CN107729620A - 一种基于层次着色Petri网的嵌入式软件能耗预测方法 - Google Patents

一种基于层次着色Petri网的嵌入式软件能耗预测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107729620A
CN107729620A CN201710853136.0A CN201710853136A CN107729620A CN 107729620 A CN107729620 A CN 107729620A CN 201710853136 A CN201710853136 A CN 201710853136A CN 107729620 A CN107729620 A CN 107729620A
Authority
CN
China
Prior art keywords
model
cpn
component
energy consumption
software
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710853136.0A
Other languages
English (en)
Inventor
张晶
周晴晴
熊梅惠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kunming University of Science and Technology
Original Assignee
Kunming University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kunming University of Science and Technology filed Critical Kunming University of Science and Technology
Priority to CN201710853136.0A priority Critical patent/CN107729620A/zh
Publication of CN107729620A publication Critical patent/CN107729620A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/22—Design optimisation, verification or simulation using Petri net models

Abstract

本发明涉及基于层次着色Petri网的嵌入式软件能耗预测方法，属嵌入式建模技术领域。本发明先创建层次着色Petri网，再对软件的能耗进行分层建模，能耗模型分为顶层CPN和若干个子层CPN，顶层CPN建模软件体系结构级能耗的过程；子层CPN是顶层CPN构件模型的展开视图，子层CPN自顶向下地建模了软件从开始执行到结束执行能耗的过程；最后采用CPN Tools工具通过模型的仿真进行能耗分析。本发明方法简单，在传统Petri网的基础上引入了层次和颜色的概念，对软件从开始执行到结束执行产生能耗的构件进行有层次的分析，并且加入颜色进行区分，有效地避免了复杂系统建模过程中出现的模型过于庞大、复杂的问题。

Description

一种基于层次着色Petri网的嵌入式软件能耗预测方法
技术领域
本发明涉及一种基于层次着色Petri网的嵌入式软件能耗预测方法，属于嵌入式建模技术领域。
背景技术
随着我国智能城市的推广，越来越多的智能设备被研发出来并投入市场，为了满足广大用户的需求，这些智能设备大多系统复杂，而高效率的现代生活以及节能减排的提倡，使得对软件能耗的要求越来越严格。构建有效的软件能耗模型进行预测已经成为软件设计的重点。
发明内容
本发明提供了一种基于层次着色Petri网的嵌入式软件能耗预测方法，以用于解决软件能耗预测不明确的问题、避免了复杂系统建模过程中出现的模型过于庞大、复杂的问题。
本发明的技术方案是：一种基于层次着色Petri网的嵌入式软件能耗预测方法，首先创建层次着色Petri网，然后对软件的能耗进行分层建模，能耗模型分为顶层CPN和若干个子层CPN，顶层CPN建模软件体系结构级能耗的过程，顶层CPN建模软件的构成要素有：构件模型、交互关系模型、开始模型、结束模型，将软件中的每个构件实体对应一个构件模型，根据构件实体之间的交互关系将构件模型连接起来，并在第一个构件模型之前加上开始模型，最后一个构件模型之后加上一个结束模型，就得到能耗模型的顶层CPN；子层CPN是顶层CPN构件模型的展开视图，子层CPN包括处理构件模型、数据构建模型和连接构件模型，自顶向下地详细建模了软件从开始执行到结束执行能耗的过程；最后采用CPN Tools工具通过模型的仿真进行能耗分析。
所述方法的具体步骤如下：
Step1、创建层次着色Petri网；
Step1.1、设置一个基本的Petri网为五元祖：N＝(P,T,F,W,M0)，其中，
(1)P是库所有限集；
(2)T是变迁有限集；
(3)F是有向弧集，连接库所和变迁，
(4)W是弧的权函数；
(5)M0是初始标识；
其中，表示有向弧即可有库所指向变迁，也可由变迁指向库所，用图形表示Petri网时，库所有限集P用小圆圈表示，变迁有限集T用小矩形表示，有向弧集F用一条有向边表示，对p∈P，其中大写的P表示库所有限集集合，小写的p表示库所有限集集合中的元素，若M(p)＝K，则表示库所有限集P的圆圈内加上K个小黑点，初始标识为M0，随着变迁的发生，就得到新标识Mi；
Step1.2、设置一个着色Petri网CPN为一个六元组：CPN＝(P,T,F,W,M0,C)，C是颜色集，满足C{C(p),C(t)}，其中C(p)是库所颜色集，C(t)是变迁颜色集；
Step1.3、一个HCPN子网由该子网的名称Ai和一个着色Petri网CPN组成，其表达式为：HCPN_i＝{Ai，CPNi}；
Step1.4、一个完整的HCPN模型由一组HCPN子网组成，表示为：
HCPN＝{HCPN_1HCPN_2......HCPN_n}；
Step2、建立能耗模型，将能耗模型分为顶层CPN和若干个子层CPN；
Step2.1、构建顶层CPN；
顶层CPN分为构件模型、交互关系模型、开始模型、结束模型四个部分，软件中的每个构件实体对应一个构件模型，根据构件实体之间的交互关系将构件模型连接起来，并在第一个构件模型之前加上开始模型，最后一个构件模型之后加上一个结束模型；
Step2.2、构建构件模型子层CPN；
子层CPN是顶层CPN构件模型的展开视图，构件模型的子层CPN包括处理构件模型、数据构建模型和连接构件模型，自顶向下地详细建模了软件从开始执行到结束执行能耗的过程；
Step3、采用CPN Tools中的仿真工具Simulation实施模型的仿真进行耗能分析；
Step4、仿真结束后，CPN Tools提供对观测数据的统计处理，最终得到的能耗数据统计表被自动保存成HTML格式提供给用户。
本发明的有益效果是：
本发明在传统Petri网的基础上引入了层次和颜色的概念，对软件从开始执行到结束执行产生能耗的构件进行有层次的分析，并且加入颜色进行区分，有效地避免了复杂系统建模过程中出现的模型过于庞大、复杂的问题；
本发明按照软件构件层次并且加入颜色进行预测，能够更加清晰地了解软件哪个部分的能耗消耗量大，从而进行改善，降低软件的能耗。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是本发明软件能耗的顶层CPN连接图。
具体实施方式
实施例1：如图1所示，一种基于层次着色Petri网的嵌入式软件能耗预测方法，首先创建层次着色Petri网，然后对软件的能耗进行分层建模，能耗模型分为顶层CPN和若干个子层CPN，顶层CPN建模软件体系结构级能耗的过程，顶层CPN建模软件的构成要素有：构件模型、交互关系模型、开始模型、结束模型，将软件中的每个构件实体对应一个构件模型，根据构件实体之间的交互关系将构件模型连接起来，并在第一个构件模型之前加上开始模型，最后一个构件模型之后加上一个结束模型，就得到能耗模型的顶层CPN；子层CPN是顶层CPN构件模型的展开视图，子层CPN包括处理构件模型、数据构建模型和连接构件模型，自顶向下地详细建模了软件从开始执行到结束执行能耗的过程；最后采用CPN Tools工具通过模型的仿真进行能耗分析。
进一步的，所述方法的具体步骤如下：
Step1、创建层次着色Petri网；
Step1.1、设置一个基本的Petri网为五元祖：N＝(P,T,F,W,M0)，其中，
(1)P是库所有限集；
(2)T是变迁有限集；
(3)F是有向弧集，连接库所和变迁，
(4)W是弧的权函数；
(5)M0是初始标识；
其中，表示有向弧即可有库所指向变迁，也可由变迁指向库所，用图形表示Petri网时，库所有限集P用小圆圈表示，变迁有限集T用小矩形表示，有向弧集F用一条有向边表示，对p∈P，其中大写的P表示库所有限集集合，小写的p表示库所有限集集合中的元素，若M(p)＝K，则表示库所有限集P的圆圈内加上K个小黑点，初始标识为M0，随着变迁的发生，就得到新标识Mi；
Step1.2、设置一个着色Petri网CPN为一个六元组：CPN＝(P,T,F,W,M0,C)，C是颜色集，满足C{C(p),C(t)}，其中C(p)是库所颜色集，C(t)是变迁颜色集；
Step1.3、一个HCPN子网由该子网的名称Ai和一个着色Petri网CPN组成，其表达式为：HCPN_i＝{Ai，CPNi}；
Step1.4、一个完整的HCPN模型由一组HCPN子网组成，表示为：
HCPN＝{HCPN_1HCPN_2......HCPN_n}；
Step2、建立能耗模型，将能耗模型分为顶层CPN和若干个子层CPN；
Step2.1、构建顶层CPN；
顶层CPN分为构件模型、交互关系模型、开始模型、结束模型四个部分，软件中的每个构件实体对应一个构件模型，根据构件实体之间的交互关系将构件模型连接起来，并在第一个构件模型之前加上开始模型，最后一个构件模型之后加上一个结束模型；
Step2.2、构建构件模型子层CPN；
子层CPN是顶层CPN构件模型的展开视图，构件模型的子层CPN包括处理构件模型、数据构建模型和连接构件模型，自顶向下地详细建模了软件从开始执行到结束执行能耗的过程；
Step3、采用CPN Tools中的仿真工具Simulation实施模型的仿真进行耗能分析；
Step4、仿真结束后，CPN Tools提供对观测数据的统计处理，最终得到的能耗数据统计表被自动保存成HTML格式提供给用户。
实施例2：如图1-2所示，一种基于层次着色Petri网的嵌入式软件能耗预测方法，本实施例与实施例1相同，其中其顶层CPN模型中开始模型Start用来构建软件能耗过程的开始，经过变迁changes进入交互模型Interaction，再经过变迁到达构件模型Component，构件模型Component用来构建软件中的构件，它关联了一个名为Part构件子层CPN，该构件能耗计算完成后，构件的令牌进入变迁和交互模型，从而进入下一个构件模型，直到进入结束模型。交互模型是软件构件模型之间的关系，有顺序、选择、并发、与连接和或连接5种。结束模型用来建模软件构件处理流程的结束，当软件构件处理流程结束时，End变迁实施。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (2)

1.一种基于层次着色Petri网的嵌入式软件能耗预测方法，其特征在于：首先创建层次着色Petri网，然后对软件的能耗进行分层建模，能耗模型分为顶层CPN和若干个子层CPN，顶层CPN建模软件体系结构级能耗的过程，顶层CPN建模软件的构成要素有：构件模型、交互关系模型、开始模型、结束模型，将软件中的每个构件实体对应一个构件模型，根据构件实体之间的交互关系将构件模型连接起来，并在第一个构件模型之前加上开始模型，最后一个构件模型之后加上一个结束模型，就得到能耗模型的顶层CPN；子层CPN是顶层CPN构件模型的展开视图，子层CPN包括处理构件模型、数据构建模型和连接构件模型，自顶向下地详细建模了软件从开始执行到结束执行能耗的过程；最后采用CPN Tools工具通过模型的仿真进行能耗分析。
2.根据权利要求1所述的基于层次着色Petri网的嵌入式软件能耗预测方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：
Step1、创建层次着色Petri网；
Step1.1、设置一个基本的Petri网为五元祖：N＝(P,T,F,W,M0)，其中，
(1)P是库所有限集；
(2)T是变迁有限集；
(3)F是有向弧集，连接库所和变迁，
(4)W是弧的权函数；
(5)M0是初始标识；
其中，表示有向弧即可有库所指向变迁，也可由变迁指向库所，用图形表示Petri网时，库所有限集P用小圆圈表示，变迁有限集T用小矩形表示，有向弧集F用一条有向边表示，对p∈P，其中大写的P表示库所有限集集合，小写的p表示库所有限集集合中的元素，若M(p)＝K，则表示库所有限集P的圆圈内加上K个小黑点，初始标识为M0，随着变迁的发生，就得到新标识Mi；
Step1.2、设置一个着色Petri网CPN为一个六元组：CPN＝(P,T,F,W,M0,C)，C是颜色集，满足C{C(p),C(t)}，其中C(p)是库所颜色集，C(t)是变迁颜色集；
Step1.3、一个HCPN子网由该子网的名称Ai和一个着色Petri网CPN组成，其表达式为：HCPN_i＝{Ai，CPNi}；
Step1.4、一个完整的HCPN模型由一组HCPN子网组成，表示为：
HCPN＝{HCPN_1HCPN_2......HCPN_n}；
Step2、建立能耗模型，将能耗模型分为顶层CPN和若干个子层CPN；
Step2.1、构建顶层CPN；
顶层CPN分为构件模型、交互关系模型、开始模型、结束模型四个部分，软件中的每个构件实体对应一个构件模型，根据构件实体之间的交互关系将构件模型连接起来，并在第一个构件模型之前加上开始模型，最后一个构件模型之后加上一个结束模型；
Step2.2、构建构件模型子层CPN；
子层CPN是顶层CPN构件模型的展开视图，构件模型的子层CPN包括处理构件模型、数据构建模型和连接构件模型，自顶向下地详细建模了软件从开始执行到结束执行能耗的过程；
Step3、采用CPN Tools中的仿真工具Simulation实施模型的仿真进行耗能分析；
Step4、仿真结束后，CPN Tools提供对观测数据的统计处理，最终得到的能耗数据统计表被自动保存成HTML格式提供给用户。
CN201710853136.0A 2017-09-20 2017-09-20 一种基于层次着色Petri网的嵌入式软件能耗预测方法 Pending CN107729620A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710853136.0A CN107729620A (zh) 2017-09-20 2017-09-20 一种基于层次着色Petri网的嵌入式软件能耗预测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710853136.0A CN107729620A (zh) 2017-09-20 2017-09-20 一种基于层次着色Petri网的嵌入式软件能耗预测方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107729620A true CN107729620A (zh) 2018-02-23

Family

ID=61207264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710853136.0A Pending CN107729620A (zh) 2017-09-20 2017-09-20 一种基于层次着色Petri网的嵌入式软件能耗预测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107729620A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108681502A (zh) * 2018-05-21 2018-10-19 昆明理工大学 一种基于分层并行算法的cps软件能耗计算方法
CN110429584A (zh) * 2019-07-10 2019-11-08 唐山钢铁集团有限责任公司 一种采用Petri网建立电耗系统预测模型的方法
CN112565170A (zh) * 2020-05-29 2021-03-26 兰州理工大学 基于hcpn模型的握手协议的形式化建模方法
CN113344337A (zh) * 2021-05-13 2021-09-03 陕西师范大学 高速etc系统的建模和分析方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070061171A (ko) * 2005-12-08 2007-06-13 한국전자통신연구원 Ｂｐｅｌ4ｗｓ 프로세스를 칼라드 페트리넷으로 변환하는방법 및 그 장치
CN102073758A (zh) * 2010-12-16 2011-05-25 北京邮电大学 基于图灵机模型的增强现实装配环境系统建模方法
CN102708243A (zh) * 2012-05-09 2012-10-03 天津理工大学 基于分层有色Petri网(HCPN)的炼铁系统物流能耗模型的建模方法
CN104298843A (zh) * 2014-05-22 2015-01-21 北京航空航天大学 一种基于着色随机Petri网的复杂机构动态级联可靠性建模方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070061171A (ko) * 2005-12-08 2007-06-13 한국전자통신연구원 Ｂｐｅｌ4ｗｓ 프로세스를 칼라드 페트리넷으로 변환하는방법 및 그 장치
CN102073758A (zh) * 2010-12-16 2011-05-25 北京邮电大学 基于图灵机模型的增强现实装配环境系统建模方法
CN102708243A (zh) * 2012-05-09 2012-10-03 天津理工大学 基于分层有色Petri网(HCPN)的炼铁系统物流能耗模型的建模方法
CN104298843A (zh) * 2014-05-22 2015-01-21 北京航空航天大学 一种基于着色随机Petri网的复杂机构动态级联可靠性建模方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
严金凤: "基于层次时间着色Petri网的飞机总装脉动生产线建模仿真及其应用", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库（工程科技2辑）》 *
张晶等: "基于时间Petri网的嵌入式系统构件建模与能耗分析", 《计算机工程》 *
徐倩等: "基于层次着色Petri 网的网构软件性能建模与仿真分析方法", 《小型微型计算机系统》 *
李凤英: "Petri网的符号分析技术及其应用研究", 《中国博士学位论文全文数据库（信息科技辑）》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108681502A (zh) * 2018-05-21 2018-10-19 昆明理工大学 一种基于分层并行算法的cps软件能耗计算方法
CN108681502B (zh) * 2018-05-21 2021-05-14 昆明理工大学 一种基于分层并行算法的cps软件能耗计算方法
CN110429584A (zh) * 2019-07-10 2019-11-08 唐山钢铁集团有限责任公司 一种采用Petri网建立电耗系统预测模型的方法
CN112565170A (zh) * 2020-05-29 2021-03-26 兰州理工大学 基于hcpn模型的握手协议的形式化建模方法
CN113344337A (zh) * 2021-05-13 2021-09-03 陕西师范大学 高速etc系统的建模和分析方法
CN113344337B (zh) * 2021-05-13 2023-06-20 陕西师范大学 高速etc系统的建模和分析方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107729620A (zh) 一种基于层次着色Petri网的嵌入式软件能耗预测方法
CN107516895B (zh) 配电网快速仿真方法、装置、存储介质及其计算机设备
CN103353902B (zh) 一种电力系统二次设备仿真模型构建方法
CN101630380A (zh) 基于多种群进化机制的作业车间调度方法
CN102403718A (zh) 基于Arcgis的电网拓扑关系生成方法
CN108762221A (zh) 含有不可控事件的自动制造系统的无死锁控制方法
CN107526682A (zh) 测试机器人的ai行为树的生成方法、装置及设备
CN105843991B (zh) 模型级hla仿真成员组合系统及方法
CN110110402A (zh) 基于二叉决策图的资源分配系统可达状态的快速求解方法
CN106408171A (zh) 一种启发式的双代号网络图自动绘制方法
CN108875167A (zh) 一种基于bim技术的施工现场三维布置优化方法
CN113626911A (zh) 基于第一主应力矢量分布的混凝土3d打印路径优化方法
CN109785427A (zh) 利用二维图快速进行三维建模的方法
CN109920036A (zh) 一种基于bim技术的弧形钢结构施工方法
CN103677811B (zh) 一种航天器研制流程设计系统及方法
CN107145958A (zh) 一种基于改进粒子群算法的市政排水管网智能化排水调度方法
CN108170970A (zh) 一种基于VAOne的快速建立整车统计能量模型的方法
CN1877585B (zh) 自动设计和调整工程图形系统及其建立方法及其使用方法
CN105373846A (zh) 基于分级策略的油气集输管网拓扑结构智能优化方法
CN107679332A (zh) 基于Tekla平台的输电铁塔BIM模型构建方法
CN108304636A (zh) Bim族的参数化系统
CN108491192A (zh) 一种用于软件的开发方法
CN107862166A (zh) 一种智能的仿真实验设计系统及设计方法
CN109710314B (zh) 一种基于图结构分布式并行模式构建图的方法
Che Bim-based artificial engineering integration method for building engineering database

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180223

RJ01 Rejection of invention patent application after publication