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什么是petri网  

2008-10-24 20:45:03|  分类: 名词解释 |  标签: |举报 |字号 订阅

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Petri网是对离散并行系统的数学表示。Petri网是1960年代由卡尔·A·佩特里发明的,适合于描述异步的、并发的计算机系统模型。 Petri网既有严格的数学表述方式,也有直观的图形表达方式,既有丰富的系统描述手段和系统行为分析技术,又为计算机科学提供坚实的概念基础。
由于Petri网能够表达并发的事件,被认为是自动化理论的一种。研究领域趋向认为Petri网是所有流程定义语言之母。

* 经典Petri网
经典的Petri网是简单的过程模型,由两种节点:库所和变迁,有向弧,以及令牌等元素组成的。

o Petri网的结构
(1) Petri网的元素:
+ 库所(Place)圆形节点
+ 变迁(Transition)方形节点
+ 有向弧(Connection)是库所和变迁之间的有向弧
+ 令牌(Token)是库所中的动态对象,可以从一个库所移动到另一个库所。

(2) Petri网的规则是:
+ 有向弧是有方向的
+ 两个库所或变迁之间不允许有弧
+ 库所可以拥有任意数量的令牌
o 行为
如果一个变迁的每个输入库所(input place)都拥有令牌,该变迁即为被允许(enable)。一个变迁被允许时,变迁将发生(fire),输入库所(input place)的令牌被消耗,同时为输出库所(output place)产生令牌。
+ 变迁的发生是原子的
+ 有两个变迁都被允许的可能,但是一次只能发生一个变迁
+ 如果出现一个变迁,其输入库所的个数与输出库所的个数不相等,令牌的个数将发生变化
+ Petri网络是静态的
+ Petri网的状态由令牌在库所的分布决定
o Petri网的形式化定义
一个经典的Petri网由四元组(库所,变迁,输入函数,输出函数)组成。任何图都可以映射到这样一个四元组上,反之亦然。
o Petri网流程建模
一个流程的状态是由在场所中的令牌建模的,状态的变迁是由变迁建模的。令牌表示事物(人,货物,机器),信息,条件,或对象的状态; 库所代表库所,通道或地理位置;变迁代表事件,转化或传输。
一个流程有当前状态,可达状态,不可达状态。
o 经典Petri网的局限性
+ 没有测试库所中零令牌的能力
+ 模型容易变得很庞大
+ 模型不能反映时间方面的内容
+ 不支持构造大规模模型,如自顶向下或自底向上

* 高级Petri网
为了解决经典Petri网中的问题,研究出了高级Petri网,在以下方面进行了扩展:

o 令牌着色
一个令牌通常代表具有各种属性的对象,因此令牌拥有值(颜色)代表由令牌建模的对象的具体特征,如一个令牌代表一个工人(张三,28岁,经验3级)。
o 时间
为了进行分析,我们需要建模期间,延迟等,因此每一个令牌拥有一个时间戳,变迁决定生产出的令牌的延迟。
o 层次化
构造一个复杂性与数据流图相当的Petri网的机制。子网是由库所,变迁和子网构成的网络。
o 时序
增加时序逻辑的定义,更好的描述行为过程。

* Petri网的应用
Petri网的应用非常广泛,以下是Petri网比较常用的几种应用:

o 软件设计
o 工作流管理
o 工作流模式
o 数据分析
o 并行程序设计
o 协议验证
http://www.chinagrid.net/dvnews/show.aspx?id=806&cid=6

http://www.cs.berkeley.edu/~zf/papers/petrinet_logging.pdf

http://www.phei.com.cn/bookshop/bookinfo.asp?bookcode=TP009700%20&booktype=main

http://scce.swjtu.edu.cn/cscsi/baogao/Petri.ppt

http://sigsit.ict.ac.cn/cate.jsp?id=dir242
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