajtásának ideje fix Alkalmazás: pl. maximális ciklusidő modellezése Sztochasztikus időfogalom A tüzelések végrehajtásának ideje valamilyen valószínűségi eloszlást követ Alkalmazás: pl. sorbanállás, megbízhatósági számítások 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 44

Petri-háló kiterjesztések Időzített Petri-hálók (Time PN TPN) 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 45

Petri-háló kiterjesztések Színezett Petri-hálók (Coloured PN CPN) Cél: kompaktabb megjelenítés 2 INTxDATA INT A n,p n ANr (, Hello ) (2, World ) () n,p INTxDATA Cs if n=k then k+ else k n,p DATA str V ( ) if n=k then str+p else str k if n=k then k+ else k VNr INT () 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 46

Petri-háló kiterjesztések Színezett Petri-hálók (Coloured PN CPN) Színes tokenek adattípusok Élkifejezések változók lekötése, függvények colour INT = int; colour DATA = string; colour INTxDATA = product INT * DATA; var n, k : INT; var p,str : DATA; A CPN modellező ereje megfelel a tiltó éllel kiegészített színezetlen Petri-hálókénak 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 47

Kapcsolat más modellekkel Automata transzformálása Petri-hálóvá Egy véges állapotú automata mindig transzformálható egy olyan Petri-hálóvá, amely ugyanazt a nyelvet generálja, mint az automata: L(N) = L(G) e x x e p t (p, e, p ) p 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 48

Kapcsolat más modellekkel Automata transzformálása Petri-hálóvá.) X P, ahol p i = x i minden x i X 2.) m p i =, ha p i = x, egyébként m p i = M = [,, ] 3.) E T, ahol t p,e,p = x, e, x minden e E 4.) w p, t = w + t, p = e x x e p t (p, e, p ) p 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 49

Kapcsolat más modellekkel Sorbanállási feladat modellezése Automata modell 2 3 Petri-háló x = 2 a a a a d d d d M = [,,,, ] a a a a VEVŐ ÉRKEZIK a SOR SZERVER a M = [2] Q d VEVŐ TÁVOZIK d d d d 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 5 d

Petri-háló állapottere Elérhetőségi gráf módszer Az összes elérhető állapotot vizsgálja (tulajdonképpen állapotgráfot állít elő) Probléma: túl nagy állapottér Algebrai megközelítés A háló algebrai reprezentációján végzett műveletek, bizonyítások, levezetések segítségével vizsgálja az állapotteret 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 5

Petri-háló állapottere p 4 π 2 < π 4 p t p 2 t 2 p 3 t 3 p 5 t 4 M t M t 2 t 4 t 3 M 2 M 3 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 52

Petri-háló állapottere p p 4 t 5 M t 6 t t 3 t t 3 M M 2 t 2 t 6 t 5 t 4 p p 7 p t 8 p 5 2 5 t 6 M 3 M 6 t 3 t t 2 t 4 M 4 M 7 p 3 p 6 t 6 t 4 t 2 t 5 M 5 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 53

Petri-háló tulajdonságok Elérhetőség Valamely kezdőállapotból egy másik állapot vagy állapotok halmaza egy tetszőleges tüzelési szekvenvcia mellett elérhető-e Pl. elérhető-e egy nem biztonságos állapot? Megfordíthatóság/visszatérő állapot A kezdőállapot/azt követő valamely állapot a PN bármely állapotából kiindulva újra elérhető-e Pl. ciklikus működésű hálózatban ciklusok keresése 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 54

Petri-háló tulajdonságok p p 4 t 5 M t 6 t t 3 t t 3 M M 2 t 2 t 6 t 5 t 4 p p 7 p t 8 p 5 5 2 t 6 M 3 M 6 t 3 t t 2 t 4 M 4 M 7 p 3 p 6 t 6 M 5 t 4 t 2 t 5 Elérhető-e az M=(** ** **) állapot? Nem. Megfordítható-e a háló? Igen. Van-e visszatérő állapot? Igen: mindegyik állapot visszatérő. 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 55

Petri-háló tulajdonságok p 4 π 2 < π 4 M t M t 2 t 4 M 2 p t p 2 t 2 p 3 t 3 p 5 t 4 t 3 M 3 Elérhető-e az M=( ) állapot? Nem. Megfordítható-e a háló? Van-e visszatérő állapot? Nem. Igen: M, M 2, M 3. 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 56

Petri-háló tulajdonságok Élőség Egy tranzíció élő, ha a PN bármely állapotából kiindulva újra engedélyezetté válhat Egy PN élő, ha valamennyi tranzíciója élő Pl. a PN valamennyi tranzíciója értelmes-e Élőség holtpontmentesség Holtpont (deadlock): nincs engedélyezett tranzíció 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 57

Petri-háló tulajdonságok p p 4 M t 5 t 6 t t 3 t t 3 M M 2 t 2 t 6 t 5 t 4 p p 7 p t 8 p 5 5 2 t 6 M 3 M 6 t 3 t t 2 t 4 M 4 M 7 p 3 p 6 t 6 t 4 t 2 t 5 M 5 Élő-e a háló? Igen. Van-e holtpont a hálóban? Nincs. 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 58

Petri-háló tulajdonságok π 2 < π 4 p t p 2 t 2 p 3 t 3 p 5 t 4 M t M t 2 t 4 t 3 M 2 M 3 Élő-e a háló? Nem: t nem élő. Van-e holtpont a hálóban? Nincs. 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 59

Petri-háló tulajdonságok Korlátosság A helyeken felhalmozódó tokenek száma véges-e Pl. erőforrások használatának modellezése: azt vizsgálja, hogy a modellezett rendszerben a feladatok elvégzése garantált-e Az -korlátos hálót biztonságosnak (biztosnak) nevezzük 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 6

Petri-háló tulajdonságok p 4 π 2 < π 4 p t p 2 t 2 p 3 t 3 p 5 t 4 M t t 2 M t 4 t 3 M 2 M 3 Korlátos-e a háló? Igen: -korlátos. Biztos-e a háló? Igen. 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 6

Petri-háló tulajdonságok p 4 K 5 =2 p t p 2 t 2 p 3 t 3 p 5 t 4 t M M t 2 t 4 t 4 t 4 2 M 2 M 4 M 6 t 3 t 2 t 3 t 2 t 4 2 M 3 M 5 Korlátos-e a háló? Igen: 2-korlátos. Biztos-e a háló? Nem. 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 62

Petri-háló tulajdonságok p 4 p t p 2 t 2 p 3 t 3 p 5 t 4 t M M t 2 t 4 t 4 t 4 2 M 2 M 4 M 6 t 3 t 2 t 3 t 2 t 3 t 4 2 M 3 M 5 Korlátos-e a háló? Nem. Biztos-e a háló? Nem. 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 63

Petri-háló tulajdonságok Perzisztencia Két tetszőleges engedélyezett tranzíció közül egyik tüzelése sem tiltja le a másik engedélyezettségét, tehát egy engedélyezett tranzíció engedélyezve marad a tüzelésig Azt vizsgálja, hogy az eredetileg párhuzamosnak szánt tevékenységek nem befolyásolják-e egymást 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 64

Petri-háló tulajdonságok p p 4 M t 5 t 6 t t 3 t t 3 M M 2 t 2 t 6 t 5 t 4 p p 7 p t 8 p 5 5 2 t 6 M 3 M 6 t 3 t t 2 t 4 M 4 M 7 p 3 p 6 t 6 t 4 t 2 t 5 M 5 Perzisztens a háló? Nem: t tüzelése letiltja t 3 -at és fordítva. Viszont: t 3 -t 5 OK, t 4 -t 5 OK, t 5 -t 6 OK, t -t 6 OK, t 2 -t 6 OK! 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 65

Petri-háló tulajdonságok Fairség Egy tetszőleges tranzíció csak korlátos sokszor tüzelhet anélkül, hogy egy másik is tüzelne Arra keres garanciát, hogy a rendszerbeli párhuzamos folyamatok nem tartják-e fel egymást keresztbehatásuk révén, azaz előbb-utóbb minden folyamat végbemegy-e 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 66

Petri-háló tulajdonságok p p 4 M t 5 t 6 t t 3 t t 3 M M 2 t 2 t 6 t 5 t 4 p p 7 p t 8 p 5 5 2 t 6 M 3 M 6 t 3 t t 2 t 4 M 4 M 7 p 3 p 6 t 6 t 4 t 2 t 5 t és t 2 fair? Igen. t és t 5 fair? Igen. t 5 és t 6 fair? Nem. M 5 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 67

Petri-háló analízise Az analízis célja Modellezzük a rendszert Megvizsgáljuk a modell bizonyos tulajdonságait Ezeket a tulajdonságokat (amennyiben a modell megfelelő volt) visszavetítjük az eredeti rendszerre, így az eredeti rendszer bizonyos tulajdonságait vizsgálhatjuk anélkül, hogy magát a rendszert megépítenénk 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 68

Petri-háló analízise Modellező eszközök PetriDotNet www.inf.mit.bme.hu/research/tools/petridotnet TimeNet www.tu-ilmenau.de/sse/timenet CPN Tools cpntools.org stb. 23.2.3. Diszkrét állapotú rendszerek modellezése, Petri-hálók 69