欢迎来到 "定量形式建模和最坏情况性能分析",这是一门激发智慧的课程,旨在磨练您在理论计算机科学领域的抽象思维能力。 本课程邀请您深入了解令牌生产和消耗的世界,这是系统行为的基础方法。通过前缀顺序和计数函数,掌握将这些概念数学形式化的艺术。动手实践 Petri 网,探索时序的细微差别,深入了解代币系统调度的复杂性。您甚至还将学会在单速率数据流图上进行最坏情况下的性能分析,检查吞吐量、延迟和缓冲等关键指标。 为什么将重点放在小型示例上,而不是工业规模的系统上?这里有两个目的:首先,我们努力培养你对建模和性能进行抽象和数学思考的能力--这是应对该领域未来挑战的重要技能。其次,虽然数据流技术确实适用于工业领域,但本课程是一门重要的入门课程,侧重于单速率数据流,这是高级数据流技术的基石。 还有一个额外的收获:本课程是备受推崇的嵌入式系统定量评估(QEES)课程的一部分,该课程由 EIT 数字大学和荷兰 3TU 联盟主办。虽然 QEES 的考试更为高级,但本课程完美地反映了其最初的三周内容,为您提供强大的在线学术体验。 准备好锐化您的抽象思维并深入探索形式建模的迷人世界了吗?现在就报名,确保您的名额。
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该课程共有5个模块
本课程是嵌入式系统混合硕士课程的一部分。
涵盖的内容
1个视频1篇阅读材料
在本单元/周中,你们将学习绘制代币消费/生产系统模型,并以非正式的方式与他人交流你们对该模型的理解。在本模块结束时,你将能够绘制自己的模型,并用一般术语解释你对模型的理解。此外,您还将了解消费/生产系统的标准 Petri 网解释,并能指出 Petri 网模型中的特殊模式。最后,你将能够把消费/生产模型细化为一个包含足够信息的模型,以便进行最坏情况下的性能分析。所有这些都将通过同行评议作业进行测试。
涵盖的内容
11个视频3篇阅读材料5个作业1次同伴评审
在本模块/周中,你们将真正训练自己的抽象思维能力。完成本模块后,你将学会如何将任何动态系统的行为形式化为前缀阶,以及如何将消费/生产系统的解释形式化为这种前缀阶上的计数函数。您将了解 Petri 网解释如何对这些计数函数施加某些限制,以及如何利用这些限制来证明 Petri 网解释的属性,而无需知道实际解释本身。在本模块结束时,您将通过识别形式化的正确和错误示例,练习将性能指标形式化为计数函数的逻辑属性。 已经熟悉 Petri 网理论的人可能会发现,我在本课程中介绍的前缀阶语义与他们习惯的语义略有不同。传统的 Petri 网语义通常基于标记、转换系统或执行树。执行树是前缀顺序的一个特殊例子,但一般来说,前缀顺序提供了更大的灵活性,因为它不会将用户局限于对行为的离散解释。这尤其适用于寻求理论计算机科学与嵌入式系统等应用领域之间的联系,本课程正是源于嵌入式系统,其中还必须考虑物理系统的连续行为。
涵盖的内容
14个视频5篇阅读材料5个作业
在本模块/本周中,您将学习如何利用单速率数据流图的结构,对吞吐量、延迟和缓冲等性能指标进行最坏情况分析。完成本周学习后,您将知道如何计算数据流图的最大周期平均值、如何为其构建周期性计划、如何优化该计划以进行延迟分析,以及如何确定具有反向压力的缓冲区大小,从而使最坏情况分析保持有效。如果你理解了上一模块/周的内容,本周介绍的证明将使你对这些方法的数学基础有更深入的理解。
涵盖的内容
20个视频2篇阅读材料5个作业
在最后一周,我们将按照第一单元/周的同行评议作业大纲,再讨论一个例子。这只是一个小结,综合了我们迄今为止所学到的一切,还有一些额外的阅读材料,以激发进一步探索的欲望。
涵盖的内容
1个视频5篇阅读材料
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¹ 本课程的部分作业采用 AI 评分。对于这些作业,将根据 Coursera 隐私声明使用您的数据。






