Verifikation reaktiver Systeme - Universität Kaiserslautern

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Modellierung von synchronen Sprachen mit
Prozessersetzungssystemen
Rüdiger Grammes
Technische Universität Kaiserslautern
Zusammenfassung. Esterel ist eine synchrone Sprache zur Beschreibung
deterministischer, reaktiver Systeme. Zur Analyse der Programme
müssen diese in eine formale Beschreibungssprache überführt werden.
Eine solche Beschreibungssprache sind die Prozessersetzungssysteme. In
dieser Arbeit werden die Zusammenhänge zwischen Esterel und Prozessersetzungssystemen
untersucht. Für eine Teilmenge von Esterel wird eine
Abbildung von Programmen in diesen Formalismus definiert. Es werden
Erweiterungen für Esterel skizziert, die die volle Mächtigkeit der Beschreibungssprache
ausschöpfen.
1 Einleitung
Esterel [Ber00] ist eine synchrone Sprache zur Beschreibung deterministischer,
reaktiver Systeme. Um ein Esterel–Programm analysieren zu können, muss es
in eine formale Beschreibung überführt werden. Eine Möglichkeit ist, Esterel–
Programme mit Mealy–Automaten umzusetzen. In diesem Beitrag soll eine Umsetzung
mit einem mächtigeren Formalismus, den Prozessersetzungssystemen,
versucht werden.
Prozessersetzungssysteme (PES) [May99,Esp02] beschreiben Prozesse durch
eine Menge von Prozesstermen, sowie Ersetzungsregeln die auf Prozessterme
angewendet werden. PES erlauben sequenzielle und parallele Komposition von
Prozessen. Sie umfassen mehrere bekannte Formalismen, z.B. endliche Automaten
oder Petrinetze.
Kapitel 2 gibt eine kurze Übersicht über Prozessersetzungssysteme und ihre
Klassifizierung. In Kapitel 3 wird eine Modellierung von Esterel–Programmen
mit PES vorgestellt, die in Kapitel 4 durch die Verwendung mächtigerer PES
erweitert wird. Die Modellierung beschränkt sich dabei auf eine Teilmenge von
Esterel. Kapitel 5 skizziert Erweiterungen von Esterel, die der Sprache die Ausdrucksstärke
mächtigerer PES gibt.
2 Prozessersetzungssysteme
Für nebenläufige Systeme mit unendlichen Zustandsräumen existieren einige
Formalismen, wie z.B. Petri–Netze und Prozessalgebren. Viele dieser Formalismen
können als spezielle Unterklassen von Ersetzungssystemen auf Prozesstermen
dargestellt werden. Die allgemeinste Klasse bilden die Prozessersetzungs-