进程代数语义与边界穿越跃迁的组合解析

"这篇论文探讨了进程代数语义中的边界穿越跃迁，特别是在Statecharts框架下的层次状态机（HSM）应用。Statecharts是一种扩展有限状态机的形式化语言，用于描述具有层次、并发和优先级的反应式系统。文章旨在为HSM建立一个能够处理边界穿越转换的组合语义，以支持对Statecharts完整语言的理论基础。" 在传统的状态机模型中，状态之间的转换通常是结构化的，不允许转换直接跨越状态边界。然而，实际的系统建模经常需要处理参数化开始状态和条件退出状态，这就需要用到边界穿越跃迁。作者通过引入进程代数来描述HSMs，这是一种形式化方法，可以精确地表示和分析复杂的系统行为。 论文的技术发展包括以下几个方面： 1. **进程代数的HSMs**：构建了一个配备操作语义的进程代数模型，它能够捕捉HSMs的状态转换，包括边界穿越跃迁。 2. **参数化和互模拟**：定义了一个同余的代数，用于处理HSMs中的参数化和系统间的互模拟关系，这是形式验证中的关键概念。 3. **语法导向的翻译**：提出了将HSMs转化为进程代数的翻译过程，允许在不同的形式化框架之间进行转换。 4. **代数方程式的公理化**：通过建立代数方程式系统，为这种转换提供了理论基础，有助于理解和验证HSMs的行为。 作者的研究受到了军队研究办公室和国家科学基金会的资助，并与Statecharts的其他方言，如ROOM、STATEMATE、Stateflow和UML等商业设计工具进行了对比。Statecharts的成功在于其直观性，但其理论基础相对薄弱，尤其是在处理边界穿越转换时。这篇论文的工作旨在填补这一理论空白，提供一种综合的理论框架，使Statecharts的建模能力得到更深入的理解和支持。 通过这些技术，论文的目标是为Statecharts提供一个全面的组合语义，无需依赖边界穿越转换，从而覆盖Statecharts语言的大部分特性。这将为形式化方法和工具的开发提供坚实的基础，帮助软件工程师更有效地分析和验证复杂的实时和嵌入式系统。