Обобщенная сеть Петри для описания неавтономного управляющего процесса.

Для автономного процесса характерно то, что все ФР используются только процедурами данного процесса и значения всех ЛУ изменяются этими процедурами, что отражается в описании процесса. Однако во многих случаях значения ЛУ, влияющих на развитие процесса, зависят от состояния ОУ или от состояний других процессов, т. е. определяются некоторыми внешними событиями. Такие ЛР являются внешними, их состояния и значения проверяемых ими ЛУ зависят не только от процедур рассматриваемого УП. Для описания такого процесса каждому внешнему логическому условию р _u сопоставим внешнюю позицию h_u, которая содержит метку, если р _u = 1, и не содержит ее при р _u =0. В описание процедур могут входить как внутренние, так и внешние ЛУ; очевидно, последние входят только в множество { P _l}. Если процедура A_i выполняется при единичном (нулевом) значении логического условия р _u, то внешняя позиция h_u соединяется с переходом t _д ⁱ неизменяющей (сдерживающей) дугой. Позиция состояния внешнего ЛР не включается в сеть Петри УП, так как ее маркировка не может быть полностью определена развитием этого процесса. Все процедуры, выполнение которых зависит от значения внешнего ЛУ, только считывают его значение, следовательно, может быть одновременно несколько обращений к внешнему ЛР, а значение ЛУ должно оставаться неизменным на все время выполнения этих процедур.

Управляющий процесс, который использует наряду с внутренними и внешние ресурсы, является неавтономным. Развитие такого процесса зависит не только от начальной маркировки внутренних позиций сети Петри, но и от текущей маркировки внешних входных позиций. Поскольку маркировка этих позиций не изменяется в результате выполнения процедур процесса, для упрощения графа сети Петри внешние входные позиции можно заменить предиктами, зависящими от внешних ЛУ. Переход t _д ⁱ помечается тем предиктом, истинное значение которого необходимо для выполнения процедуры A_i. Таким образом, сеть Петри неавтономного процесса содержит позиции внутренних ресурсов и помеченные предикатами переходы. Для простоты будем считать, что внешними могут быть только ЛР, а все ФР являются внутренними.

Следует отметить еще один довольно распространенный случай задания взаимодействия процедур процесса с ЛР, когда не определено конкретное влияние выполнения процедуры A_i на значение логического условия p_s, но известно, что такая зависимость существует. Обычно эта ситуация возникает, если ЛР является сложным ЛФБ, имеющим множество внутренних состояний, которые изменяются под воздействием процедуры A_i, но не все эти изменения приводят к изменению значения проверяемого ЛУ. Без учета функционирования ЛР приходится считать, что процедура A_i влияет на значение ЛУ, т. е. всегда монопольно занимает ЛР. Такое возможное изменение значения логического условия p_s будем отмечать его безразличным ( _s) значением в множестве { Р₂ ⁱ }. Позицию состояния логического ресурса D_s в этом случае необходимо вводить в описание параллельного процесса, чтобы запретить одновременное выполнение процедур, использующих ресурс D_s. Метка из позиции d_s удаляется на время реализации перехода t _д ⁱ. Позиция _s аналогична внешней позиции, так как маркировка ее не может быть определена состоянием процесса.

На рис. 7.11, а показан пример сети Петри процесса, все процедуры которого используют собственные ФР; ЛР D ₁ является внутренним. Состояние ЛР D ₂ изменяется процедурой A ₁, что может привести к изменению значения логического условия p ₂, поэтому А ₁({—}, { ₂}). Кроме того, задано следующее взаимодействие процедур с ЛР: А ₂({ p _l}, { _l}); А ₃({ _l}, {—}); А ₄({ p ₂}, {—}); А ₅({ ₂}, {—}). Если бы процесс был параллельным, в его описание необходимо было бы ввести позицию состояния ресурса D ₂. Переходы t ₄ ⁴  и t ₅ ⁵ помечены соответствующими значениями логического условия p ₂, которое приходится считать внешним.

Рис. 7.11

Однако если известен алгоритм функционирования ЛР, то можно представить его в виде отдельной сети Петри и составить ее композицию с сетью Петри управляющего процесса. Пусть, например, ЛР D ₂ является счетчиком, состояние которого изменяется каждый раз при выполнении процедуры A ₁. Состояние счетчика сравнивается с константой k, так что при k = 3 логическое условие p ₂ принимает ложное значение (рис. 7.11, б). Теперь позиция d ₂ является внутренней, так как ее маркировка полностью определяется состоянием сети Петри, состоящей из двух подсетей. Как видно, здесь потребовалось использовать k -кратную дугу между позицией а ₅ и переходом t ₇.

При описании УП общего вида необходимо также учитывать то обстоятельство, что одни и те же ресурсы могут запрашиваться разными параллельными подпроцессами. При этом может оказаться, что одни подпроцессы монопольно занимают ЛР D_s, а другие только используют его, т. е. занимают немонопольно. Возникает ситуация, аналогичная задаче о чтении-записи с ограниченным числом процессов чтения, которое в нашем случае не может быть больше числа параллельных подпроцессов. Любой подпроцесс записи должен исключать все другие подпроцессы чтения и записи, тогда как несколько процессов чтения могут выполняться одновременно.

Для моделирования такой ситуации позиция d_s в началь ной маркировке должна содержать б меток, если б – максимальное число подпроцессов, немонопольно владеющих ресурсом D_s. Позиция d_s является входной и выходной для б переходов сети Петри этих подпроцессов. Переход сети Петри подпроцесса, который занимает логический ресурс D_s монопольно, соединяется с позицией d_s дугой кратности б. При этом не нарушается критерий взаимного исключения процессов и допускается одновременная проверка значения логического условия p_s, несколькими параллельными подпроцессами. Ясно, что для этого соответствующие переходы сетей Петри соединяются с позицией либо сдерживающими, либо неизменяющими дугами.

На рис. 7.12 показан рассмотренный выше процесс. Здесь подпроцессы П₁ и П₂ немонопольно владеют логическим ресурсом D ₁ при выполнении процедур А₃ или А₄ и А₇, в то же время выполнение процедуры А₂ подпроцесса П₂ не зависит от значения логического условия p ₁, но присваивает ему единичное значение, т. е. А ₃({ p ₁}, {—}); А ₄({ _l}, {—}); А ₇({ p ₁}, {—}); А ₂({—},{ p ₁}).

Наличие двух меток в начальной маркировке позиции d _l и двукратных дуг, соединяющих эту позицию с переходом t ₇² , обеспечивает требуемое взаимодействие параллельных подпроцессов. Действительно, допустима одновременная реализация переходов t ₂³ и t ₉⁷, так как каждый из них удаляет по одной метке из позиции d ₁. Реализация перехода t ₇² удаляет обе метки из этой позиции, запрещая использование логического ресурса D ₁ другими подпроцессами. Маркировка позиции ₁ не изменяется при реализации переходов t ₂³, t ₃⁴ и t ₉⁷, но после реализации t ₇² эта позиция получает метку— единичное значение логического условия р ₁.

На рисунке показан частный, но довольно распространенный случай разветвленного процесса с состоянием ожидания. При наличии метки в позициях а ₁₀ и d ₁ подпроцесс П ₃ не может развиваться, если логическое условие р ₁ имеет нулевое значение; он будет находиться в этом состоянии до тех пор, пока значение не изменится. Это частный случай процесса с циклом.

Рис. 7.12

Таким образом, граф обобщенной сети Петри, предназначенной для описания неавтономного управляющего процесса общего вида, содержит длительные и примитивные переходы, основные и ресурсные внутренние позиции, основные, неизменяющие и сдерживающие дуги требуемой кратности. Каждому длительному переходу сопоставлена процедура УП. Если выполнение процедуры A_i зависит от значений внешних ЛУ, то переход t _д ⁱ помечается соответствующим предикатом. Реализация длительного перехода занимает некоторое время, в течение которого отсутствуют метки в его входных и выходных позициях. Примитивные переходы, к которым относятся переходы распараллеливания и соединения, реализуются мгновенно, они предназначены для задания структуры процесса. Полное состояние автономного УП определяется маркировкой основных (а _μ) и внутренних ресурсных позиций сети Петри (с_ј, d_s, _s). Дуги графа сети Петри определяют последовательность выполнения процедур процесса и их взаимодействие с функциональными и логическими ресурсами.

Такая обобщенная сеть Петри обладает свойствами временных сетей с переходами, помеченными предикатами и операциями, и дугами разных типов. Ее отличительной особенностью является то, что в описание процесса вводятся используемые им ресурсы и учитывается влияние процедур процесса на состояния ресурсов. Это дает возможность осуществить более полный анализ процесса и получить правильный УП с учетом ресурсов.