- •Индивидуальное задание
- •Выполнение
- •Построение примитивной системы
- •Проектирование структур матричных процессов
- •Программу синтеза заданной сп-модели
- •Матричное описание сп-модели по полученной программе синтеза в системе координат примитивной системы
- •Выражение построенной сп-модель в исходной системе координат
- •Моделирование построенной сп-модели с помощью программного комплекса gptn
- •Построение таблицы, демонстрирующие потактовую работу пэ построенной сп-модели
- •Определим числовые характеристики построенной сп модели:
- •Заключение
Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации
Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ»
(МТУСИ)
__________________________________________________________________
Кафедра «Математическая кибернетика и информационные технологии»
Лабораторная работа № 3
По дисциплине «Интеллектуальные системы»
По теме «Синтез параллельных многопроцессорных вычислительных структур»
Вариант 4
Выполнил:
Студент группы МБСТ0000
Иванов Иван Иванович
_________________________
Проверил:
Доктор технических наук, профессор
Кулагин Владимир Петрович
_________________________
Москва, 2025
Цель работы
Изучение методов синтеза параллельных многопроцессорных вычислительных структур с использованием аппарата сетей Петри и тензорной методологии.
Постановка задачи
Пусть имеется некоторая исходная СП-модель, выполняющая функции моделируемого объекта. Кроме данной, очевидно, существуют и другие модели, выполняющие аналогичные функции, но отличающиеся от исходных характеристик.
Задача состоит в том, чтобы найти эти модели, рассмотреть методы, позволяющие их синтезировать.
Получить вариант задания у преподавателя на построение СП-модели N.
Выполнить цикл работ по анализу базовой СП-модели N1, включающих:
Декомпозицию исходной структуры на линейные и линейно-циклические фрагменты;
Построение примитивной системы;
Построение тензора преобразования.
Учесть заданные ограничивающие условия (база знаний), накладываемые на связи переходов. Выполнить операцию синтеза исходной СП-модели N1.
Построить структурную схему многопроцессорной системы для заданного варианта. Определиться с движением входных (А, В) и генерируемых данных (С). Принять во внимание условие, что вновь поступаемые на входной регистр процессорных элементов (ПЭ) данные, стирают имеющиеся.
Построить программу синтеза заданной СП-модели.
Построить матричное описание СП-модели по полученной программе синтеза в системе координат примитивной системы.
Выразить построенную СП-модель в исходной системе координат.
Провести моделирование построенной СП-модели с помощью программного комплекса GPTN.
Построить таблицы, демонстрирующие потактовую работу ПЭ построенной СП-модели.
Определить числовые характеристики построенной СП-модели по параметрам, согласованным с преподавателем.
Сделать выводы по работе.
Оформить отчет.
Индивидуальное задание
4. |
Объединение элементов нижней горизонтальной линейки процессорной матрицы. |
Выполнение
Одним из методов достижения высокой производительности систем обработки данных реального времени является использование процессорных матриц.
Рассмотрим подход к проектированию различных конфигураций матричных процессоров, основанный на структурном анализе сетей Петри и тензорной методологии.
Умножение матриц А (3,3) на матрицу В (3,3) с получением матрицы С (3,3):
По структурной схеме построим соответствующую ей СП-модель:
Рисунок 1. Исходная СП-модель
После выполним анализ базовой СП-модели:
Произведем декомпозицию исходной структуры на линейные и линейно- циклические фрагменты и построим системы ЛБФ:
Рисунок 2. Декомпозиция исходной СП-модели
Построение примитивной системы
Для построения примитивной системы следует ввести эквивалентные позиции, чтобы размерности матриц, описывающие систему с ЛБФ и примитивную систему, совпадали.
Результат введения эквивалентных позиций представлен на рисунке 3.
Рисунок 3. Система ЛБФ с эквивалентными позициями
Следующим шагом является разделение переходов, деление головной и хвостовой позиций. Таким образом, получаем примитивную СП-модель, представленную на рисунке 4.
Рисунок 4. Примитивная система NPR
Примитивная СП модель имеет:
Позиций: 36
Переходов: 18
Тензор преобразования можно получить исходя из формулы, представленной ниже:
Где:
– это матрица инцидентности примитивной системы
– это матрица инцидентности системы ЛБФ
Таблица 1. Матрица инцидентности системы ЛБФ
№ |
|
t1 1_1 |
t2 1_1 |
t3 1_1 |
t1 2_1 |
t2 2_1 |
t3 2_1 |
t1 3_1 |
t2 3_1 |
t3 3_1 |
t1 1_2 |
t1 2_2 |
t1 3_2 |
t2 1_2 |
t2 2_2 |
t2 3_2 |
t3 1_2 |
t3 2_2 |
t3 3_2 |
µ0 |
1 |
b1_1 |
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
b''1_2 |
1 |
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
b'1_2 |
1 |
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
b''1_3 |
|
1 |
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
b'1_3 |
|
1 |
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
b1_4 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
b2_1 |
|
|
|
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
8 |
b''2_2 |
|
|
|
1 |
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
b'2_2 |
|
|
|
1 |
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
b''2_3 |
|
|
|
|
1 |
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
b'2_3 |
|
|
|
|
1 |
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
b2_4 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
b3_1 |
|
|
|
|
|
|
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
14 |
b''3_2 |
|
|
|
|
|
|
1 |
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
b'3_2 |
|
|
|
|
|
|
1 |
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
b''3_3 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17 |
b'3_3 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 |
b3_4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
19 |
c1_1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
20 |
c''1_2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
21 |
c'1_2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
22 |
c''1_3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
23 |
c'1_3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
24 |
c1_4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
25 |
c2_1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-1 |
|
|
|
|
|
1 |
26 |
c''2_2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
-1 |
|
|
|
|
|
27 |
c'2_2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
-1 |
|
|
|
|
|
28 |
c''2_3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
-1 |
|
|
|
|
29 |
c'2_3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
-1 |
|
|
|
|
30 |
c2_4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
31 |
c3_1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-1 |
|
|
1 |
32 |
c''3_2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
-1 |
|
|
33 |
c'3_2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
-1 |
|
|
34 |
c''3_3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
-1 |
|
35 |
c'3_3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
-1 |
|
36 |
c3_4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
Таблица 2. Матрица инцидентности примитивной системы
№ |
|
t1 1_1 |
t2 1_1 |
t3 1_1 |
t1 2_1 |
t2 2_1 |
t3 2_1 |
t1 3_1 |
t2 3_1 |
t3 3_1 |
t1 1_2 |
t1 2_2 |
t1 3_2 |
t2 1_2 |
t2 2_2 |
t2 3_2 |
t3 1_2 |
t3 2_2 |
t3 3_2 |
µ0 |
1 |
b1_1 |
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
b''1_2 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
b'1_2 |
|
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
b''1_3 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
b'1_3 |
|
|
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
b1_4 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
b2_1 |
|
|
|
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
8 |
b''2_2 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
b'2_2 |
|
|
|
|
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
b''2_3 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
b'2_3 |
|
|
|
|
|
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
b2_4 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
b3_1 |
|
|
|
|
|
|
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
14 |
b''3_2 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
b'3_2 |
|
|
|
|
|
|
|
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
b''3_3 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17 |
b'3_3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 |
b3_4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
19 |
c1_1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
20 |
c''1_2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
21 |
c'1_2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
22 |
c''1_3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
23 |
c'1_3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
24 |
c1_4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
25 |
c2_1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-1 |
|
|
|
|
|
1 |
26 |
c''2_2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
27 |
c'2_2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-1 |
|
|
|
|
|
28 |
c''2_3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
29 |
c'2_3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-1 |
|
|
|
|
30 |
c2_4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
31 |
c3_1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-1 |
|
|
1 |
32 |
c''3_2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
33 |
c'3_2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-1 |
|
|
34 |
c''3_3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
35 |
c'3_3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-1 |
|
36 |
c3_4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
На основании формулы находим тензор преобразования, который представлен на рисунке 4.
Рисунок 4 - Тензор преобразования.