Időzített átmeneti rendszerek

Hasonló dokumentumok
Hardver és szoftver rendszerek verifikációja Röviden megválaszolható kérdések

Hardver és szoftver rendszerek verifikációja Röviden megválaszolható kérdések

Hardver és szoftver rendszerek verifikációja

Formális módszerek 1

Alapszintű formalizmusok

A modell-ellenőrzés gyakorlata UPPAAL

Időt kezelő modellek és temporális logikák

Modellellenőrzés. dr. Majzik István BME Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék

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

Diszkrét matematika 2. estis képzés

Formális nyelvek - 9.

Időzített rendszerek és az UPPAAL II

Logikák véges fákon. Iván Szabolcs Szegedi Tudományegyetem Számítástudomány Alapjai Tanszék

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

Osztott rendszer. Osztott rendszer informális definíciója

Elsőrendű logika szintaktikája és szemantikája. Logika (3. gyakorlat) 0-adrendű szemantika 2009/10 II. félév 1 / 1

2. Ítéletkalkulus szintaxisa

Temporális logikák és modell ellenırzés

Számításelmélet. Második előadás

Matematika alapjai; Feladatok

Modellellenőrzés. dr. Majzik István BME Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék

ismertetem, hogy milyen probléma vizsgálatában jelent meg ez az eredmény. A kérdés a következő: Mikor mondhatjuk azt, hogy bizonyos események közül

Alapszintű formalizmusok

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

A modellellenőrzés érdekes alkalmazása: Tesztgenerálás modellellenőrzővel

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

Formális módszerek GM_IN003_1 Program verifikálás, formalizmusok

A valós számok halmaza

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

Formális szemantika. Kifejezések szemantikája. Horpácsi Dániel ELTE Informatikai Kar

Szoftverminőségbiztosítás

Logika es sz am ıt aselm elet I. r esz Logika 1/36

Valószínűségi modellellenőrzés Markov döntési folyamatokkal

Mindent olyan egyszerűvé kell tenni, amennyire csak lehet, de nem egyszerűbbé.

Logika és informatikai alkalmazásai kiskérdések február Mikor mondjuk, hogy az F formula a G-nek részformulája?

Teszt generálás webes alkalmazásokhoz

Alap fatranszformátorok II

Mindent olyan egyszerűvé kell tenni, amennyire csak lehet, de nem egyszerűbbé. (Albert Einstein) Halmazok 1

A modellellenőrzés érdekes alkalmazása: Tesztgenerálás modellellenőrzővel

Logika és informatikai alkalmazásai

Dicsőségtabló Beadós programozási feladatok

(Diszkrét idejű Markov-láncok állapotainak

A sorozat fogalma. függvényeket sorozatoknak nevezzük. Amennyiben az értékkészlet. az értékkészlet a komplex számok halmaza, akkor komplex

1. Mondjon legalább három példát predikátumra. 4. Mikor van egy változó egy kvantor hatáskörében?

Analízis I. Vizsgatételsor

Mátrixok 2017 Mátrixok

GRÁFELMÉLET. 7. előadás. Javító utak, javító utak keresése, Edmonds-algoritmus

Zárthelyi mintapéldák. Majzik István BME Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék

2014. november 5-7. Dr. Vincze Szilvia

5. A kiterjesztési elv, nyelvi változók

Dr. Mileff Péter

A fontosabb definíciók

Turing-gépek. Számításelmélet (7. gyakorlat) Turing-gépek 2009/10 II. félév 1 / 1

Kiterjesztések sek szemantikája

Logika es sz am ıt aselm elet I. r esz Logika Harmadik el oad as 1/33

DISZKRÉT MATEMATIKA RENDEZETT HALMAZOKKAL KAPCSOLATOS PÉLDÁK. Rendezett halmaz. (a, b) R a R b 1. Reflexív 2. Antiszimmetrikus 3.

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

A valós számok halmaza 5. I. rész MATEMATIKAI ANALÍZIS

Véges automaták, reguláris nyelvek


Logikai ágensek. Mesterséges intelligencia március 21.

1. előadás: Halmazelmélet, számfogalom, teljes

2. Logika gyakorlat Függvények és a teljes indukció

Analízis I. beugró vizsgakérdések

Relációs algebra 1.rész alapok

Diszkrét matematika 2. estis képzés

Relációs algebra 1.rész

Az informatika elméleti alapjai 2 elővizsga december 19.

Programozási nyelvek 6. előadás

Az informatika logikai alapjai

Gy ur uk aprilis 11.

XXVI. Erdélyi Magyar Matematikaverseny Zilah, február I. forduló osztály

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

1/1. Házi feladat. 1. Legyen p és q igaz vagy hamis matematikai kifejezés. Mutassuk meg, hogy

FELVÉTELI VIZSGA, július 17.

GROVER-algoritmus. Sinkovicz Péter. ELTE, MSc II dec.15.

Automaták mint elfogadók (akceptorok)

Klasszikus algebra előadás. Waldhauser Tamás április 28.




A digitális számítás elmélete

Szoftver-modellellenőrzés absztrakciós módszerekkel

1. Házi feladat. Határidő: I. Legyen f : R R, f(x) = x 2, valamint. d : R + 0 R+ 0

5.3. Logika a relációkhoz

1.1. Definíció. Azt mondjuk, hogy a oszója b-nek, vagy más szóval, b osztható a-val, ha létezik olyan x Z, hogy b = ax. Ennek jelölése a b.

Reguláris kifejezések 1.

Formális nyelvek és automaták vizsgához statisztikailag igazolt várható vizsgakérdések

5. Hét Sorrendi hálózatok

Matematika szigorlat június 17. Neptun kód:

Logikák véges fákon. Iván Szabolcs Szegedi Tudományegyetem Számítástudomány Alapjai Tanszék

Feladatok. 6. A CYK algoritmus segítségével döntsük el, hogy aabbcc eleme-e a G = {a, b, c}, {S, A, B, C}, P, S nyelvtan által generált nyelvnek!

5. előadás Reguláris kifejezések, a reguláris nyelvek jellemzése 1.

Automaták és formális nyelvek

Logika és informatikai alkalmazásai

Valószínűségi változók. Várható érték és szórás

MATEMATIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

4. Fuzzy relációk. Gépi intelligencia I. Fodor János NIMGI1MIEM BMF NIK IMRI

1. Tétel - Az ítéletkalkulus alapfogalmai

26. MINIMÁLIS KÖLTSÉGŰ UTAK MINDEN CSÚCSPÁRRA

Átírás:

Időzített átmeneti rendszerek Legyen A egy ábécé, A = A { (d) d R 0 }. A feletti (valós idejű) időzített átmeneti rendszer olyan A = (S, T,,, ) címkézett átmeneti rendszert ( : T A ), melyre teljesülnek az alábbiak: 1

példa: A = {a, b} címkehalmaz, S = R 0, T = {, } { r, d R 0 } Kezdőállapot: 0 2

Időzített automaták Legyen C = {x, y, } egy halmaz, az órák halmaza. C feletti órafeltételek halmaza az a legszűkebb B(C) halmaz, melyre x C, {,,,, }, n N esetén x n B(C), g 1, g 2 B(C) esetén g 1 g 2 B(C). Óraértékelés v: C R 0 Órák értékét megváltoztató műveletek: szünet (delay), újraindítás (reset); jelölések: Legyen C egy órahalmaz, v egy óraértékelés, R C. v+d (x) = v(x) + d, x C, d R 0 ; v[r 0](x) = 0, ha x R x C; v(x), különben 3

megjegyzés: - ha R ={x}, akkor R helyett x-t írunk (v[x 0]); - B(C) elemei hely-invariánsként, illetve őrfeltételként jelenhetnek meg az időzített automatában; Óraértékelések és órafeltételek közötti kielégítési relációt (jelölése v = g, ahol v óraértékelés, g órafeltétel) az órafeltételek felépítése szerinti indukcióval definiáljuk: v = x n v(x) n, x C, n N esetén, v = g 1 g 2 v = g 1 és v = g 2, g 1, g 2 B(C) esetén. v g jelöli, ha v = g reláció nem teljesül; Órafeltételek ekvivalenciája g 1, g 2 órafeltételre g 1 ekvivalens g 2 -vel ha minden v óraértékelésre v = g 1 v = g 2 ; 4

példa: C = {x, y}, v = [x = 1.2, y = 3.1] v = x 1 x 2, v = x 0 y 3, v y 3 x 1. 5

Legyen C órahalmaz, A az akciók (véges vagy végtelen) halmaza. A és C feletti időzített automata (L, l 0, E, I), ahol L a helyek véges halmaza, l 0 L a kezdőhely, E L B(C) A P(C) L az átmenetek (vagy élek) véges halmaza, I : L B(C) a helyekhez hely-invariánsokat rendelő függvény. jelölés: (l, g, a, R, l ) átmenet, ahol l forráshely, l célhely, a akció, g őrfeltétel, R újraindítandó órák halmaza. 6

Időzített automaták grafikus reprezentálása: a helyeket körök reprezentálják, a helyinvariánsok a hely körben elhelyezve; az átmeneteket nyilak reprezentálják, nyíl kezdetén az őrfeltétel, közepén az akció, végén az újraindítandó órák (x:=0 típusú jelöléssel). megjegyzés: Az órafeltételekben egész számok szerepelhetnek, de ez nem jelent megszorítást. Ha a valóságban racionális számok szerepelnek az automatában, ezeket a legkisebb közös többszörösükkel végig szorozva, az eredetivel ekvivalens modell kapható (véges sok átmenet lehet az automatákban). 7

példa: C = {x}, L = {Off, Light, Bright}, l 0 = Off, I(Off) = I(Light) = I(Bright) =, ahol az azonosan igaz, } 8

Szemantika (az automata működése) A = (L, l 0, E, I) időzített automata akciók A és órák C halmaza felett. A automatához rendelt időzített átmeneti rendszer A = A { (d) d R 0 } feletti T(A)=(S, T,,, ), ahol S = {(l, v) l L, v : C R 0, v = I(l)}, T elemei (l, v), (l, v ) S, d R 0, a A esetén (l, v) (l, v ) T l l E, v =g, v =v[r 0], v =I(l ), (l, v) (l, v+d) T v = I(l), v+d = I(l). Van egy kezdő nevű állapotparaméter, S kezdő = {(l 0, v 0 )}, ahol v 0 (x) = 0, x C-re. Feltesszük, hogy v 0 = I(l 0 ). 9

példa: A időzített automata A-nak egy állapota van az l 0, ehhez az I(l 0 ) = x 2 invariáns tartozik. Egy átmenete van, l 0 ból l 0 -ba, melynek őrfeltétele x 1, vagyis ha ez teljesül, akkor végrehajthatja az a akciót és ezzel együtt az x óra újraindítását. 10

Időzített automaták hálózata szinkronizáció: csatornák (szinkronizációs) feletti kommunikációs átmenetekkel; Ch = {a, b, } csatornák halmaza, Ch C = Ch A = ; kommunikációs átmenetek címkéi egy-egy csatornához kötődnek, párokban fordulnak elő; jelölés: a Ch esetén a! és a? az a csatornához tartozó kommunikációs átmenet pár; a! : a komponens szinkronizációs igényt jelez, a? : a komponens kommunikációs igényt fogad; kommunikáció megvalósulás: a két komponens egyszerre képes a küldő és a fogadó kérést megvalósítani (kézfogás típusú kommunikáció); 11

kommunikációs átmenetek eredeti címkéi a hálózat működését reprezentáló időzített átmeneti rendszerben nem jelennek meg, helyettük a szinkronizációt a speciális jel jelöli az átmenetnél; kommunikációs átmenet nem igényel időt (adatátadás ilyenkor nincs); példa: Hálózatnak komponense az érintőkapcsolóval ellátott lámpa és egy felhasználó, aki minden 3. időegység leteltekor megnyomja a kapcsolót. A kommunikáció megvalósul a press csatornán keresztül a press! és press? címkéjű átmenetek szinkronban való végrehajtásával. 12

Érintőkapcsolós lámpa időzített automatája (A 1 ): X := 0 Felhasználót modellező időzített automata (A 2 ): 13

(A 1, A 2 ) rendszer működését modellező időzített átmeneti rendszer néhány átmenete: 14

A i = (L i, l 0i, E i, I i ) 1 i m-re egy-egy időzített automata a C óra-, Ch csatorna-, A akcióhalmazok felett; A=A c A n, ahol A c ={a!, a? a Ch} a kommunikációs, A n a normál akciók halmaza és A c A n = ; A i, 1 i m időzített automaták hálózatát A 1, A 2,, A m jelöli, ami az automaták szorzata; A-hoz rendelt T(A) időzített átmeneti rendszer (az A szemantikáját vagyis működését definiálja) az alábbi címkézett átmeneti rendszer: címkehalmaza: A pr = A n { } { (d) d R 0 }; állapotai: S={(l 1, l 2,, l m, v) l i L i, 1 i m, v: C R 0, v = i {1,, m} I i (l i )}; 15

átmenetei: (1) (l 1,, l i,, l m, v) (l 1,, l i,, l m, v ), ahol a A n, ha (l i l i ) E i, v = g, v = v[r 0], v = I i (l i ) k i I k (l k ); (2) (l 1,, l i,, l j,, l m, v) (l 1,, l i,, l j,, l m, v ), i j, ha (l i l i ) E i, (l j l j ) E j, d Ch, hogy {, } = {d!,d?}, v = g i g j, v = v[(r i R j ) 0], v = I i (l i ) I j (l j ) k i, j I k (l k ); (3) (l 1, l 2,, l m, v) (l 1, l 2,, l m, v+d), d R 0 -ra, ha v+d = i {1,, m} I i (l i ), d [0, d]-re; kezdőállapot: (l 01, l 02,, l 0n, v 0 ), ahol v 0 (x)=0, x C-re. 16

TCTL (Timed Computational Tree Logic) CTL valós idejű változata; C órahalmaz, A véges akcióhalmaz feletti A = (L, L 0, E, I) időzített automaták tulajdonságai adhatók meg; Legyen : L P(AP), a helyek címkéző-függvénye. jelölés: A = (L, A, C, L 0, E, I, AP, ) a fenti időzített automatát jelöli; AB(C) jelöli az atomi órafeltételek ( művelet nem fordul elő bennük) halmazát; V(C) a v: C R 0 óraértékelések halmaza; 17

A logika állapotformulái: - 1, a a AP-re, - g, g AB(C)-re, - f 1 f 2, f, ha f 1, f 2, f állapotformulák, - EU J (f 1, f 2 ), AU J (f 1, f 2 ), ahol J R 0 természetes szám korlátú intervallum, illetve lehet jobbról végtelen is ([n, m], [n, m), (n, m], (n,m), n, m N, illetve m= is lehet) További kifejezhető operátorok: EF J f = EU J (1, f), EG J f = AF J f, AF J f = AU J (1, f), AG J f = EF J f. (X operátor TCTL-ben nincs) 18

jelölés: = q 0 0 q 1 1 q 2 végtelen út T(A)-ban, i A { (d) d R 0 }, ext( ) = i=0,1, ext( i ), ahol ext( i ) = 0, ha i A d, ha i = (d), d R 0. végtelen út idő-divergens, ha ext( ) =, egyébként idő-konvergens. olyan idő-divergens végtelen út, melyben végtelen sok A- beli akció van, d i = j=0,,ki d i j, i 0-ra. út jelölése ekkor 19

idő-divergens út jelölése, ha véges sok A-beli akciót tartalmaz q konfiguráció (állapot) elérhető T(A)-ban, ha van kezdőkonfigurációból induló q-ba vezető véges átmenetsorozat. A időzített automata idő-divergens, ha minden T(A)-beli elérhető konfigurációból indul idő-divergens átmenetsorozat. Feltesszük ezután az automatáról, hogy idő-divergens. jelölés: q=(l, v) T(A)-beli konfiguráció, d R 0 esetén az (l,v+d) konfigurációt q+d jelöli. 20

TCTL formulák szemantikája: Legyen A = (L, A, C, L 0, E, I, AP, ) véges időzített automata, q=(l, v) T(A)-beli konfiguráció, J R 0, f egy TCTL formula. T(A),q = f reláció definiálása: - T(A),q = 1 bármely T(A)-beli konfigurációra - a AP-re T(A),q = a a (l) - g AB(C)-re T(A),q = g v = g - T(A),q = f 1 f 2 T(A),q = f 1 és T(A),q = f 2 - T(A),q = f T(A),q f 21

- T(A),q = EU J (f 1, f 2 ), q = q 0 idődivergens út, melyhez (1) i 0, d [0, d i ], hogy ( k=0,,i-1 d k )+d J, T(A),q i +d = f 2 és (2) j i, d [0, d j ], ahol ( k=0,,j-1 d k )+d ( k=0,,i-1 d k )+d teljesül T(A),q j +d = f 1 f 2 - T(A),q = AU J (f 1, f 2 ) q-ból induló idő-divergens útra teljesül az (1) és (2). jelölés: S f = {q L V(C) T(A),q = f }. T(A) = f l 0 L 0 -ra (l 0, v 0 ) S f, v 0 (x)= 0, x C-re; A = f T(A) = f ; 22

példa: A: AP={ki, be}, C={x}, A={le, fel} 23