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APLA语言并发机制的研究

作　者: 钟旭
导　师: 万剑怡
学　校: 江西师范大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 并发系统 并发编程模型 同步 过程调用 构件
分类号: TP312
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 9次
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内容摘要


随着计算机硬件技术与网络通信技术的快速发展,以并发性为特征的并发系统越来越显示其重要性,并已成为当前计算机软件开发的主流方向。然而由于并发系统本身所具有的复杂性,使得其开发过程难度大、效率低和周期长,很难被程序员掌握,而且开发出的软件很难避免和发现所隐含的错误和缺陷,这些问题已经成了并发系统在实际应用中的绊脚石。如何快速地获得一个正确性的并发程序,已经引起了越来越多的研究人员投身于该项研究中。传统的编程模型和编程语言,它们在表达能力或安全性方面存在着一些不足。本文紧扣这些方面,分析了当前并发编程的研究现状及其存在的问题,并结合所研项目展开了具体研究,主要针对以下几个方面进行了研究和探讨。本文首先分析了当前并发系统的重要性,阐述了PAR方法在顺序编程领域的所取得的重大成功,然而在描述并发系统上还存在不足。本文考虑在PAR方法中加入并发机制,主要是在抽象的APLA语言层上加入并发机制,使其能描述并发问题。虽然目前有许多编程语言提供对并发的支持,但大部分却对并发程序的正确性支持不够,很难保证并发程序的正确性。基于此,本文使用形式化的开发方法,完善了PAR方法的并发编程模型,在APLA语言中增加了新的语言成份,得到扩充后的APLA+语言。通过增加的语言符号,能较好的描述并发问题,并且不会出现传统并发编程中出现的等待、同步等问题。本文完整地给出了APLA+语言相关部分的语法与语义描述及相应并发编程模型通信方式---过程调用方式。针对并发程序的正确性问题,本文给出了使用seuss时序逻辑来验证APLA+并发程序的正确性性质(安全性和活性)。对于APLA+程序的安全性和活性性质,直接从APLA+程序组成的构件中推导出整个程序的性质。本文的研究表明,使用PAR方法设计一个正确性的并发程序是可行的,给出的APLA+具有严格的理论基础,能够直观准确的表达并发问题,解决现有并发程序开发难等问题,并对提高并行和并发软件的开发效率具有重要意义。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章 绪论  9-12
  1.1 研究背景和意义  9-10
  1.2 本文研究内容  10-11
  1.3 论文的主要贡献  11
  1.4 论文的组织和内容安排  11-12
第二章 形式化与PAR方法  12-21
  2.1 形式化方法  12-16
    2.1.1 形式化方法概述  12-13
    2.1.2 形式化方法的主要研究内容  13-15
    2.1.3 形式化方法的分类  15-16
  2.2 程序变换  16-17
  2.3 抽象数据类型  17-18
  2.4 PAR 方法与PAR 平台  18-20
    2.4.1 PAR 方法概述  18
    2.4.2 PAR 方法的关键技术  18-20
    2.4.3 PAR 方法的程序开发步骤  20
  2.5 本章 小结  20-21
第三章 并发机制  21-30
  3.1 并发介绍  21-22
  3.2 并发与并行的联系与区别  22-23
  3.3 并发编程模型  23-24
  3.4 提供并发性的三种方式  24-25
  3.5 并发语言研究的主要内容  25-28
    3.5.1 语言并发性的表示  25-26
    3.5.2 通信与同步  26-27
    3.5.3 死锁的预防和检测  27-28
    3.5.4 并发执行的不确定性  28
  3.6 本章 小结  28-30
第四章 APLA 语言的并发机制  30-45
  4.1 引言  30-31
  4.2 PAR 方法并发编程模型  31-33
  4.3 APLA 语言的并发机制扩充  33-38
    4.3.1 APLA 语言符号的扩充  33-36
    4.3.2 APLA+语言的语法表示  36-38
  4.4 partial 与total 的操作语义  38-39
  4.5 APLA+语言中的并发性表示  39-40
  4.6 APLA+语言的通信与同步  40-41
  4.7 APLA+程序开发实例  41-43
  4.8 本章 小结  43-45
第五章 APLA+程序的安全性和活性  45-53
  5.1 APLA+程序的安全性  45-49
    5.1.1 co 算子  46-47
    5.1.2 安全性的描述  47-48
    5.1.3 APLA+程序安全性推导  48-49
  5.2 APLA+程序的活性  49-51
    5.2.1 lead-to 算子  49-50
    5.2.2 活性性质的描述与推导  50-51
  5.3 死锁、饥饿和活锁  51-52
  5.4 程序的性质与断言区别  52
  5.5 本章 小结  52-53
第六章 结论与展望  53-62
  6.1 相关工作比较  53-54
  6.2 本文工作总结  54-55
  6.3 进一步工作  55-62
参考文献  62-65
致谢  65-66
申请学位期间研究成果及发表的学术论文  66

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机软件 > 程序语言、算法语言
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