авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Теоретико-категорное исследование эквивалентностей параллельных моделей с реальным временем

На правах рукописи

Грибовская Наталия Сергеевна Теоретико-категорное исследование эквивалентностей параллельных моделей с реальным временем 05.13.11 — математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Новосибирск, 2004

Работа выполнена на кафедре вычислительных систем меха нико-математического факультета Новосибирского государственного университета Научный доктор физико-математических наук руководитель: Вирбицкайте Ирина Бонавентуровна Официальные доктор физико-математических наук оппоненты: Ломазова Ирина Александровна доктор технических наук Бандман Ольга Леонидовна Ведущая Томский организация: политехнический университет

Защита состоится 28 декабря 2004 года в 16 часов на заседании диссертационного совета K003.032.01 в Институте систем информатики им. А. П. Ершова Сибирского отделения РАН по адресу:

630090, г. Новосибирск, пр. Акад. Лаврентьева, 6.

C диссертацией можно ознакомится в читальном зале ИСИ СО РАН (г. Новосибирск, пр. Акад. Лаврентьева, 6).

Автореферат разослан ноября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета K003.032.01 Мурзин Федор Александрович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В последние годы большой и устойчивый инте рес проявляется к формальным средствам моделирования, анализа и верификации параллельных/распределенных систем, имеющих слож ную структурную и функциональную организацию. Такими систе мами, например, являются вычислительные машины и комплексы с параллельной и распределенной структурой, коммуникационные про токолы, системы управления технологическими процессами и т.д. Про цесс верификации и анализа таких систем — нетривиальная задача, требующая для своего решения фундаментальных исследований.

Среди отечественных исследований в этой области отметим работы Н.А. Анисимова, О.Л. Бандман, И.Б. Вирбицкайте, В.В. Воеводина, В.Е. Котова, И.А. Ломазовой, В.А. Соколова, В.А. Непомнящего, Л.А. Черкасовой, а среди зарубежных — работы Г. Винскеля, М. Нильсена, В. Пратта, М. Хеннеси, Р. Милнера, Дж.-П. Катоена, Д. Мерфи, Л. Чайя.

В течение трех последних десятилетий теория параллелизма поро дила большое разнообразие моделей, теорем, алгоритмов и инструмен тов, предназначенных для описания и исследования параллельных/рас пределенных систем. К настоящему времени центральную роль среди формальных моделей теории параллелизма занимают следующие: де ревья синхронизации, системы переходов, системы переходов с незави симостью, асинхронные системы переходов, структуры событий, сети Петри и т.д.

Для классификации формальных моделей различают модели с ин терливинговой семантикой и с семантикой истинного параллелиз ма. При интерливинговом подходе параллелизм событий моделируе мой системы линеаризуется, т.е. моделируется последовательной реа лизацией параллельных событий в произвольном недетерминирован ном порядке. Из вышеупомянутых моделей к этой группе относятся системы переходов и деревья синхронизации. Альтернативный подход — истинный параллелизм — предполагает, что все события системы изначально считаются независимыми. Кроме того, отношение причин ной зависимости на событиях задается частичным порядком, а отноше ние параллелизма — отсутствием такого порядка. Типичные представи тели этого подхода — сети Петри, частично упорядоченные множества, структуры событий, системы переходов с независимостью и др.

Большое многообразие моделей, предложенных в теории парал лелизма, требует их систематизации и унификации. Часто отноше ния между моделями могут быть охарактеризованы в терминах пове денческих эквивалентностей. В настоящее время для параллельных и распределенных систем существует большое разнообразие эквива лентностных понятий. Наиболее известными являются три подхода — трассовый, тестовый и бисимуляционный. При трассовом подходе сравниваются языки, порождаемые системами. При бисимуляционном подходе две системы считаются эквивалентными, если внешний наб людатель не может обнаружить различий в поведении этих систем с учетом точек недетерминированного выбора. При тестовом подходе по ведение системы исследуется посредством набора тестов.

Последнее десятилетие для описания и изучения параллельных сис тем и процессов стали активно использоваться методы теории кате горий, которые позволяют классифицировать и унифицировать раз личные модели параллелизма. Одно из наиболее широко применяе мых теоретико-категорных понятий — открытые морфизмы. С по мощью таких морфизмов были предложены абстрактные определе ния ряда поведенческих эквивалентностей для различных безвремен ных моделей, что позволило доказать разрешимость эквивалентнос тей для систем с конечным числом состояний. В этой области были получены следующие результаты: эквивалентности, определенные на категориях интерливинговых моделей, согласуются с интерливинго вой бисимуляцией Милнера, тогда как эквивалентности на категориях моделей с истинным параллелизмом требуют более сильной эквива лентности — некоторого варианта сохраняющей историю бисимуляции Трахтенброта.

Кроме того, в последнее десятилетие резко возрос интерес к раз работке и исследованию распределенных систем, функционирующих в режиме реального времени. Поэтому в литературе были сделаны по пытки ввести понятие времени в различные формальные модели и эк вивалентностные понятия.

На основе вышесказанного можно прийти к заключению, что уже сложившийся подход к разработке корректных параллельных систем имеет ряд ограничений: недостаточно проработаны временные аспекты функционирования параллельных систем;

имеет место проблема ‘взры ва состояний’ при анализе систем такого типа;

временные эквивалент ностные понятия введены только для ограниченного числа параллель ных моделей с реальным временем, а также недостаточно изучены их взаимосвязи и разрешимость и т.д.

Поэтому в рамках диссертационной работы была предпринята по пытка расширить, обобщить и развить существующий подход с целью преодоления вышеупомянутых ограничений.

Все вышесказанное говорит об актуальности исследований, прово димых в рамках диссертационной работы.

Цель диссертации состоит в развитии и обобщении теоретико-ка тегорных методов спецификации и верификации параллельных систем, функционирующих в режиме реального времени. Достижение цели свя зывается с решением следующих задач:

1. Исследование и развитие формальных методов эквивалентных преобразований параллельных программ, функционирующих в режиме реального времени.

2. Построение теоретико-категорных основ исследования времен ных трассовых, тестовых и бисимуляционных эквивалентностей моделей в семантиках интерливинг/истинный параллелизм.

3. Исследование проблемы распознавания указанных временных эквивалентностей с использованием методов теории категорий.

Методы исследований. В рамках данной работы использовались методы и понятия теории категорий, теории множеств, теории графов и теории алгоритмов. В качестве формальных параллельных моделей с реальным временем применялись временные системы переходов и временные структуры событий. Кроме того, использовались различные понятия поведенческих эквивалентностей параллельных процессов, а также техника временных регионов.

Научная новизна. В результате выполненных исследований ав тором разработан оригинальный подход к решению задач специфика ции и анализа корректности параллельных систем реального времени.

Следующие результаты, полученные в данной диссертации, полностью раскрывают научную новизну:

• Построен ряд категорий и подкатегорий временных параллель ных моделей и изучены некоторые свойства этих категорий.

• Введены временные варианты поведенческих (трассовых, тесто вых и бисимуляционных) эквивалентностей в семантиках интер ливинг/истинный параллелизм.

• Дана теоретико-категорная характеризация вышеуказанных эк вивалентностей в терминах открытых морфизмов на основе их ‘зиг-заг’ характеризации.

• Решены проблемы и даны оценки сложности распознавания ука занных эквивалентностей.

Практическая ценность. Полученные результаты могут быть использованы при решении практических задач, а именно для вери фикации и оптимизации параллельных систем. В частности, раз работанные автором диссертации методы могут стать основой для построения алгоритмов распознавания различных эквивалентностей на временных параллельных моделях в семантиках интерливинг/истин ный параллелизм.

Участие в проектах и грантах. Во время работы над диссерта цией автор участвовал в следующих грантах:

1. Разработка и исследование семантических методов и средств спецификации и верификации сложных распределенных систем реального времени. РФФИ, грант 0001 00898, руководитель к.ф. м.н. И.Б. Вирбицкайте, 2000–2001.

2. Программа РАН "Научные проекты молодых ученых", грант 114, руководитель к.ф.-м.н И.В. Тарасюк, 1999–2001.

3. Исследование параллельных процессов реального времени мето дами теории категорий. Министерство образования, грант A03 2.8-353, руководитель д.ф.-м.н. И.Б. Вирбицкайте, 2003–2004.

4. Исследование параллельных процессов реального времени методами теории категорий. Федеральное агентство по образованию, грант A04-3.16-217, руководитель д.ф.-м.н.

И.Б. Вирбицкайте, 2004.

Апробация работы. Основные идеи и конкретные результаты диссертационной работы обсуждались на следующих международных научных конференциях и семинарах:

• International Symposium on Fundamentals of Computation Theory (Riga, Latvia, 2001);

• International Seminar Concurrency: Specication and Programming (Berlin, Germany, 2002;

Charna, Poland, 2003);

• A.P. Ershov International Memorial Conference on Perspectives of System Informatics (Novosibirsk, Russia, 2003);

• International conference on practical and theoretical programming UkrProg’04 (Kiev, Ukraine, 2004).

Кроме того, полученные результаты обсуждались на семинарах лабо ратории теоретического программирования ИСИ СО РАН и кафедры вычислительных систем НГУ.

Публикации. По теме диссертации написано 11 научных работ, среди которых 4 работы опубликованы в зарубежных периодических изданиях и журналах, 1 — в отечественном журнале, 3 — в трудах международных конференций и семинаров.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 98 наименований. Общий объем 142 страницы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность рассматриваемых воп росов;

формулируются цели исследований, представленных в дис сертации;

описываются научная новизна результатов и практическая ценность работы;

приводится краткое описание содержания диссерта ции по главам.

Первая глава носит обзорный характер. В ней описывается состояние теоретико-категорных исследований в области теории парал лельных систем и процессов.

В разделе 1.1 приводится сравнительный анализ параллельных моделей, полученный на основе методов теории категорий. В частности, описываются шесть центральных моделей теории параллелизма: де ревья синхронизации, системы переходов, сети Петри, системы пере ходов с независимостью, структуры событий и асинхронные системы переходов, а также приводится сравнительная характеристика данных моделей в терминах существования функторов между категориями этих моделей.

В разделе 1.2 определяются основные понятия теории категорий (особое внимание уделяется понятию открытого морфизма) и рассказы вается о теоретико-категорных результатах, полученных при исследо ваниях различных эквивалентностей для безвременных параллельных моделей.

Вторая глава посвящена исследованию временных вариантов раз личных трассовых эквивалентностей, в контексте интерливинговой модели — временных систем переходов (ВСП), и модели с семантикой истинного параллелизма — временных структур событий (ВСС).

В разделе 2.1 вводится и исследуется времення интерливинговая а трассовая эквивалентность на ВСП. Данная эквивалентность опре деляется в терминах равенства временных интерливинговых язы ков систем. Приводится формальное определение и свойства кате гории ВСП, CT T S, построенной Хунэм и Нильсеном в 1998 го ду. Выделяется подкатегория Ptr этой категории, содержащая все временные слова и тождественные морфизмы и морфизмы с пус той областью определения между ними. По данной подкатегории стандартным способом определяется понятие Ptr -открытого морфизма и доказывается его критерий в терминах сохранения выполнений временных слов. Затем формулируется понятие абстрактной Ptr бисимуляции в терминах существования симметричной конструкции Ptr -открытых морфизмов. Доказывается следующая Теорема 2.3. Две ВСП являются Ptr -бисимуляционно эквивалентны ми они временн интерливингово трассово эквивалентны.

о Далее рассматривается проблема распознавания временнй интер- о ливинговой трассовой эквивалентности в контексте класса конеч ных ВСП, T T S N. При помощи техники регионов Алура доказы вается разрешимость Ptr -открытости морфизма. Сложность этого распознавания оценивается как |S1 | · |S2 | · |X1 |! · |X2 |! · 2|X1 |+|X2 | · (2c + 2)|X1 |+|X2 |, где X1 и X2 — множества временных переменных ВСП, S1 и S2 — множества состояний ВСП, а c — наибольшее натуральное число, встречающаяся во временных конструкциях.

Для ВСП из класса T T S N доказывается, что из существова ния симметричной конструкции Ptr -открытых морфизмов следует существование аналогичной конструкции с вершиной из класса T T S N.

На основе этого факта и разрешимости Ptr -открытости морфизмов формулируется Следствие 2.5. Для ВСП из класса T T S N времення интерливинго а вая трассовая эквивалентность разрешима.

В разделе 2.2 вводится и исследуется частично-упорядоченная эквивалентность Пратта на ВСС. Эта эквивалентность определяется в терминах равенства временных частично-упорядоченных языков Прат та, которые содержат все приращения, определяемые относительно частичного порядка, для всех временных pom-множеств, выполняемых ВСС. Определяется категория ВСС CT ES p и доказывается ряд полезных свойств этой категории. Далее выделяется подкатегория p T S L категории CT ES p, содержащая все временные pom-множества и тождественные морфизмы и морфизмы с пустой областью определения между ними. По данной подкатегории стандартным способом p определяется понятие T P L -открытого морфизма и доказывается его критерий в терминах сохранения выполняемых pom-множеств.

p Затем формулируется понятие абстрактной T P L -бисимуляции в p терминах существования симметричной конструкции T P L -открытых морфизмов. Доказывается следующая p Теорема 2.8. Две ВСС являются T P L -бисимуляционно эквива лентными они временн частично-упорядоченно эквивалентны по о Пратту.

Далее рассматривается проблема распознавания частично-упорядочен ной эквивалентности Пратта в контексте класса конечных ВСС, T ES N.

При помощи техники регионов Алура доказывается разрешимость p T P L -открытости морфизма. Сложность этого распознавания оценивается как N · 22N · (c + 1)N, где N = |E1 | |E2 | (|E1 | и |E2 | — число событий ВСС), а c — наибольшее натуральное число, упоминаемое в определении временных функций. Для ВСС из класса T ES N доказывается, что из существования симметричной конструкции p T P L -открытых морфизмов следует существование аналогичной конструкции с вершиной из класса T ES N. На основе этого факта и p разрешимости T P L -открытости морфизмов формулируется Следствие 2.5. Для ВСС из T SN времення частично-упорядоченная а эквивалентность Пратта разрешима.

В разделе 2.3 вводится и исследуется частично-упорядочен ная трассовая эквивалентность на ВСС. Такая эквивалентность определяется в терминах равенства временных частично упорядоченных языков, содержащих все все временные pom-множества, выполняемые ВСС. Такая эквивалентность сильнее временной частично-упорядоченной эквивалентности Пратта в том смысле, что любые временн частично-упорядоченно трассово эквивалентные ВСС о являются также временно частично-упорядоченно эквивалентными по Пратту. Строится категория ВСС, CT ES s, и приводится ряд полезных свойств этой категории. Далее в построенной категории выделяется подкатегория T P s, содержащая все временные pom L множества и тождественные морфизмы и морфизмы с пустой областью определения между ними. По этой подкатегории определяется T P s L открытый морфизм и доказывается его критерий в терминах полного сохранения выполняемых pom-множеств. Затем формулируется понятие абстрактной T P s -бисимуляции в терминах существования L конструкции T P s -открытых морфизмов и доказывается следующая L Теорема 2.14. Две ВСС являются T P s -бисимуляционно эквивалент L ными они временн частично-упорядоченно трассово эквивалентны.

о Далее рассматривается проблема распознавания частично-упорядо ченной трассовой эквивалентности в контексте класса T ES N. При помощи техники регионов Алура доказывается разрешимость T P s - L открытости морфизмов. Сложность этого распознавания оценивается как N · 22N · (c + 1)N, где N = |E1 | |E2 | (|E1 | и |E2 | — число событий ВСС), а c — наибольшее натуральное число, упоминаемое в определении временных функций. Для ВСС из класса T ES N доказывается, что из существования симметричной конструкции T P s -открытых морфизмов L следует существование аналогичной конструкции с вершиной из класса T ES N. На основе этого факта и разрешимости T P s -открытости L морфизмов формулируется Следствие 2.7. Для ВСС из T SN времення частично-упорядоченная а трассовая эквивалентность разрешима.

В третьей главе вводятся и исследуются временные варианты тестовых эквивалентностей для временных параллельных моделей, представленных моделями ВСП и ВСС. Два процесса считаются тестово эквивалентными, если наборы их выполняемых тестов совпадают. В интерливинговой семантике тест состоит из временнго слова и набора о временных действий, а в частичной упорядоченной семантике — из временнго pom-множества и набора временных действий. Считается, о что процесс прошел этот тест, если после любого выполнения данного временнго слова или временного pom-множества может выполнится о какое-нибудь временне действие из вышеупомянутого набора.

о В разделе 3.1 вводится и исследуется времення интерливинговая а тестовая эквивалентность на ВСП. Такая эквивалентность формулируется в терминах равенства набора выполняемых интерливинговых тестов. Определяется категория ВСП CT T S test и доказываются некоторые свойства этой категории. Далее в указанной категории выделяется подкатегория Ptest, содержащая наблюдения (ВСП специального вида) и морфизмы между ними.

По этой подкатегории определяется Ptest -открытый морфизм и доказывается его критерий в терминах сохранения отношения перехода на достижимых множествах и вложения множеств последующих Затем определяется абстрактная Ptest временных действий.

бисимуляция в терминах существования конструкции Ptest -открытых морфизмов и доказывается следующая Теорема 3.3. Две ВСП являются Ptest -бисимуляционно эквивалент ными они временн интерливингово тестово эквивалентны.

о Далее рассматривается проблема распознавания временнй о интерливинговой тестовой эквивалентности на классе конечных дискретных ВСП, T T S disc. При помощи техники регионов Алура N доказывается разрешимость Ptest -открытости для морфизмов выделенного класса. Сложность этого распознавания оценивается |X1 |·|X2 | 2|S1 |·|S2 |·2, где X1 и X2 — множества временных переменных ВСП, а S1 и S2 — множества состояний ВСП. Для ВСП из класса T T S disc N доказывается, что из существования симметричной конструкции Ptest открытых морфизмов следует существование аналогичной конструкции с вершиной из класса T T S disc. На основе этого факта и разрешимости N Ptest -открытости морфизмов доказывается Следствие 3.1. Для ВСП из класса T T S disc времення интерливин а N говая тестовая эквивалентность разрешима.

В разделе 3.2 вводится и исследуется времення частично-а упорядоченная тестовая эквивалентность на ВСС. Такая эквива лентность определяется в терминах совпадения набора выполняемых частично-упорядоченных тестов. Определяется категория ВСС CT ES t и доказываются основные свойства этой категории. Далее в этой категории выделяется подкатегория T T L, содержащая ВСС и тождественные морфизмы и морфизмы с пустой областью определения.

По данной подкатегории определяется T T L -открытый морфизм и доказывается его критерий в терминах сохранения отношения следования на множествах состояний ВСС, достижимых по pom множеству, и вложения множеств последующих временных действий.

Затем формулируется понятие абстрактной T T L -бисимуляции в терминах существования конструкции T T L -открытых морфизмов и доказывается следующая Теорема 3.7. Две ВСС являются T T L -бисимуляционно эквивалент ными они временн частично-упорядоченно тестово эквивалентны.

о Далее рассматривается проблема распознавания временнй частич- о но-упорядоченной тестовой эквивалентности на классе конечных дискретных ВСС, T ES disc. При помощи техники регионов N Алура доказывается разрешимость T T L -открытости морфизмов для выделенного класса. Сложность такого распознавания оценивается как 2N, где N = |E1 | |E2 | (|E1 | и |E2 | — число событий ВСС). Для ВСС из класса T T S disc доказывается, что из существования симметричной N конструкции T T L -открытых морфизмов следует существование T T L открытого морфизма из одной ВСС в другую. На основе этого факта и полученной разрешимости доказывается Следствие 3.2. Для ВСС из класса T ES disc времення частично а N упорядоченная тестовая эквивалентность разрешима.

В четвертой главе вводятся и исследуются временные варианты бисимуляционных эквивалентностей: времення интерливинговая а слабая бисимуляция по Милнеру и Сангиорги и времення частично а упорядоченная сильная сохраняющая историю бисимуляция.

Бисимуляционные эквивалентности являются наиболее сильными в том смысле, что в отличии от трассовых и тестовых они учитывают точки недетерминированного выбора.

В разделе 4.1 вводится и исследуется временнй вариант о интерливинговой слабой бисимуляции по Милнеру и Сангиорги на ВСП. Такая бисимуляция отличается от сильной бисимуляции, по крайней мере, по трем аспектам. Во-первых, такая бисимуляция предполагает, что множество действий содержит так называемое невидимое действие, обозначаемое. Во-вторых, в данном случае бисимуляционно подобными должны быть только невидимые переходы, то есть переходы, помеченные невидимым действием. В-третьих, данная бисимуляция требует совпадения лишь факта существования видимых действий. В разделе определяется категория ВСП, CT T S wbis, и доказываются некоторые ее свойства. Далее в данной категории выделяется подкатегория Pwbis, содержащая так называемые -ветви и морфизмы между ними. По этой подкатегории определяется Pwbis -открытый морфизм и доказывается его критерий в терминах сохранения отношения перехода на всех достижимых по невидимому временнму действию состояний и фактов существования видимых о Затем определяется абстрактная Pwbis -бисимуляция в переходов.

терминах существования конструкции Pwbis -открытых морфизмов и доказывается следующая Теорема 4.5. Две ВСС являются Pwbis -бисимуляционно эквива лентными они временн интерливингово слабо бисимуляционно о эквивалентны по Милнеру и Сангиорги.

Далее рассматривается проблема распознавания временнй о интерливинговой слабой бисимуляции по Милнеру и Сангиорги на классе T T S N. При помощи техники регионов Алура доказывается Pwbis -открытости разрешимость для морфизмов указанного класса. Сложность данного распознавания оценивается как |S1 | · |S2 | · |X1 |! · |X2 |! · 2|X1 |+|X2 | · (2c + 2)|X1 |+|X2 |, где X1 и X — множества временных переменных ВСП, S1 и S2 — множества состояний ВСП, а c — наибольшее натуральное число, встречающееся во временных конструкциях. Для ВСП из класса T T S N доказывается, что из существования симметричной конструкции Pwbis -открытых морфизмов следует существование аналогичной конструкции с вершиной из класса T T S N. На основе этого факта и полученной разрешимости доказывается следующее Следствие 4.3. Для ВСП из класса T T S N времення интерли- а винговая слабая бисимуляция по Милнеру и Сангиорги разрешима.

В разделе 4.2 вводится и исследуется времення частично-упоря а доченная сильная сохраняющая историю бисимуляция на ВСС. При исследовании этой эквивалентности используется ранее построенная категория CT ES p. В этой категории выделяется подкатегория T P p, содержащая временные pom-множества и морфизмы между L ними. По этой подкатегории определяется T P p -открытый морфизм, L доказывается его критерий в терминах совпадения поведения ВСС и доказывается следующая Теорема 4.10. Две ВСС являются T P p -бисимуляционно эквивалент L ными они временн частично-упорядоченно сильно бисимуляционно о эквивалентны с сохранением истории.

Далее рассматривается проблема распознавания временнй частично о упорядоченной сильной сохраняющей историю бисимуляции на классе T ES N. При помощи техники регионов Алура доказывается разрешимость T P p -открытости для морфизмов указанного класса.

L Сложность этого распознавания оценивается как N · 22N · (c + 1)N, где N = |E1 | |E2 | (|E1 | и |E2 | — число событий ВСС), а c — наибольшее натуральное число, упоминаемое в определении временных функций. Для ВСС из класса T ES N доказывается, что из существования симметричной конструкции T P p -открытых морфизмов L следует существование аналогичной конструкции с вершиной из класса T ES N. На основе этого факта и полученной разрешимости доказывается Следствие 4.5. Для ВСС из T SN времення частично-упорядоченная а сильная сохраняющая историю бисимуляция разрешима.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ В рамках данной диссертационной работы получены следующие результаты:

1. Построены различные категории параллельных моделей — временных систем переходов и временных структур событий — и доказаны некоторые их свойства.

2. Определен и изучен ряд временных вариантов трассовых эквивалентностей. В частности, были определены времення а интерливинговая трассовая эквивалентность на временных системах переходов и времення частично-упорядоченная а трассовая эквивалентность и времення частично-упорядоченная а эквивалентность Пратта, на временных структурах событий.

3. Определены и исследованы два временных варианта тестовых эквивалентностей, а именно, времення интерливинговая а тестовая эквивалентность на временных системах переходов и временная частично-упорядоченная тестовая эквивалентность на временных структурах событий.

4. Определены и проанализированы временные варианты бисимуляционных эквивалентностей. В том числе временная интерливинговая слабая бисимуляция по Милнеру и Сангиорги на временных системах переходов и временная частично упорядоченная сильная историю сохраняющая бисимуляция на временных структурах событий.

5. Выделен ряд подкатегорий, по ним определены соответствующие варианты открытых морфизмов и получена ‘зиг-заг’ характеризация для этих морфизмов.

6. Определен ряд абстрактных бисимуляций в терминах существования симметричной конструкции соответствующих открытых морфизмов.

7. Получена теоретико-категорная характеризация для всех указанных эквивалентностей в терминах совпадения с соответствующим вариантом абстрактной бисимуляции.

8. Получены результаты, касающиеся проблемы разрешимости исследуемых эквивалентностей, на различных конечных классах и оценена сложность распознавания.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Н.С. ГРИБОВСКОЙ (МОСКАЛЕВОЙ) 1. Н.С. Грибовская. Теоретико-категорная характеризация языковых эквивалентностей временных параллельных моделей // Труды школы-конкурса "Новые подходы и решения". – ИСИ СО РАН, Новосибирск. – 2003. – С. 32–41.

2. Н.С. Грибовская. Теоретико-категорная характеризация трассовой эквивалентности для временных автоматных моделей // Проблемы программирования, 2004. – № 2-3. – С. 16–22.

3. Н.С. Грибовская. Теоретико-категорная характеризация различных эквивалентностей на временных автоматных моделях // Препринт ИСИ СО РАН, 2004. – № 119.

4. Н.С. Москалева. Теоретико-категорная характеризация трассовой эквивалентности временных параллельных моделей // Препринт ИСИ СО РАН, 2002. – № 99.

5. Н.С. Москалева. Теоретико-категорное исследование параллельных процессов реального времени // Вестник НГУ, серия: Математика, механика, информатика, 2002. – Т. II, выпуск 3. – С. 46–66.

6. N.S. Moskaleva, I.B. Virbitskaite. On the Category of Event Struc tures with Dense Time // Lectures Notes Computer Science, 2001.

– Vol. 2138. – p. 287–298.

7. N.S. Moskaleva, I.B. Virbitskaite. Observing Time-Sensitive Partial Order Equivalences Categorically // In Proc. Workshop on Concur rency, Specication and Programming, Berlin, 2002. – p. 243–254.

8. N.S. Moskaleva, I.B. Virbitskaite. Open Maps and Trace Semantics for Timed Partial Order Models // In Proc. of the Andrei Ershov Fifth International Conference "Perspectives of System Informatics", 2003. – p. 160–167.

9. Virbitskaite I. B., Gribovskaya N. S. Open Maps and Testing Equi valences for Timed Partial Order Models // In Proc. Workshop on Concurrency, Specication and Programming, Poland, 2003. – p.

195–206.

10. I.B. Virbitskaite, N.S. Gribovskaya. Open Maps and Trace Seman tics for Timed Partial Order Models // Lecture Notes in Computer Science, 2003. – Vol. 2890. – p. 248–259.

11. I.B. Virbitskaite, N.S. Gribovskaya. Open Maps and Observational Equivalences for Timed Partial Order Models // Fundamenta Infor maticae, 2004. – Vol. 61. – p. 383–399.

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА Все включенные в диссертацию результаты, касающиеся вопросов разрешимости эквивалентностей параллельных моделей с реальным временем, получены автором самостоятельно. Теоретико-категорные характеризации эквивалентностей, введенных на интерливинговых моделях, представленных временными системами переходов, также получены самостоятельно. При получении теоретико-катерных характеризаций для эквивалентностей, введенных на истинно параллельных моделях, представленных временными структурами событий, Н.С. Грибовская внесла следующий вклад: получила теоретико-категорную характеризацию временнй о частично упорядоченной трассовой и временнй частично-упорядоченной о тестовой эквивалентностей.

БЛАГОДАРНОСТИ Автор выражает свою признательность своему научному руководителю д.ф.-м.н. Вирбицкайте Ирине Бонавентуровне за помощь и понимание.

Грибовская Наталия Сергеевна Теоретико-категорное исследование эквивалентностей параллельных моделей с реальным временем ———————————————————————————————————————– Подписано в печать 18.11.2004 Объем 1,0 п.л.

Формат бумаги 60 84 1 /16 Тираж 100 экз.

——————————————————————————————————————— ЗАО РИЦ “Прайс-курьер” 630090, г. Новосибирск, пр. Акад. Лаврентьева, 6, тел. (383-2) 34-22-

 




 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.