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基于上下文定界的递归队列并发程序可达性分析
  • ISSN号:0254-4164
  • 期刊名称:计算机学报
  • 时间:0
  • 页码:-
  • 分类:TP311[自动化与计算机技术—计算机软件与理论;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]桂林电子科技大学广西可信软件重点实验室,广西桂林541004, [2]武汉大学软件工程国家重点实验室,武汉430072, [3]中国科学院信息工程研究所,北京100093
  • 相关基金:本课题得到国家自然科学基金(61063002,61100186,61262008)、中国博士后基金(20090450211)、广西自然科学基金(201IGXNSFA018164,2011GXNSFA018166,2012GXNSFAA053220)、武汉大学软件工程国家重点实验室开放基金(SKLSE2010-08-06)、广西教育厅重点项目、广西高等学校高水平创新团队及卓越学者计划资助.
  • 相关项目:基于抽象和符号技术的并发软件验证研究
中文摘要:

基于无界FIFO消息队列的通信框架作为一种通用的并发系统模型,常用于事件驱动的并发程序或分布式程序建模.然而当模型包含递归过程调用时,即使仅考虑执行有限次上下文切换,其可达性问题仍是不可判定的.假定进程的消息队列约束为良序,即仅当进程的局部栈为空时才能从队列中读取消息,则其在上下文切换定界上的可达性为可判定.文中以基于队列通信的递归并发程序为对象,研究其可达性问题.首先构造能模拟递归队列并发程序执行的多栈下推系统,并提出转换方法;然后给出一种基于多栈下推系统的上下文切换定界可达算法,算法使用标准Post’操作描述下推系统的迭代,基于良序排队控制进程对队列的出队操作,穷尽地计算k次上下文切换之内的正向可达格局,并证明了构造多栈下推系统方法和上下文切换定界可达算法的正确性;最后对目标状态集合与可达格局状态集合的交集进行判空,确定目标状态是否可达,从而较好地解决此类并发程序的可达性问题.

英文摘要:

Communication frameworks based on unbounded FIFO message queues form a commonly used model for systems such as event-driven concurrent programs and distributed programs. However, even if we only consider executions with few numbers of context switches, the reach- ability problem for these concurrent systems with recursive procedure calls is still undecidable. When imposing the well-queuing constraint on all processes that each process can only read messages from its queue in case that its local stack is empty, the context-switching bounded reachability problem becomes decidable. Firstly, a method is proposed for converting concurrent programs to multi-stack pushdown systems that are capable of simulating the execution of concurrent programs with recursive queue. Secondly, a context-switching bounded reachability algorithm is proposed for multi-stack systems, which iteratively applies standard Post" algorithm on each pushdown system, controlling dequeue operations of current processes by the well-aueuingconstrain, and then exhaustively computes the forward reachable configurations via executions with at most k context switches. The correctness of both the convertion method and context- switching bounded algorithm is shown in the paper. Finally the reachability problem for recursive queue concurrent programs is solved by checking emptiness of intersection of the target states set and the reachable configurations set.

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期刊信息
  • 《计算机学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国计算机学会 中国科学院计算技术研究所
  • 主编:孙凝晖
  • 地址:北京中关村科学院南路6号
  • 邮编:100190
  • 邮箱:cjc@ict.ac.cn
  • 电话:010-62620695
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-4164
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1826/TP
  • 邮发代号:2-833
  • 获奖情况:
  • 中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国数学评论(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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