Цветные сети Петри и язык распределенного программирования UPL: их сравнение и перевод
Автор: Климов А.В.
Журнал: Программные системы: теория и приложения @programmnye-sistemy
Рубрика: Программное и аппаратное обеспечение распределенных и суперкомпьютерных систем
Статья в выпуске: 4 (59) т.14, 2023 года.
Бесплатный доступ
Сети Петри широко используются как средство моделирования распределенных мультиагентых систем. Существуют инструменты работы с расширенными сетями Петри, в которых токены нагружены произвольными данными. В частности, CPN Tools позволяет описывать, проигрывать и исследовать цветные сети Петри (Coloured Petri Nets, CPN). Ставится вопрос о возможности использовать этот инструмент для разработки, прототипирования и исследования параллельных распределенных вычислительных алгоритмов, в идеале - превращения их в работающие эффективные параллельные программы. У нас есть опыт экспериментального программирования разных алгоритмов в нашем графическом языке UPL, который пока существует как бы «на бумаге». Его сравнение с CPN показывает, что в их семантиках много общего. В статье оба языка определяются, сравниваются на примерах и через правила перевода из одного в другой. Также описываются средства управления распределением вычислений для UPL. Интересен вопрос об их переносе в CPN, где им пока аналога нет.
Сети петри, цветные сети петри, параллельное программирование, потоковая модель вычислений, граф алгоритма, графическое программирование, язык upl, функция распределения
Короткий адрес: https://sciup.org/143181014
IDR: 143181014 | УДК: 004.432.4 | DOI: 10.25209/2079-3316-2023-14-4-91-122
Coloured Petri nets and the language for distributed programming UPL: their comparison and translation
Petri nets are widely used as a means of modeling distributed multi-agent systems. There are tools for working with extended Petri nets, in which tokens are loaded with arbitrary data. For example, CPN Tools allows you to describe, play and explore Colored Petri Nets (CPN). The question is raised about the possibility of using this tool for the development, prototyping and research of parallel distributed computing algorithms, ideally turning them into working efficient parallel programs. We have experience in experimental programming of various algorithms in the graphical data flow language UPL, which currently exists “on paper”. Its comparison with CPN shows that their semantics have a lot in common. In the article, both languages are defined, compared with examples and through the rules of translation from one to another. The means for defining distribution of computations (distribution functions) are also described. An interesting question is about their transfer to CPN, where they have no analogues yet.
Список литературы Цветные сети Петри и язык распределенного программирования UPL: их сравнение и перевод
- Petri C.A. Kommunikation mit Automaten, PhD thesis.– University of Bonn.– 1962.– 128 pp. hUtRtpLs://edoc.sub.uni-hamburg.de/informatik/volltexte/2011/160/pdf/diss_petri_d.pdf
- Котов В. Е. Сети Петри.– М.: Наука.– 1984.– 160 с.
- Orlov S. P., Susarev S. V., Uchaikin R. A. Application of hierarchical colored Petri nets for technological facilities’ maintenance process evaluation // Applied Sciences.– 2021.– Vol. 11.– No. 11.– id. 5100.– 26 pp. https://doi.org/10.3390/app11115100
- Shapiro R. M. Validation of a VLSI chip using hierarchical coloured Petri nets // Microelectronics Reliability.– 1991.– Vol. 31.– No. 4.– Pp. 607–625. https://doi.org/10.1016/0026-2714(91)90006-S
- Jitmit C., Vatanawood W. Simulating artificial neural network using hierarchical coloured Petri nets // Proceedings of the 2021 6th International Conference on Machine Learning Technologies, ICMLT 2021 (Jeju Island Republic of Korea, April 23–25, 2021), New York: ACM.– 2021.– ISBN 978-1-4503-8940-2.– Pp. 127–131. https://doi.org/10.1145/3468891.3468910
- K. Jensen Coloured Petri nets: A high level language for system design and analysis // Advances in Petri Nets 1990, ICATPN 1989, Lecture Notes in Computer Science.– vol. 483, Berlin–Heidelberg: Springer.– 1991.– ISBN 978-3-540-53863-9.– Pp. 342–416. https://doi.org/10.1007/3-540-53863-1_31
- Климов А. В., Окунев А. С. Графический потоковый метаязык для асинхронного распределенного программирования, МЭС-2016 (Россия, Москва, октябрь 2016), Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем.– №2, M.: ИППМ РАН.– 2016.– С. 151–158.
- Климов А. В. О парадигме универсального языка параллельного программирования // Языки программирования и компиляторы-2017, PLC-2017 (Южный федеральный университет, Институт математики, механики и компьютерных наук им. И. И. Воровича, 3–5 апреля 2017), Ростов-на-Дону: ЮФУ.– 2017.– ISBN 978-5-9275-2349-8.– С. 141–146.
- Harper R. Programming in Standard ML.– Carnegie Mellon University.– 2011.– 297 pp. UhtRtpL://www.cs.cmu.edu/~rwh/isml/book.pdf
- Климов А. В., Левченко Н. Н. Механизм ветвей в потоковом метаязыке UPL (METAL) и методы его реализации в ППВС «БУРАН», МЭС-2018 (Россия, Москва, октябрь 2018), Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем.– №3, M.: ИППМ РАН.– 2018.– С. 31–37. https://doi.org/10.31114/2078-7707-2018-3-31-37
- Климов А. В., Левченко Н. Н., Окунев А. С., Стемпковский А. Л. Вопросы применения и реализации потоковой модели вычислений, МЭС-2016 (Россия, Москва, октябрь 2016), Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем.–№2, M.: ИППМ РАН.– 2016.– С. 100–106.
- Змеев Д. Н., Климов А. В., Окунев А. С., Левченко Н. Н. Особенности реализации теста HPCG для ППВС «БУРАН» // XXII Харитоновские тематические научные чтения (онлайн, 24-27 мая 2021), Саров: РФЯЦ–ВНИИЭФ.– 2022.– ISBN 978-5-9515-0507-1.– С. 193–205. https://doi.org/10.53403/978[U59R5L1]505071_2022_193
- Климов А. В. Средства верификации распределения вычислений в потоковой архитектуре ППВС «Буран», МЭС-2020 (Россия, Москва, октябрь 2020), Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем.–№4, M.: ИППМ РАН.– 2020.– С. 236–243. https://doi.org/10.3111[4U/2R0L7]8-7707-2020-4-236-243
- Westergaard M. Towards verifying parallel algorithms and programs using coloured Petri nets, PNSE’2011 (Newcastle upon Tyne, UK, June 20-21, 2011), CEUR Workshop Proceedings.– vol. 723.– 2011.– Pp. 57–71. UhtRtpLs://ceur-ws.org/Vol-723/paper5.pdf
- Воеводин В. В., Воеводин Вл. В. Параллельные вычисления.– СПб: БХВ-Петербург.– 2004.– ISBN 5-94157-160-7.– 599 с.
