Аналіз прихованих помилок у моделях програмних систем на основі мереж Петрі

О.О.Супруненко, канд. техн. наук.,
Б.О.Онищенко, канд. физ.-мат. наук, Ю.Є.Гребенович
Черкаський національний університет ім. Б. Хмельницького
Україна, 18006, Черкаси, бульв. Шевченка, 81
тел. (0472) 330759, e-maіl: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Èlektron. model. 2022, 44(2):38-50

https://doi.org/10.15407/emodel.44.02.038

АНОТАЦІЯ

Описано основні характеристики моделі програмної системи (ПС), до яких належать працездатність та передбачуваність функціонування. Проаналізовано інструментальні засоби, що використовуються для моделювання ПС. Побудова моделей та аналіз дина­мічних властивостей ПС основано на виборі інтерпретацій та модифікацій мереж Петрі (Petri Nets (PN)). Вони дозволяють дотримуватись структурної подібності у модельо­ваній системі, а також мають однозначний математичний опис. Аналіз властивостей PN дає змогу виявляти явні та приховані помилки у функціонуванні PN-моделі ПС, що не завжди можливо при застосуванні імітаційного моделювання. До таких властивостей належать живість, обмеженість, досяжність (покриваємість), збережуваність, безконф­ліктність, керованість. Виявляти дотримання цих характеристик дозволяють T- та P-інваріанти, а також характеристики матриці інцидентності моделі. Проведено матричний опис PN-моделі за допомогою основного рівняння мережі Петрі, визначення інваріантів та їх аналіз для виявлення динамічних властивостей моделі. Сформульовано правило відсутності прихованих тупиків та нескінченних циклів у PN-моделі. Проілюстровано визначення прихованих помилок на прикладі робочої, але не повністю керованої PN-моделі. Описано виявлення прихованих помилок — тупика та нескінченного циклу. Запропоновано варіант усунення тупика та перевірено його відповідність динамічним властивостям моделі.

КЛЮЧОВІ СЛОВА:

мережа Петрі, PN-модель програмної системи, аналіз прихованих помилок.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Соммервилл И. Инженерия программного обеспечения. 6-е изд. Пер. с англ. М.: Изд. дом «Вильямс», 2002, 624.
2. Suprunenko O. Combined approach architecture development to simulation modeling of systems with parallelism // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2021. 4(4(112)), рр. 74—82. Doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.239212
3. Стоян В.А. Моделювання та ідентифікація динаміки систем з розподіленими параметрами. К.: Київський університет, 2008, 201 с.
4. Супруненко О.О., Онищенко Б.О., Гребенович Ю.Є. Аналітичний підхід при дослідженні властивостей графової моделі програмної системи // Праці міжнародної науково-практичної конференції «Математичне моделювання процесів в економіці та управлінні проектами і програмами» (ММП-2020). Харків-Коблево, Україна, 14-18.09.2020. Харків: ХНУРЕ., 2020, с. 110-113.
5. Брауде Э. Технология разработки программного обеспечения. СПб: Питер, 2004, 655 с.
6. Карпов Ю.Г. Имитационное моделирование систем. Введение в моделирова­ние с AnyLogic 5. СПб: БХВ-Петербург, 2005, 400 c.
7. Андреев А.М., Можаров Г.П., Сюзев В.В. Многопроцессорные вычислительные системы. Теоретический анализ, математические модели и применение. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011, 332 c.
8. Application and Theory of Petri Nets and Concurrency. 38th International Conference, PETRI NETS 2017, Zaragoza, Spain, June 25–30, 2017. Will van der Aalst, Eike Best. Springer International Publishing AG. Available at: <https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-319-57861-3>. [Accessed: December 25, 2021].
9. Van der Aalst, W.M.P. Pi calculus versus Petri nets: let us eat humble pie rather than further inflate the pi-hype. Available at: <tmitwww.tm.tue.nl/staff/wvdaalst/ pihype.pdf>. [Accessed August 29, 2021].
10. Супруненко О.О. Парадигми імітаційного моделювання при дослідженні складних систем з паралелізмом // Східноєвропейський журнал передових технологій, 2013, 5/4 (65), с. 63—67.
11. ВерниковГ. Стандарты моделирования IDEF и ABC. 2009. [online]. Режим доступу: <http://www.cfin.ru/vernikov/idef/idef0>. [Дата звернення: 18 грудня 2014].
12. Сердюк А.Г. Компонентная модель распределённых информационных систем. Мате­риалы 8-й Международной научно-методической конференции «Новые информа­цион­ные технологии в университетском образовании: Компьютерные сети, системы телекоммуникаций и инструментальные средства». Новосибирск: СГУПС, 2001, 39 c.
13. Воеводин В.В. Математические модели и методы в параллельных процессах. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986, 296 с.
14. Карпов Ю.Г. Model Checking. Верификация параллельных и распределён­ных про­граммных систем. СПб.: БХВ-Петербург, 2010, 560 с.
15. Угольницкий Г.А. Имитационные и оптимизационные модели сложных систем с учётом их структуры // Управление большими системами. Сб. трудов, 30-1, 2010, с.799—816. Режим доступу: <https://cyberleninka.ru/article/n/imitatsionnye-i-optimi­zatsionnye-modeli-slozhnyh-sistem-s-uchetom-ih-struktury>. [Дата звернення: 12 грудня 2021].
16. Лавріщева К.М., Слабоспицька О.О. Підхід до побудови об’єктно-компонентної мо­делі сімейства програмних продуктів // Проблеми програмування, 2013, 4, с. 14–24.
17. Чередніченко Ю.О., Гонтар М.Ю., Іващенко О.В., Вовк М.А. Аналіз компонентно-орієн­тованих методів розробки програмного забезпечення для електронного бізнесу // Вісник Вінницького політехнічного інституту, 2018, 2, с. 80—88.
18. Краліна Г.С., Смілій Е.Р. Компонентно-орієнтоване програмування сучас­ний підхід до розробки складних програмних систем // Тези IX міжнародної науково-практич­ної конференції «Інформаційно-комп’ютерні технології 2018». Житомир: Вид. Житомирського держ. ун-ту «Житомирська політехніка», 2018, 27 с.
19. Kuzmuk V.V., Suprunenko O.A. The means for the description of information flows in dynamic models of medical hardware-software systems // Theoretical and Applied Science, 2014, 7(15), с. 11—18.
20. Нестеренко Б.Б., Новотарський, М.А. Формальні засоби моделювання паралельних процесів та систем // Праці Інституту математики НАН України, 2012,Vol. 90, с. 334.
21. Murata T. Petri Nets: Properties, Analysis and Applications // Proceedings of the IEEE, 1989, 4(77), рр. 541—574.
22. Reisig W., Rozenberg G. Informal Introduction to Petri Nets. Lectures on Petri Nets I // Basic Models. Advances in Petri Nets. Series: Lecture Notes in Computer Science, 1998, Vol. 1491, рр. 1—12.
23. Крывый С.Л. О вычислении минимального множества инвариантов сети Петри // Искусственный интеллект, 2001, 3, с. 199—206.
24. Питерсон, Дж. Теория сетей Петри и моделирование систем. Пер. с англ. М.: Мир, 1984, 264 с.

Повний текст: PDF