Detail předmětu
Teoretická informatika 2
TI2 Ak. rok 2005/2006 letní semestr 5 kreditů
Základy teorie Petriho sítí, problémy analýzy Pertiho sítí, bezpečnost, omezenost, konzervativnost, živost, metody analýzy, jazyky Petriho sítí, podtřídy a rozšíření Petriho sítí, barvené Petriho sítě, hierarchické a objektově orientované petriho sítě, nástroje pro práci s Petriho sítěmi, aplikace.
Garant předmětu
Jazyk výuky
Zakončení
Rozsah
- 39 hod. přednášky
- 12 hod. pc laboratoře
- 14 hod. projekty
Zajišťuje ústav
Získané dovednosti, znalosti a kompetence z předmětu
Získané a vědomosti a dovednosti umožní aktivně využívat Petriho sítě a podpůrné počítačové nástroje při modelování, návrhu, verifikaci a implementaci široké třídy systémů. Na základě získaných teoretických znalostí lze přenášet postupy této teorie i do jiných tříd formálních modelů.
Na základě získaných teoretických znalostí lze přenášet postupy této teorie i do jiných tříd formálních modelů.
Cíle předmětu
Pochopení základních konceptů a metod modelování systémů prostřednictvím Petriho sítí. Zvládnutí teorie Petriho sítí a její aplikace pro modelování, navrhování a verifikaci počítačových systémů. Praktické zvládnutí využívání počítačových nástrojů pro typické aplikace Petriho sítí.
Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti
Základní znalosti z binárních relací, teorie grafů a formálních jazyků včetně konečných a zásobníkových automatů, Turingových strojů, pojmů algoritmické složitosti a a principů počítačového modelování.
Literatura studijní
- Reisich W.: Petri nets, Springer Verlag 1985
- Jensen K.: Coloured Petri nets, Springer Verlag 1993
- Češka M.: Petriho sítě, Akad.nakl. CERM, Brno 1994
Literatura referenční
- Reisich W.: Petri nets, Springer Verlag 1985
- Jensen K.: Coloured Petri nets, Springer Verlag 1993
- Češka M.: Petriho sítě, Akad.nakl. CERM,Brno 1994
Osnova přednášek
- Úvod, filozofie, historie a aplikace Petriho sítí, pojem sítě a odvozených základních pojmů.
- C/E Petriho sítě, případy a kroky, stavový prostor C/E systémů, cyklické a živé C/E systémy, ekvivalence C/E systémů.
- Bezkontaktní C/E systémy, komplementace, případové grafy a jejich aplikace pro analýzu C/E systémů.
- Procesy C/E systémů, relace podobnosti a její oblasti, výskytové sítě, vlastnosti procesů a jejich kompozice.
- Vlastnosti C/E systémů, pojem synchronizační vzdálenosti, speciální synchronizační vzdálenosti, reprezentace vlastností výrokovou logikou, fakta.
- P/T Petriho sítě, definice, evoluční pravidla, stavový prostor, základní problémy analýzy (bezpečnost, omezenost, konzervativnost, živost).
- Reprezentace nekonečného stavového prostoru, strom dosažitelných značení, výpočet a využití stromu dosažitelných značení pro analýzu P/T sítí.
- Pojem invariantu, P a T invarianty, definice, výpočet a využití invariantu pro analýzu P/T sítí.
- Podtřídy a rozšíření P/T sítí, stavové stroje, značené grafy, P/T sítě s volným výběrem, sítě s inhibitory, časované a stochastické Petriho sítě.
- Pojem jazyka Petriho sítě, typy jazyků, uzávěrové vlastnosti jazyků Petriho sítí, vztah těchto jazyků k Chomského hierarchii (modelovací schopnost).
- Barvené Petriho sítě, základní vyjadřovací prostředky, inskripční jazyk, počítačový nástroj pro práci s těmito sítěmi (CPN Design).
- Metody formální analýzy barvených Petriho sítí, výskytový graf, invarianty, využití v analýze systémů.
- Hierarchické a objektově orientované Petriho sítě, prostředky hierarchického návrhu, substituce a invokace, začlenění prostředků objektově orientovaného návrhu, PNtalk jako jazyk pro práci s OO Petriho sítěmi.
Osnova počítačových cvičení
- Práce s počítačovými nástroji pro analýzu a verifikaci na základě nízkoúrovňových Petriho sítí (INA, LoLA, PEP, Pesim) - 2 cvičení.
- Počítačové nástroje pro formální analýzu a verifikaci nad modely popsanými pomocí modelovacích jazyků jiných než Petriho sítě (Spin, Uppaal).
- Počítačové nástroje pro simulaci, analýzu a verifikaci na základě barvených/vysokoúrovňových Petriho sítí (Design/CPN, PROD, Renew) - 2 cvičení.
- Počítačové nástroje pro simulaci, analýzu a verifikaci na základě objektově orientovaných Petriho sítí (PNtalk). ˙
Průběžná kontrola studia
Hodnocení studia je založeno na bodovacím systému. Pro úspěšné absolvování předmětu je nutno dosáhnout 50 bodů.
Kontrolovaná výuka
Písemná půl semestrální zkouška, průběžná kontrola a hodnocení projektů.