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1、.基于面向方面的基于面向方面的 PetriPetri 网在实时系统中的应用网在实时系统中的应用摘要：petri 网作为一种图形化的建模方法，具有直观易用的特点，是业务流程建模常用方法。面向方面建模的基本思想是按系统特征划分程序模块。传统的实时系统与时间密切相关。我们分离实时系统时间方面，然后用时间 petri 网来建模，最后通过实例来简单地说明建模过程。关键词：时间 petri 网；面向方面；实时系统；关注点aspect-oriented petri net applications in real-time systemscai rewen,zhang lichen,yang min(fac
2、ulty of computer,guangdong university of technology,guangzhou510006,china)abstract:petri net as a graphical way of modeling is frequently used in business process model,for its presentation is visualized and its operation is simple.the basic idea of aspect-oriented modeling is to divide the modules
3、according to the features of the system.the traditional real-time system is strictly related to the time.first,we separate the aspect of the time in the real-time system.then we use time petri net to model it.finally, we introduce the modeling process according a use case.keyword:time petri net;aspe
4、ct-oriented;real-time system;concernspetri 网在数学上是建模和检验软件产品的基本技术。它不仅有着优越的建模能力和有利于结构化属性，而且在设计、分析和控制上也是一个非常有效的工具1。在各种系统行为范围中，petri 网被广泛推荐使用。但传统的 petri 网并不支持面向方面的建模。目前，针对 petri 网或面向方面来对实时系统进行建模的研究有很多，但大部分的都没有将他们统一起来。文献2用简单时间 petri 网去分析实时软件。文献3-6只涉及时间 petri 网、面向方面和实时系统三者中一个或两个。文献7对 prt 网作了一个面向方面的扩展。文献8提出
5、一种通过分离时间属性，并用时间 petri 网建模分析实时系统。一、相关工作我们通过把面向方面的特征加到 petri 网中，扩展 petri 网去支持 aom。方面模块和基本模块用 petri 网和基本网来表示。而方面网必须和基本网组合起来，通过编织机制，形成新的编织网。本文对实时系统的面向方面进行时间建模时，通过引入时间方面来表达系统的时间特性，用时间 petri 网进行建模，最后通过实例来说明。本文其余部分组织如下。第 2 部分描述了面向方面的时间 petri网模型和实例。第 3 部分总结了本文。第 4 部分是参考文献。二、面向方面的 petri 网的实时系统模型.（一）面向方面传统的软件
6、设计是按面向过程或面向对象开发的，但由于系统横切属性引起的“代码混乱”和“代码分散”问题，使得软件的开发成本和维护成本很高，而面向方面编程就是在此情况下被提出来的。在面向方面的编程语言中，主要存在以下几个概念：（1）join point(连接点)：程序执行中激发通知被执行的触发点。（2）pointcut（切入点）：是系统中的连结点，如对象生成点，方法入口点等。（3）introduction（引入）：提供原类的修改特性，用来为添加新的变量和方法。（4）advice（通知）： 定义程序在切入点所要完成的功能，包括前置通知、后置通知、环绕通知和异常通知等等。（5）aspect：实现关注点功能的模块化
7、单元，由pointcut、introduction 和 advice 组成。（二）时间 petri 网petri 网是 1962 年由佩特里发明的，适合于描述异步的、并发的计算机系统模型。经典的 petri 网由库所、变迁、有向弧和令牌等元素组成的。它较常用于软件设计、工作流管理、工作流模式、数据分析、并行程序设计、协议验证等中。经典的 petri 网是没有全局时间的，把时间特性加入到 petri.网模型，使得它们能够被应用于实时系统的分析。当前用于描述时间的 petri 网模型可谓百花齐放，各有千秋；有的在变迁上引入时间元素，有的在位置上引入时间，还有的在弧上放置时间元素9。时间 petri
8、 网定义如下：定义 1 五元组 称作时间 petri 网（tpn）当且仅当： 是一个 petri 网，称作 z 的源网； ,其中 表示正有理数。i 称作 z 的时间函数， ，有 ， ， 和 分别称作 t 的最早发生时间和最晚发生时间。我们在这里使用 petri 网来表示我们编织后的模块，它由一个基本的时间 petri 网和一个方面网组合而成。（三）实时系统实时系统广泛应用于国防、 航空、 自动化控制等领域。一个实时系统要有清晰的实时响应特性以及很强的承受能力。但实时系统的设计存在几个难题：第一，程序员必须确定时间约束符合系统条件；第二，由于系统通常情况下是物理分布的，它们的行为经常依赖通信网络
9、的随机延迟和不可预测的中断等；最后，多个异步进程的存在，可能产生死锁和饥渴等。（四）基于面向方面的时间 petri 网实时系统建模面向方面的时间 petri 网面向方面包括了面向方面编程（aop）的基本特征。aop 模块化将关注点横切成方面。一个 aop 包含大量.基础模块，而这些方面能够被编织到一个可执行的整体中去。1.编织网机制我们通过将一个基本网和通知网、切入点等组成的一个或多个方面网，通过一些确定规范，用一个编织器形成新的网规范，然后得到最后的编织模型。如图 1 所示：图 1：编织处理模型2.建模过程，实例我们火车控制系统的进出站来对建模过程做个实例分析。火车由进站开始到出站的操作时间
10、及运行状态如下图所示：图 2：基本网 n1在基本网 n1 中，n1.t4 为切入点。在现实环境中，列车开动前，需要记录列车此时的时间状态，以便列车控制调度查看，所以此时列车启动的时间直接影响到后面列车的控制调度。调整调度时间的方面网如图 3 所示：图 3：方面网 n2整合方面网到基本网中的分下面几步：（1）由图 2 可知，此通知网中的通知属于后置通知，而方面网的切入位置是(n1.t4,n1.p4),n1 中 t4 的输出弧应指向方面网中变迁 t 的输出位置，而方面网中的输入弧 p 应指向基本网中 p4。（2）删除方面网中的第一个变迁 t、输出弧和方面网中的最后一个库所 p。.最后得到的模型如下
11、图所示：图 4：编织网三、总结本文通过基于面向方面的时间 petri 网为火车进入站台的控制系统建立理想状态模型，但并没有对其失败模型及更为复杂的情况进行分析，同时，并没有运用时间 petri 网来为复杂的控制做可达性及一致性分析。本文的工作如下：（1）介绍了面向方面、时间 petri 网和实时系统的一些概念；（2）引出了面向方面时间 petri 网相关概念；（3）总结出建模过程及建立起实例模型并进行了简单的介绍。进一步的工作有：（1）将火车控制系统及模型更深入结合起来研究，建立更为精确的模型；（2）把方面网的冲突及冲撞等问题考虑进去，并进行归并处理；（3）对可达性及一致性进行分析研究。参考文
12、献：1modular representation of urban traffic systems based on hybrid petri nets2a petri-net-based approach to real-time program analysis3基于面向方面的实时系统建模方法4基于面向对象时间 petri 网的业务流程建模方法研究.5基于时间 petri 网的建模与分析6一种基于 petri 网的面向方面的用例建模方法7threat-driven modeling and verification of secure software8compositional schedulability analysis of real-time systems using time petri nets9时间 petri 网分析工具的实现10面向方面建模方法的研究及其应用
