[发明专利]基于算术表达式的MSVL柱面计算方法和系统

摘要

本发明公开了一种基于时序逻辑语言MSVL的柱面计算方法和系统，属计算机系统形式化建模与验证技术领域，本发明定义了多核并行程序语法和语义，描述一个或多个进程并发执行，构造柱面计算模型。将基本时序区间表达式扩展到算术表达式和时序表达式，描述能力增强，对进程控制更加准确；本发明对进程的解释包括对于进程执行体的解释和对于时序区间表达式的解释，进程的时序区间表达式控制进程执行体的执行效果持续的时序区间粒度；利用MSVL并行投影方法参与多个进程的并行解释，控制各个并行程序在各进程一次解释结束状态点上通信。本发明不仅能够描述共享对象，也能够以便捷可控的方式编写多核并行程序，对其进行仿真，建模和验证。

主权项

一种基于算术表达式的MSVL柱面计算方法，对MSVL程序进程模块进行仿真，建模和验证，其特征在于：定义多核并行程序语法，基于该多核并行程序语法声明一个多核并行程序，在该程序中不同的进程在各自的时序区间上执行，该执行是由进程的时序区间表达式控制的，进程的时序区间和主时间区间并行，各个进程的时序区间并行地围绕主时间区间形成一个圆柱面状模型；基于算术表达式的MSVL柱面计算流程包括有：步骤1、定义多核并行程序语法，一个多核并行程序或由一个进程，即单进程组成，或由多个并行的进程组成，即由多个单进程并行组成；多核并行程序的语法定义为：CCM::＝Single_Progress|CCM1|||CCM2其中，CCM为多核并行程序，|||是连接不同并行进程的关键字，Single_Progress为单个进程，CCM1和CCM2为相互并行的两个多核并行程序；一个进程包括进程执行体和进程时序区间表达式两部分，单进程的语法定义为：Single_Progress::＝φovl其中，φ定义了进程的执行体，l为控制进程执行体φ执行的时序区间表达式，ov为连接进程执行体和时序区间表达式的关键字；多个并行进程的语法定义为CCM1|||CCM2，至少包括两个并行的单进程；声明一个多核并行程序，并构造柱面计算模型，即形式化模型，执行步骤2；步骤2、对合法的多核并行程序进行判断，如果该多核并行程序由一个进程组成，执行步骤3；如果该多核并行程序的是由多个进程并行组成，执行步骤4；步骤3、对于单进程构成的并行多核程序进行解释，调用步骤5对单进程进行一次解释，完成对单进程一次解释之后，判断新进程的执行体是否为空，如果新进程的执行体不为空，判断新进程的时序区间表达式是否为空，如果新进程的时序区间表达式不为空，为新进程构造新的柱面计算模型，继续执行步骤3；如果时序区间表达式 为空，将新进程执行体中的语句作为普通MSVL程序进行执行，删除新进程，一个单进程完整的解释过程完成，然后执行步骤7；如果进程的执行体为空，删除新进程，一个单进程完整的解释过程完成，执行步骤7；步骤4、对柱面计算模型的多个并行进程进行解释，利用MSVL中的并行投影方法，控制多个并行的进程在各自的时序区间上并发执行，对于由多个进程构成的多核并行程序，分别对每一个单进程进行一次解释，单进程的一次解释均执行步骤5，当所有的进程都完成一次解释后，才能继续，判断是否所有新进程的执行体均为空，如果所有新进程的执行体都为空，删除所有新进程，执行步骤7；如果存在进程的执行体不为空，首先删除执行体为空的进程，然后对于执行体不为空且时序区间表达式为空的新进程，将其执行体中的语句作为普通MSVL程序进行执行，删除新进程，为执行体不为空且时序区间表达式不为空的新进程构造柱面计算模型，返回执行步骤2；步骤5、对多核并行程序的单个进程进行一次解释，使进程的执行体在自己的时序区间状态上执行，首先对单进程的结构进行判断，单进程包括有复杂结构和简单结构，如果进程是复杂结构，那么对该进程进行递归结构转换，转换为一个简单结构，然后执行步骤6；如果进程是简单结构，直接执行步骤6；步骤6、对于简单结构进程进行一次解释，使简单结构进程的执行体在自己的时序区间状态上执行，简单结构进程的一次解释过程包括：首先，对进程执行体进行解释，然后，对时序区间表达式进行解释；进程的执行体在当前状态分为当前状态程序集合和下一状态程序集合，在当前状态对执行体的解释，是指执行当前状态程序集合中的语句，执行效果反映在程序变量的更新和柱面计算模型的改变上；对时序区间表达式的解释，用以控制该执行效果持续的时序区间粒度；然后，将下一状态程序集合中的语句作为新进程的执行体，将解释后的时序区间表达式作为新进程的时序区间表达式，构造一个新的进程来取代现有进程，同时改变时序状态，从当前时序状态跳转到下一时序状态，在发生跳转的这些状态点上，主时间区间上的时序状态点投影到进程的时序区间上，进程在该时序状态点上与主时间区间完成通信，完成简单结构进程的一次解释，也完成对单进程的一次解释，步骤6结束；步骤7、整个计算流程结束。