CPN模型仿真和分析工具的设计与实现
本文选题:着色Petri网 + CPNML编译器 ; 参考:《内蒙古大学》2017年硕士论文
【摘要】:近年来计算机软件行业的飞速发展,传统的软件设计与测试技术已经满足不了并行软件日益增加的软件复杂程度和规模,基于模型的仿真和测试开始受到广泛关注。在众多建模语言中,CPN(Colored Petri Net,着色Petri网)是一种能够对模型系统进行检验和仿真的建模语言,特别适用于分析和描述具有并发和同步等特征的系统。然而,现有的CPN模型仿真工具在针对某些特定问题时略有不足,例如基于模型执行自动完成模型分析等工作。因此,本文设计并实现一个CPN模型的编译、仿真和分析工具。通过待测软件系统CPN模型文件的读入、编译、执行、分析等功能,该工具能够自动完成模型的整体仿真、到达指定目标的仿真、指定目标点火路径的生成以及指定目标不可达时的断点分析。一方面,在软件设计阶段本工具可以辅助设计人员完成指定目标的相关设计与分析;另一方面,在软件测试阶段本工具可以辅助测试人员完成指定目标的测试例设计。本文完成了如下工作:1.CPNML(CPN Model Language,CPN 模型语言)编译器:在分析 CPNML语言词法和语法结构后,利用LexYacc工具编写CPNML语言的词法分析和语法分析文件,生成CPNML编译器。该编译器用于在模型仿真和模型分析时解析变量定义和表达式处理等工作;2.模型仿真:在规范变迁点火条件和点火过程后,利用CPNML编译器辅助计算令牌信息在传递过程中的变化来模拟模型的执行过程。该过程分为单步仿真,整体仿真以及指定目标的仿真;3.模型分析:在模型仿真的基础上,基于模型执行自动完成指定目标的可达性分析。通过边生成状态空间边寻找的方式,在可达时给出该目标的可达性点火路径,在不可达时进行断点变迁分析。最后,通过软件系统模型实例对该工具进行测试与分析,说明本文设计与实现的CPN模型的仿真分析工具能够准确完成仿真和分析,对具有复杂并行软件设计和测试提供有力地支持。
[Abstract]:In recent years, with the rapid development of computer software industry, the traditional software design and testing technology has not been able to meet the increasing complexity and scale of parallel software. Among the many modeling languages, colored Petri net (colored Petri net) is a modeling language which can verify and simulate the model system. It is especially suitable for analyzing and describing systems with the characteristics of concurrency and synchronization. However, the existing CPN model simulation tools are slightly inadequate for some specific problems, such as model based execution of automatic completion of model analysis and so on. Therefore, this paper designs and implements a compilation, simulation and analysis tool for CPN model. With the functions of reading, compiling, executing and analyzing the CPN model file, the tool can accomplish the whole simulation of the model automatically and achieve the simulation of the specified target. Specifies the generation of the target ignition path and breakpoint analysis when the specified target is not reachable. On the one hand, in the software design stage, the tool can assist the designer to complete the related design and analysis of the specified target; on the other hand, in the software testing stage, the tool can assist the tester to complete the test case design of the specified target. The work of this paper is as follows: 1. CPN Model language) compiler: after analyzing the lexical and grammatical structure of the CPNML language, we use LexYacc tools to write the lexical analysis and syntax analysis files of CPNML language, and generate the CPNML compiler. This compiler is used to parse variable definition and expression processing in model simulation and model analysis. Model simulation: after the specification transition ignition condition and ignition process, the CPNML compiler is used to calculate the change of token information in the transfer process to simulate the execution process of the model. The process is divided into single step simulation, overall simulation and target simulation. Model analysis: on the basis of model simulation, the reachability analysis of automatic completion of specified targets based on model execution. In this paper, the reachability ignition path of the target is given when it is reachable, and the breakpoint transition is analyzed when it is unreachable. Finally, through the software system model example to test and analyze the tool, it shows that the CPN model simulation analysis tool designed and implemented in this paper can finish the simulation and analysis accurately. Support for complex parallel software design and testing.
【学位授予单位】:内蒙古大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP311.52
【参考文献】
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,本文编号:1979175
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