エンベデッドシステムスペシャリスト 2024年午前2 問17

問題文

並列に生起する事象の間の同期を表現することが可能な、ソフトウェアの要求モデルはどれか。

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ア：E-Rモデル

イ：データフローモデル

ウ：ペトリネットモデル（正解）

エ：有限状態機械モデル

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並行して進む事象の関係や、それらがそろったときに次の事象へ進む「同期」を表現できるのは、ウのペトリネットモデルです。

ペトリネットでは、状態や条件を「プレース」、事象や動作を「トランジション」、事象の発生状況を「トークン」で表します。複数のプレースからトークンがそろうとトランジションが発火する、といった形で、並行する事象の同期を表現できます。

ア：E-Rモデル
実体（Entity）と実体間の関連（Relationship）を表すモデルです。データベースの概念設計などに使われ、並行事象の同期を表現するものではありません。
イ：データフローモデル
データの入力、処理、出力や、データの流れを表すモデルです。処理の流れは示せますが、並行する事象の同期を表すことが主目的ではありません。
ウ：ペトリネットモデル
プレース、トランジション、トークンを用いて、並行する事象や同期を表現できます。設問の条件に合致します。
エ：有限状態機械モデル
システムが取り得る状態と、状態を変化させる遷移を表すモデルです。基本的には一つの状態遷移の流れを表すもので、並行事象の同期にはペトリネットのほうが適しています。

データの流れと事象の並行性を混同する
データフローモデルは、主にデータがどこからどこへ流れるかを表します。並行する事象がそろってから次へ進む、といった同期の表現とは区別しましょう。
有限状態機械も状態を表すため、並行処理に適すると考える
有限状態機械は状態と遷移を表すモデルです。複数の事象の並行や合流を明示する用途では、ペトリネットが代表的です。
「ペトリネットはネットワーク構成図」と誤解する
ペトリネットの「ネット」は、通信ネットワークではなく、プレースとトランジションを結んだモデルの構造を指します。

ペトリネットでは、トランジションに必要な入力側のプレースにトークンがそろうと、そのトランジションが発火できます。たとえば「二つの作業が両方完了したら次の工程を開始する」という条件を、複数の入力側からトークンが集まる形で表せます。

この性質から、並行処理の同期だけでなく、業務プロセスや通信プロトコルなどの分析にも利用されます。

Q. ペトリネットの「トークン」は何を表しますか？
A. プレース上のトークンは、その場所に対応する条件が満たされていることや、処理がその段階にあることを表します。

Q. ペトリネットは並行処理だけを表すモデルですか？
A. いいえ。状態の変化や事象の進行も表現できます。特に、並行性や同期を明示できる点が特徴です。

Q. 有限状態機械との使い分けは何ですか？
A. 状態と遷移を中心に表す場合は有限状態機械、複数の事象の並行や同期を表したい場合はペトリネットが適しています。

関連キーワード: ペトリネット、プレース、トランジション、トークン、並行処理、同期、有限状態機械

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