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.

1. Получить вариант задания у преподавателя на построение СП-модели N.

2. 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.

3. Учесть заданные ограничивающие условия (база знаний), накладываемые на связи переходов. Выполнить операцию синтеза исходной СП-модели N_1.

4. 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.

5. Построить программу синтеза заданной СП-модели.

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

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

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

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

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

11. Сделать выводы по работе.

12. 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:

1. 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 NP_R

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.