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»

Практическая работа № 3

По дисциплине «Интеллектуальные системы»

По теме «Синтез параллельных многопроцессорных вычислительных структур»

Вариант 1

Выполнил:

Проверил:

Доктор технических наук, профессор

Кулагин В.П.

Москва, 2026

Содержание

Цель работы 3

Постановка задачи 3

Условие задачи 5

Выполнение 5

Анализ базовой СП-модели 5

Декомпозиция исходной структуры 5

Построение примитивной системы 7

Построение тензора преобразования 9

Проектирование структур матричных процессов 13

Программа синтеза для заданной по варианту СП-модели 30

t1=t11+t21+t31 32

t3=t13+t23+t33 32

c2= c1_2+c2_2+с3_2 32

Вывод 43

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 исходной характеристиками.

Задача состоит в том, чтобы найти эти модели, рассмотреть методы, позволяющие их синтезировать.

1. Выполнить цикл работ по анализу базовой СП-модели N1, включающих:

   1. Декомпозицию исходной структуры на линейные и линейно-циклические фрагменты;

   2. Построение примитивной системы;

   3. Построение тензора преобразования.

2. Учесть заданные ограничивающие условия (база знаний), накладываемые на связи переходов. Выполнить операцию синтеза исходной СП-модели N1.

3. 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.

4. Построить программу синтеза заданной СП-модели.

5. Построить матричное описание СП-модели по полученной программе синтеза в системе координат примитивной системы.

6. Выразить построенную СП-модель в исходной системе координат.

7. Провести моделирование построенной СП-модели с помощью программного комплекса GPTN.

8. Построить таблицы, демонстрирующие потактовую работу ПЭ построенной СП-модели.

9. Определить числовые характеристики построенной СП-модели по параметрам, согласованным с преподавателем.

10. Сделать выводы по работе.

11. Оформить отчет.

Условие задачи

Многопроцессорная структура умножения матрицы на матрицу и проекция многопроцессорной структуры по оси X.

Выполнение

Анализ базовой сп-модели Декомпозиция исходной структуры

В рамках лекций была представлена исходная СП – модель, представленная на рисунке 1.

Рисунок 1. Исходная СП-модель

На первом этапе следует декомпозировать исходную СП-модель, как показано на рисунке 2.

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.

Примитивная СП модель имеет:

Позиций: 36

Переходов: 18

Построение тензора преобразования

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 1 Тензор преобразования.