УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ СТЕПЕНИ ЗАГРУЗКИ КАНАЛОВ В СИСТЕМАХ С ДРЕВОВИДНОЙ ТОПОЛОГИЧЕСКОЙ ОРГАНИЗАЦИЕЙ ПРИ НАПРАВЛЕННОЙ ПЕРЕДАЧЕ ИНФОРМАЦИИ Российский патент 2012 года по МПК G06F17/50 

Изобретение относится к области цифровой вычислительной техники и предназначено для моделирования комбинаторных задач при проектировании вычислительных систем (ВС).

Известен элемент однородной среды, включающий блок обработки входных сигналов, блок запоминания признака конечной точки, блок выходной логики, триггер записи трасс, блок оценки текущего размещения, блок передачи информации, входы, выходы, управляющий вход, информационные входы, информационные выходы, индикаторный выход (а.с. СССР №1291957, кл. G06F 7/00, опубл. 23.02.87, БИ №7).

Недостатком указанного элемента является узкая область применения, обусловленная ограниченным числом критериев оценки степени оптимальности размещения.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности является устройство для формирования субоптимального размещения и его оценки, содержащая блок формирования перестановок, блок постоянной памяти, коммутатор, арифметико-логическое устройство (АЛУ), блок запоминания лучшего варианта, введены дешифратор выбора дуги, реверсивный счетчик ячеек, блок оперативной памяти, счетчик топологии, первый и второй счетчики расстояний, умножитель, сумматор, регистр минимальной длины связей, первый элемент сравнения, вычитатель, триггер начала счета, триггер режима, триггер задания топологии, регистр длины связей, второй элемент сравнения, счетчик дуг, дешифратор блокировки дуги, регистр номера дуги, регистр минимального веса, группа элементов И, первый и второй элементы И, второй блок элементов ИЛИ, третий элемент И, первый и второй одновибраторы, первый, второй и третий элементы задержки, два регистра сдвига, элемент ИЛИ и группу элементов ИЛИ, электронную модель графа (ЭМГ) содержащую m электронных моделей дуги, причем l-я электронная модель дуги (l=1, 2,…, m), содержит триггер блокировки дуги, регистр веса дуги, регистр блокировки дуги, первый элемент И, второй элемент И, элемент ИЛИ (Патент РФ №2193796, кл. G06F 17/10, 7/38, опубл. 27.11.2002, БИ №33).

Недостатком указанного устройства является узкая область применения, обусловленная отсутствием средств для оценки степени загрузки каналов в системах с древовидной топологической организацией (ДС) при направленной передаче информации.

Технической задачей изобретения является расширение области применения устройства за счет введения средств для оценки степени загрузки каналов в системах с древовидной топологической организацией при направленной передаче информации.

Техническая задача решается тем, что в устройство для оценки степени загрузки каналов в системах с древовидной топологической организацией при направленной передаче информации (фиг.1), содержащее первый регистр сдвига, второй регистр сдвига, блок формирования перестановок (БФП), блок постоянной памяти, блок запоминания лучшего варианта (БЗЛВ), коммутатор, АЛУ, дешифратор выбора дуги, реверсивный счетчик ячеек, блок оперативной памяти, счетчик топологии, первый и второй счетчики расстояний, умножитель, сумматор, регистр минимальной длины связей, первый элемент сравнения, вычитатель, триггер начала счета, триггер режима, триггер задания топологии, регистр длины связей, второй элемент сравнения, счетчик дуг, дешифратор блокировки дуги, регистр номера дуги, регистр минимального веса, электронную модель графа, группу с 1-го по n-й элементов ИЛИ, группу 1-го по m-й элементов И, первый и второй элементы И, второй блок элементов ИЛИ, третий элемент И, первый и второй одновибраторы, первый, второй и третий элементы задержки, первый блок элементов ИЛИ, причем выходы БФП соединены с соответствующими входами блока постоянной памяти и соответствующими входами БЗЛВ, сигнализирующий выход БФП соединен с установочным входом триггера начала счета, выходы блока постоянной памяти соединены с соответствующими входами коммутатора, выход которого соединен с входом АЛУ, выход которого соединен с информационным входом БЗЛВ, а выход БЗЛВ соединен с первым информационным входом АЛУ, выход переполнения регистра сдвига соединен с входом регистра сдвига, выходы первого и второго регистров сдвига с первого по n-й подключены к первым и вторым входам элементов ИЛИ 1-го по n-й соответственно, выход переполнения регистра сдвига соединен с управляющим входом АЛУ и с управляющим входом БФП, тактовый вход устройства соединен с входом регистра сдвига, с тактовым входом БФП и с первыми входами первого и второго элементов И, выход счетчика дуг соединен с входом дешифратора выбора дуги и входом данных регистра номера дуги, выход блока элементов ИЛИ подключен к первому входу элемента сравнения и к входу данных регистра минимального веса, выход регистра минимального веса соединен с вторым входом элемента сравнения и с входом данных блока оперативной памяти, выход элемента задержки соединен с входом установки регистра минимального веса и с входом установки регистра номера дуги, выход третьего элемента И соединен с синхровходом регистра минимального веса и с синхровходом регистра номера дуги, выход регистра номера дуги соединен с информационным входом дешифратора блокировки дуги, выход переполнения счетчика дуг соединен с разрешающим входом дешифратора блокировки дуги, а также с входом элемента задержки, первым счетным входом реверсивного счетчика ячеек и входом записи блока оперативной памяти, выход первого элемента И соединен со счетным входом счетчика дуг и со входом элемента задержки, выход которого соединен со вторым входом третьего элемента И, первый вход которого соединен с выходом элемента сравнения, второй вход первого элемента И соединен с прямым выходом триггера начала счета, который также соединен со вторым входом второго элемента И, третий вход первого элемента И соединен с инверсным выходом триггера режима, прямой выход которого соединен с третьим входом второго элемента И, выход второго элемента И соединен со вторым счетным входом реверсивного счетчика ячеек, выход которого подключен к адресному входу блока оперативной памяти, выход которого подключен к первому входу умножителя, выход счетчика расстояний подключен к второму входу умножителя, выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого подключен к выходу регистра минимальной длины связей и к второму входу вычитателя, выход сумматора подключен к входу данных регистра минимальной длины связей, выход элемента задержки подключен к синхровходу регистра минимальной длины связей, выход второго элемента И и счетный вход счетчика расстояний подключены к входу третьего элемента задержки, выход второго одновибратора подключен к синхровходу счетчика расстояний, выход переполнения которого подключен к счетным входам счетчика топологии, счетчика расстояний и к входу второго одновибратора, выход счетчика топологии подключен к входу счетчика расстояний, вход данных устройства подключен ко входу данных счетчика топологии, синхровход счетчика топологии подключен к входу установки устройства, прямой выход триггера задания топологии подключен к разрешающему входу счетчика топологии, установочный вход триггера задания топологии подключен к входу установки устройства, вход сброса триггера задания топологии подключен к входу установки устройства, выход переполнения реверсивного счетчика ячеек подключен к установочному входу триггера режима, вход сброса которого подключен к входу установки устройства, выход регистра длины связей подключен ко второму входу элемента сравнения и к первому входу вычитателя, первый вход элемента сравнения подключен к выходу АЛУ и входу данных регистра длины связей, выход одновибратора подключен к синхровходу регистра длины связей, вход сброса триггера начала счета подключен к входу установки устройства, l-й выход дешифратора выбора дуги (l=1, 2,…, m) соединен с l-м входом выбора дуги электронной модели графа, l-й выход дешифратора блокировки дуги соединен с l-м входом блокировки дуги электронной модели графа, l-й выход веса дуги электронной модели графа соединен с l-м входом блока элементов ИЛИ и l-м входом блока элементов ИЛИ, l-й выход элемента И группы элементов И с 1-го по m-й соединен с l-м управляющим входом электронной модели графа, выход блока элементов ИЛИ соединен со вторым информационным входом АЛУ, выход элемента сравнения соединен с входом первого одновибратора, выходы элементов с 1-го по n-й ИЛИ подключены к соответствующим входам элементов И 1-го по m-й, выход вычитателя соединен с выходом длины связей устройства, дополнительно введен блок оценки, содержащий дешифратор выбора канала, мультиплексор выбора канала, третий элемент сравнения, группу из m регистров хранения значения интенсивности, регистр максимального значения, регистр номера канала, триггер номера этапа, счетчик номера канала, третий элемент И, четвертый элемент И, причем вход установки соединен с S-входом триггера номера канала, R-вход которого подключен к выходу переполнения счетчика дуг, прямой выход триггера номера этапа подключен к управляющему входу дешифратора выбора канала, ко входу которого подсоединен выход счетчика дуг, выходы с первого по m-й дешифратора выбора канала соединены с соответствующими e-входами i (i=1, 2,…, m) регистров хранения значения интенсивности группы с первого по m регистров хранения значения интенсивности, соответствующие D-входы которых подключены к выходу второго блока элементов ИЛИ, выходы группы с первого по m-й регистров хранения значения интенсивности подсоединены к соответствующим входам мультиплексора выбора канала и к соответствующим выходам группы с первого по m-й выходов значений загрузки, выход мультиплексора выбора канала подключен к первому входу третьего элемента сравнения и к D-входу регистра максимального значения, второй вход третьего элемента сравнения подключен к выходу регистра максимального значения и к выходу максимального значения, выход третьего элемента сравнения соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к инверсному выходу триггера номера этапа и к первому входу четвертого элемента И, второй вход которого соединен с тактовым входом устройства, выход четвертого элемента И подсоединен к счетному входу счетчика номера канала, выход которого подключен к D-входу регистра номера канала и к управляющему входу мультиплексора выбора канала, выход третьего элемента И подключен к е-входам регистра максимального значения и номера канала, выход регистра номера канала соединен с выходом номера, выход переполнения счетчика номера канала подключен к выходу переполнения устройства.

Электронная модель графа содержит m электронных моделей дуги, причем l-я электронная модель дуги (l=1, 2,…, m) содержит триггер блокировки дуги, регистр веса дуги, регистр блокировки дуги, первый элемент И, второй элемент И, элемент ИЛИ, причем входы первого элемента И соединены с соответствующими входами задания графа устройства, выход первого элемента И соединен с синхровходом регистра веса дуги и с установочным входом триггера блокировки дуги, вход сброса которого соединен с l-м входом блокировки дуги электронной модели графа, вход данных регистра веса дуги соединен с l-м входом веса дуги устройства, первый вход элемента ИЛИ соединен с l-м управляющим входом электронной модели графа, а второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого соединен с прямым выходом триггера блокировки дуги и с разрешающим входом регистра блокировки дуги, второй вход второго элемента И соединен с l-м входом выбора дуги электронной модели графа, вход сброса регистра блокировки дуги соединен с l-м входом сброса устройства, выход регистра блокировки дуги соединен с l-м выходом веса дуги электронной модели графа, который также соединен с выходом регистра веса дуги, выход элемента ИЛИ подключен к разрешающему входу регистра веса дуги.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена функциональная схема устройства для формирования субоптимального размещения и его оценки, фиг.2 поясняет сущность использования электронной модели графа; фиг.3 иллюстрирует принцип работы блока 58 оценки; фиг.4 поясняет принцип работы предлагаемого устройства.

Общие особенности изобретения состоят в следующем.

Предлагаемое устройство может использоваться в области проектирования ВС, например, при размещении процессов (алгоритмов, задач, данных, файлов и т.п.). Устройство дополнительно позволяет осуществлять оценку степени загрузки каналов в системах с древовидной топологической организацией при направленной передаче информации.

Исходная задача (процесс, алгоритм, программа) представляется в виде ориентированного взвешенного графа G=<X,E>, вершины x_i∈Х которого соответствуют подзадачам (подалгоритмам, подпрограммам и т.п.), а дуги e_ij∈Е⊆X×X задают управляющие и/или информационные связи между подзадачами и фактически являются каналами передачи данных. Граф G может быть описан матрицей смежности W=‖w_ij‖_N×N (фиг.2), где N=n²=∣Х∣; w_ij - объем передаваемых данных между i-м и j-м процессорным модулем.

Древовидная структура (ДС) отображается однородной средой, которой ставится в соответствие топологическая модель в виде графа H=<U,V>, где U - множество модулей ДС, организованных в виде дерева (фиг.4а) ∣U∣=N=n и является количеством модулей ДС и количеством вершин графа G, V - множество межмодульных связей.

Множество модулей ДС (фиг.4а) разбивается на L подмножеств, образующих соответствующие уровни. При этом первый уровень (корневой, корень дерева) обязательно имеют одну связь с элементами (i-1)-го уровня и по k связей с элементами (i+1)-го уровня, где k - количество связей с элементами нижестоящего уровня. Корень дерева связан k связями только с элементами второго уровня, а модули L-го уровня связаны только с элементами (L-1)-го уровня. ДС может быть описана матрицей смежности W=‖w_ij‖_n×n (фиг.4б), где w_ij определяется интенсивностью взаимодействия (потока передачи данных, слов данных, кодовых слов передачи управления и т.п.) между подзадачами x_i и x_j.

Для удобства дальнейшего описания будем считать, что однородная среда содержит m×n элементов, при этом m=n (где m и n - число процессов). Функционирование однородной среды аналогично прототипу. При поступлении сигнала от внешнего устройства управления (ВУУ) происходит перестановка двух вершин графа и получение нового варианта размещения, т.е. новой матрицы смежности. Предлагаемое устройство вычисляет значения критериев оценки и выдает указанные значения ВУУ. Последнее анализирует принятые значения и либо фиксирует полученное размещение как более оптимальное, если значения критериев улучшают ранее найденные значения, либо игнорирует его.

В отличие от прототипа, в котором выполнялось размещение взвешенных графов в линейной и кольцевой топологической модели, а также оценивалась степень близости сформированного размещения к оптимальному, предлагаемое устройство дополнительно реализует оценку степени загрузки каналов в системах с древовидной топологической организацией при направленной передаче информации.

Устройство для оценки степени загрузки каналов в системах с древовидной топологической организацией при направленной передаче информации содержит первый регистр 1 сдвига, второй регистр 2 сдвига, блок 3 формирования перестановок (БФП), блок 4 постоянной памяти, блок 5 запоминания лучшего варианта (БЗЛВ), коммутатор 6, АЛУ 7, дешифратор 8 выбора дуги, реверсивный счетчик 9 ячеек, блок 10 оперативной памяти, счетчик 11 топологии, первый 12 и второй 13 счетчики расстояний, умножитель 14, сумматор 15, регистр 16 минимальной длины связей, первый элемент 17 сравнения, вычитатель 18, триггер 19 начала счета, триггер 23 режима, триггер 24 задания топологии, регистр 25 длины связей, второй элемент 26 сравнения, счетчик 27 дуг, дешифратор 28 блокировки дуги, регистр 29 номера дуги, регистр 30 минимального веса, электронную модель 31 графа, группу элементов ИЛИ 32.1-32.n, группу элементов И 33.1-33.m, первый 34 и второй 35 элементы И, второй блок элементов ИЛИ 36, третий элемент И 37, первый 41 и второй 42 одновибраторы, первый 43, второй 44 и третий 45 элементы задержки, первый блок элементов ИЛИ 46, причем выходы БФП 3 соединены с соответствующими входами блока 4 постоянной памяти и соответствующими входами БЗЛВ 5, сигнализирующий выход БФП 3 соединен с установочным входом триггера 19 начала счета, выходы блока 4 постоянной памяти соединены с соответствующими входами коммутатора 6, выход которого соединен с входом АЛУ 7, выход которого соединен с информационным входом БЗЛВ 5, а выход БЗЛВ 5 соединен с первым информационным входом АЛУ 7, выход переполнения регистра 1 сдвига соединен с входом регистра 2 сдвига, выходы регистров 1 и 2 с первого по n-й подключены к первым и вторым входам элементов ИЛИ 32.1-32.n соответственно, выход переполнения регистра 2 сдвига соединен с управляющим входом АЛУ 7 и с управляющим входом БФП 3, тактовый вход 57 устройства соединен с входом регистра 1 сдвига, с тактовым входом БФП 3 и с первыми входами элементов И 34 и 35, выход счетчика 27 дуг соединен с входом дешифратора 8 выбора дуги и входом данных регистра 29 номера дуги, выход блока элементов ИЛИ 36 подключен к первому входу элемента 17 сравнения и к входу данных регистра 30 минимального веса, выход регистра 30 минимального веса соединен с вторым входом элемента 17 сравнения и с входом данных блока 10 оперативной памяти, выход элемента 43 задержки соединен с входом установки регистра 30 минимального веса и с входом установки регистра 29 номера дуги, выход третьего элемента И 37 соединен с синхровходом регистра 30 минимального веса и с синхровходом регистра 29 номера дуги, выход регистра 29 номера дуги соединен с информационным входом дешифратора 28 блокировки дуги, выход переполнения счетчика 27 дуг соединен с разрешающим входом дешифратора 28 блокировки дуги, а также с входом элемента 43 задержки, первым счетным входом реверсивного счетчика 9 ячеек и входом записи блока 10 оперативной памяти, выход элемента И 34 соединен со счетным входом счетчика 27 дуг и со входом элемента 44 задержки, выход которого соединен со вторым входом элемента И 37, первый вход которого соединен с выходом элемента 17 сравнения, второй вход элемента И 34 соединен с прямым выходом триггера 19 начала счета, который также соединен со вторым входом элемента И 35, третий вход элемента И 34 соединен с инверсным выходом триггера 23 режима, прямой выход которого соединен с третьим входом элемента И 35, выход элемента И 35 соединен со вторым счетным входом реверсивного счетчика 9 ячеек, выход которого подключен к адресному входу блока 10 оперативной памяти, выход которого подключен к первому входу умножителя 14, выход счетчика 13 расстояний подключен к второму входу умножителя 14, выход которого подключен к первому входу сумматора 15, второй вход которого подключен к выходу регистра 16 минимальной длины связей и к второму входу вычитателя 18, выход сумматора 15 подключен к входу данных регистра 16 минимальной длины связей, выход элемента 45 задержки подключен к синхровходу регистра 16 минимальной длины связей, выход элемента И 35 и счетный вход счетчика 12 расстояний подключены к входу элемента 45 задержки, выход одновибратора 42 подключен к синхровходу счетчика 12 расстояний, выход переполнения которого подключен к счетным входам счетчика 11 топологии, счетчика 13 расстояний и к входу одновибратора 42, выход счетчика 11 топологии подключен к входу счетчика 12 расстояний, вход 51 данных устройства подключен ко входу данных счетчика 11 топологии, синхровход счетчика 11 топологии подключен к входу 52 установки устройства, прямой выход триггера 24 задания топологии подключен к разрешающему входу счетчика 11 топологии, установочный вход триггера 24 задания топологии подключен к входу 49 установки устройства, вход сброса триггера 24 задания топологии подключен к входу 50 установки устройства, выход переполнения реверсивного счетчика 9 ячеек подключен к установочному входу триггера 23 режима, вход сброса которого подключен к входу 48 установки устройства, выход регистра 25 длины связей подключен ко второму входу элемента 26 сравнения и к первому входу вычитателя 18, первый вход элемента 26 сравнения подключен к выходу АЛУ 7 и входу данных регистра 25 длины связей, выход одновибратора 41 подключен к синхровходу регистра 25 длины связей, вход сброса триггера 19 начала счета подключен к входу 47 установки устройства, 7-й выход дешифратора 8 выбора дуги (l=1, 2,…, m) соединен с l-м входом выбора дуги электронной модели 31 графа, l-й выход дешифратора 28 блокировки дуги соединен с l-м входом блокировки дуги электронной модели 31 графа, l-й выход веса дуги электронной модели 31 графа соединен с l-м входом блока элементов ИЛИ 36 и l-м входом блока элементов ИЛИ 46, выход элемента И 33.l соединен с l-м управляющим входом электронной модели 31 графа, выход блока элементов ИЛИ 46 соединен со вторым информационным входом АЛУ 7, выход элемента 26 сравнения соединен с входом одновибратора 41, выходы элементов ИЛИ 32.1-32.n подключены к соответствующим входам элементов И 33.1-33.m, выход вычитателя 18 соединен с выходом 53 длины связей устройства, а также дополнительно введенный блок 58 оценки, содержащий дешифратор 59 выбора канала, мультиплексор 60 выбора канала, третий 61 элемент сравнения, группу 62.1, 62.2,…, 62.m регистров хранения значения интенсивности, регистр 63 максимального значения, регистр 64 номера канала, триггер 65 номера этапа, счетчик 66 номера канала, третий 67 элемент И, четвертый 68 элемент И, причем вход 73 установки соединен с S-входом триггера 65 номера канала, R-вход которого подключен к выходу переполнения счетчика 27 дуг, прямой выход триггера 65 номера этапа подключен к управляющему входу дешифратора 59 выбора канала, ко входу которого подсоединен выход счетчика 27 дуг, выходы с первого по m-й дешифратора 59 выбора канала соединены с соответствующими е-входами регистров 62.i (i=1, 2,…, m) хранения значения интенсивности группы 62.1, 62.2,…, 62.m регистров хранения значения интенсивности, соответствующие D-входы которых подключены к выходу второго 36 блока элементов ИЛИ, выходы группы 62.1, 62.2,…, 62.m регистров хранения значения интенсивности подсоединены к соответствующим входам мультиплексора 60 выбора канала и к соответствующим выходам группы 71.1, 71.2,…, 71.m выходов значений загрузки, выход мультиплексора 60 выбора канала подключен к первому входу третьего 61 элемента сравнения и к D-входу регистра 63 максимального значения, второй вход третьего 61 элемента сравнения подключен к выходу регистра 63 максимального значения и к выходу 69 максимального значения, выход третьего 61 элемента сравнения соединен с первым входом третьего 67 элемента И, второй вход которого подключен к инверсному выходу триггера 65 номера этапа и к первому входу четвертого 68 элемента И, второй вход которого соединен с тактовым 57 входом устройства, выход четвертого 68 элемента И подсоединен к счетному входу счетчика 66 номера канала, выход которого подключен к D-входу регистра 64 номера канала и к управляющему входу мультиплексора 60 выбора канала, выход третьего 67 элемента И подключен к е-входам регистра 63 максимального значения и 64 номера канала, выход регистра 64 номера канала соединен с выходом 70 номера, выход переполнения счетчика 66 номера канала подключен к выходу 72 переполнения устройства.

Электронная модель 31 графа (фиг.1) содержит m электронных моделей дуги, причем электронная модель 31.l дуги (l=1, 2,…, m) содержит триггер 20.l блокировки дуги, регистр 21.l веса дуги, регистр 22.l блокировки дуги, первый элемент И 38.l, второй элемент И 39.l, элемент ИЛИ 40.l, причем входы элемента И 38.l соединены с соответствующими входами 56.у и 56.z задания графа устройства (где y и z - номера соответственно начальной и конечной вершины l-й дуги графа), выход элемента И 38.l соединен с синхровходом регистра 21.l веса дуги и с установочным входом триггера 20.l блокировки дуги, вход сброса которого соединен с l-м входом блокировки дуги модели 31, вход данных регистра 21.l веса дуги соединен с входом 54.l веса дуги устройства, первый вход элемента ИЛИ 40.l соединен с l-м управляющим входом модели 31, а второй вход элемента ИЛИ 40.l соединен с выходом элемента И 39.l, первый вход которого соединен с прямым выходом триггера 20.l блокировки дуги и с разрешающим входом регистра 22.l блокировки дуги, второй вход элемента И 39.l соединен с l-м входом выбора дуги модели 31, вход сброса регистра 22.l блокировки дуги соединен с входом 55.l сброса устройства, выход регистра 22.l блокировки дуги соединен с l-м выходом веса дуги модели 31, который также соединен с выходом регистра 21.l веса дуги, выход элемента ИЛИ 40.l подключен к разрешающему входу регистра 21.l веса дуги.

Назначение элементов и блоков устройства (фиг.1) состоит в следующем.

Первый и второй регистры 1 и 2 сдвига необходимы для реализации последовательного перебора пар вершин орграфа G.

Блок 3 формирования перестановок осуществляет перебор всех возможных размещений вершин графа G по позициям заданной топологической модели.

Блок 4 постоянной памяти хранит двоичные коды номеров позиций.

Блок 5 запоминания лучшего варианта служит для запоминания лучшего на настоящий момент варианта размещения.

Коммутатор 6 обеспечивает последовательное списывание из блока 4 кодов номеров выбираемых позиций для передачи их в АЛУ 7.

Арифметико-логическое устройство 7 необходимо для определения расстояния между позициями, в которые помещены выбранные вершины графа, и расчета длины связей L для формируемого варианта размещения. Данное устройство способно определять расстояния между позициями как для взвешенных графов, так и для невзвешенных.

Дешифратор 8 выбора дуги вместе со счетчиком 27 дуг предназначены для выбора из ЭМГ 31 дуги с номером, записанным в счетчике 27.

Реверсивный счетчик 9 ячеек служит для организации последовательного перебора адресов блока 10 оперативной памяти в прямом и обратном порядке соответственно при записи информации и ее считывании.

Блок 10 оперативной памяти служит для хранения весов w_ij дуг орграфа G в порядке возрастания их значений.

Счетчик 11 топологии необходим для подсчета и передачи счетчику 12 количества обрабатываемых элементов вектора ‖d'_k‖ с заданным значением (для кольцевой топологической модели общее число таких элементов постоянно и составляет n, для линейной это число уменьшается от n-1 для d'_k=1 до 1 для d'_k=n-1).

Первый счетчик 12 расстояний и второй счетчик 13 расстояний предназначены для организации перебора в возрастающем порядке ненулевых элементов матрицы расстояний D (таким образом на выходе счетчика 13 формируется вектор ‖d'_k‖).

Умножитель 14 необходим для умножения веса дуги из блока 10 оперативной памяти на расстояние между позициями топологической модели (элемент вектора ‖d'_k‖) из счетчика 13 расстояний.

Сумматор 15 предназначен для суммирования значений с умножителя 14 и регистра 16.

Регистр 16 минимальной длины связей хранит значение минимально возможной длины связей L^* для заданного графа.

Первый элемент 17 сравнения служит для сравнения веса текущей дуги с наименьшим на данный момент весом, записанным в регистре 30.

Вычитатель 18 служит для нахождения степени оптимальности размещения ξ по формуле (2). Значение L^* поступает с выхода регистра 16 минимальной длины связей, L поступает с выхода регистра 25 длины связей.

Триггер 19 начала счета служит для индикации перехода из режима формирования размещения в режим его оценки.

Триггер 23 режима служит для хранения признака текущей операции. Если триггер 23 установлен в ноль - это означает запись весов дуг по возрастанию в блок 10 оперативной памяти, а в единицу - нахождение минимально возможной длины L^* по формуле (1).

Триггер 24 задания топологии предназначен для задания вида топологической модели: если триггер 24 установлен в единицу - это означает выбор линейной модели, в ноль - кольцевой модели.

Регистр 25 длины связей предназначен для хранения значения длины связей L для наилучшего варианта размещения, сохраненного в БЗЛВ 5.

Второй элемент 26 сравнения предназначен для сравнения значения длины связей L лучшего на данный момент варианта размещения из регистра 25 с текущей длиной связи.

Дешифратор 28 блокировки дуги предназначен для выбора дуги, которую необходимо заблокировать в текущем цикле работы устройства.

Регистр 29 номера дуги служит для хранения номера дуги с минимальным весом, выбранной в текущем цикле работы устройства.

Регистр 30 минимального веса необходим для хранения значения минимального на данный момент веса дуги.

Группа элементов ИЛИ 32.1-32.n необходима для объединения соответствующих сигналов с регистров 1 и 2.

Группа элементов И 33.1-33.m предназначена для выбора соответствующих дуг графа G по сигналам с элементов ИЛИ 32.1-32.n.

Первый и второй элементы И 34 и 35 необходимы для блокировки передачи импульсов с тактового входа 57 устройства на элементы и блоки, обеспечивающие упорядочение весов дуг графа в блоке 10 и подсчет значения длины связей L^* соответственно.

Второй блок элементов ИЛИ 36 необходим для подключения веса текущей дуги к элементу 17 сравнения и регистру 30.

Третий элемент И 37 предназначен для блокировки прохождения импульсов на входы синхронизации регистров 29 и 30.

Электронная модель 31 графа служит для моделирования топологии графа G, представляющего размещаемый объект.

Первый и второй одновибраторы 41 и 42 необходимы для формирования импульсов, управляющих записью информации в регистр 25 и счетчик 12 соответственно.

Первый элемент 43 задержки служит для задержки импульса переполнения со счетчика 27 дуг на время, достаточное для обеспечения блокировки дуги дешифратором 28 и записи минимального веса из регистра 30 в блок 10 оперативной памяти.

Второй элемент 44 задержки необходим для задержки тактового импульса на время, достаточное для обеспечения выбора очередной дуги и сравнения ее веса с минимальным весом, записанным в регистре 30.

Третий элемент 45 задержки обеспечивает задержку импульса, поступающего на регистр 16 минимальной длины связей, на время, достаточное для подсчета и добавления очередного слагаемого формулы (1) умножителем 14 и сумматором 15.

Первый блок элементов ИЛИ 46 необходим для подачи в АЛУ 7 веса текущей дуги.

Электронная модель 31.l дуги служит для моделирования l-й дуги орграфа G, l=1, 2,…, m.

Триггер 20.l блокировки дуги служит для выдачи сигнала блокировки повторного выбора соответствующей дуги во время работы устройства.

Регистр 21.l веса дуги и регистр 22.l блокировки дуги предназначены для хранения веса текущей дуги и нулевого кода соответственно. Регистры 21.l и 22.l имеют выходы с тремя состояниями; перевод выходов в третье (высокоимпедансное) состояние обеспечивается соответственно единичным и нулевым сигналом на входах разрешения (ое).

Первый элемент И 38.l необходим для формирования сигнала наличия l-й дуги в графе.

Второй элемент И 39.l служит для формирования сигнала выбора/блокировки дуги.

Элемент ИЛИ 40.l служит для объединения сигналов с элемента И 39.l и с элемента И 33.l.

Блок 58 оценки предназначен для оценки степени загрузки каналов в системах с древовидной топологической организацией при направленной передаче информации.

Дешифратор 59 выбора канала необходим для выбора очередного канала, подлежащего последующей оценке.

Мультиплексор 60 выбора канала предназначен для выбора очередного канала и последующей его подачи на третий 61 элемент сравнения.

Третий 61 элемент сравнения служит для сравнения очередного выбранного значения интенсивности с текущим наибольшим на данный момент.

Группа 62.1, 62,2,…, 62.m регистров хранения значения интенсивности предназначена для хранения значения интенсивности загрузки каналов древовидной матричной системы.

Регистр 63 максимального значения необходим для хранения максимального значения интенсивности загрузки канала в древовидной матричной системе.

Регистр 64 номера канала служит для хранения номера канала, которому соответствует максимальная загрузка.

Триггер 65 номера этапа необходим для выбора этапа работы предлагаемого устройства. В единичном состоянии выполняется выбор очередного канала и последующее сохранение соответствующего ему значения величины интенсивности обмена. В нулевом состоянии - поиск максимальной степени загрузки канала.

Счетчик 66 номера канала предназначен для подсчета номера очередного анализируемого канала и последующее его сохранение в регистре 64 номера канала: в случае если его величина оказалась наибольшей.

Третий 67 элемент И предназначен для разрешения записи в регистр 63 максимального значения и в регистр 64 номера канала значения интенсивности загрузки канала и его номера соответственно в случае если интенсивность загрузки канала оказалась наибольшей.

Четвертый 68 элемент И служит для объединения разрешения работы счетчика 66 номера канала на втором этапе работы устройства.

Выход 69 максимального значения необходим для подачи на ВУУ максимального значения интенсивности загрузки канала в древовидной процессорной системе.

Выход 70 номера служит для подачи на ВУУ номера канала, которому соответствует максимальное значение интенсивности.

Группа 71.1, 71.2,…, 71.m выходов значений загрузки необходима для выдачи на ВУУ соответствующих значений загрузки каналов между процессорными модулями в древовидной многопроцессорной системе.

Выход 72 переполнения устройства необходим для подачи на ВУУ сигнала о переполнении счетчика 66, что одновременно является сигналом о завершении работы устройства.

Вход 73 установки необходим для установки в единичное состояние триггера 65 номера этапа.

Рассмотрим работу предлагаемого устройства.

Первоначально в регистрах 29, 30 и 25 содержатся значения «11…1». В регистре 16 и счетчиках 27, 9 содержится нулевой код. Триггеры 19 и 23 находятся в состоянии логического нуля; состояние триггера 24 либо нулевое, что соответствует топологии кольца, либо единичное, что соответствует топологии линейки. Значение с прямого выхода триггера 24 подается на разрешающий вход счетчика 11 и если это значение - единица, то работа счетчика 11 разрешена, а если ноль, то работа запрещена (на выходе счетчика 11 будет константный код). Первоначально в счетчике 11 хранится код общего числа обрабатываемых элементов матрицы расстояний D (его запись осуществляется со входа 51 устройства по импульсу со входа 52 устройства). В счетчиках 12, 13 содержатся нулевые значения. Триггеры 20.l модели 31.l, l=1, 2,… m, находятся либо в состоянии логической единицы, либо в состоянии логического нуля (что определяется соответственно наличием или отсутствием l-й дуги в графе). В регистрах 21.l содержатся либо значения весов соответствующих дуг, либо нулевые коды (если соответствующие дуги отсутствуют в исходном графе). Если размещается граф с невзвешенными дугами, то регистры 21.l содержат либо коды «00…01» либо нулевые коды. Запись информации о размещаемом графе осуществляется путем подачи комбинаций сигналов на входы 56.l-56.n устройства и весов дуг на входы 54.l устройства. Появление единичных сигналов на входах 56.i-l и 56.i означает наличие в графе дуги e_i-1,i (вес этой дуги подается на вход 54 соответствующей модели дуги). Триггер 65 номера этапа находится в единичном состоянии. Это значит, что на его прямом выходе присутствует единичный потенциал, а на его инверсном выходе - нулевой. В регистре 63 максимального значения и регистре 64 номера канала хранится код нуля. В группе 62.1, 62,2,…, 62.m регистров хранения значения интенсивности хранятся коды нуля.

Предлагаемое устройство способно решать следующие задачи: размещение невзвешенных графов в линейную топологическую модель, размещение взвешенных графов в линейную и кольцевую модель, оценка степени близости сформированного размещения к оптимальному. Дополнительно оно реализует оценку степени загрузки каналов в системах с древовидной топологической организацией при направленной передаче информации.

Задача размещения невзвешенных графов с топологической моделью в виде линейки решается в устройстве аналогично прототипу. В данном случае работает только так называемая «верхняя» часть схемы, в которую входит ЭМГ 31, регистры 1 и 2, группа элементов ИЛИ 32.1-32.n, группа элементов И 33.1-31.m, блок элементов ИЛИ 46, регистр 25, элемент 26 сравнения, одновибратор 41, а также БФП 3, блок 4 постоянной памяти, БЗЛВ 5, коммутатор 6 и АЛУ 7.

Регистр 1 и регистр 2 последовательно выбирают пары вершин по мере поступления импульсов с входа 57 устройства. Сигналы выбранной пары вершин проходят через два соответствующих элемента группы элементов ИЛИ 32.1-32.n и далее формируют единичный сигнал на выходе соответствующего элемента И группы 33.1-33.m (допустим элемента 33.l). Единичный сигнал с элемента И 33.l поступает на элемент ИЛИ 40.l (модели 31.l дуги) и, попадая далее на разрешающий вход (ое) регистра 21.l, разрешает тем самым появление данных (веса l-й дуги) на выходе этого регистра. Поскольку размещаемый граф невзвешен, в регистре 21.l содержится либо код «00…01» либо код «00…00» (отсутствие дуги). Будем считать данный код ненулевым. Код «00…01» с выхода регистра 21.l поступает на блок элементов ИЛИ 46 и далее через него - в АЛУ 7. В это же время блок 3 формирования перестановок определяет для выбираемых вершин позиции, а АЛУ 7 вырабатывает команду определения расстояния между позициями, в которые следует поместить выбранные вершины графа. Это расстояние определяется по формуле d_i,j=∣i-j∣. Одновременно в АЛУ 7 происходит и накопление суммарной длины связей L. Подсчет суммарной длины связей для текущего варианта размещения завершается, когда на выходе переполнения регистра 2 появляется сигнал переполнения. Одновременно этот же сигнал поступает на БФП 3, подготавливая его к формированию новой перестановки.

Перестановки формируются в пространственно-временной форме, то есть в каждый тактовый момент времени единичный сигнал инициируется только на одном (q-м) выходе БФП 3, а их последовательность задает соответствующую перестановку. Например, перестановка (3 1 2) означает, что первый тактовый импульс появляется на втором выходе БФП, второй - на третьем, третий - на первом. В соответствии с этим из блока 4 постоянной памяти (в блок 4 постоянной памяти заносятся двоичные коды номеров позиций) через коммутатор 6 в АЛУ 7 будут последовательно списываться коды второй позиции, третьей и первой. Это в свою очередь означает, что первая вершина помещается во вторую позицию, вторая в третью и третья в первую. Лучший вариант размещения переписывается в блок 5 и соответствующее ему значение длины связей L - в регистр 25. Появление сигнала на сигнализирующем выходе БФП 3 свидетельствует о том, что все перестановки сформированы, а лучший вариант размещения зафиксирован в БЗЛВ 5.

Значение L в регистре 25 формируется следующим образом. С выхода АЛУ 7 значение длины связей очередного варианта размещения поступает на вход данных регистра 25 и первый вход элемента 26 сравнения. Код с выхода регистра 25 поступает на второй вход элемента 26 сравнения. В первом такте работы в регистре 25 содержится код «11…1», поэтому при первом сравнении в элементе 26 сравнения результат будет положительным и, следовательно, на выходе этого элемента будет единичный сигнал. Единица с выхода элемента 26 сравнения поступает на одновибратор 41 и формирует импульс на его выходе. Данный импульс поступает на синхровход регистра 25 и по заднему фронту заносит в него новое значение длины связей. Последнее снова поступает на второй вход элемента 26 сравнения для сравнения с длиной связей L очередного варианта размещения и т.д. пока в регистре 25 не будет зафиксировано значение наилучшего варианта размещения.

Задача размещения взвешенных графов в линейной и кольцевой топологических моделях решается в устройстве аналогично (как и в рассмотренном выше случае работает только «верхняя» часть схемы, только в отличие от невзвешенных графов вес дуги - либо нулевой код (дуга отсутствует), либо произвольный ненулевой код).

Задача оценки степени близости сформированного размещения к оптимальному решается следующим образом (в данном случае работает только «нижняя» часть схемы, включающая дешифраторы 8 и 28, элемент 17 сравнения, счетчики 27, 9, 11, 12 и 13, блок 10 оперативной памяти, регистры 16, 25, 29 и 30, триггеры 19, 23 и 24, умножитель 14, сумматор 15, вычитатель 18, блок элементов ИЛИ 36, элементы И 34, 35 и 37, элементы 43, 44 и 45 задержки и одновибратор 42).

При появлении единичного сигнала на сигнализирующем выходе БФП 3 триггер 19 устанавливается в единицу. Единичный сигнал с прямого выхода триггера 19 поступает на вторые входы элемента И 34 и элемента И 35. Так как триггер 23 режима находится в нулевом состоянии, элемент 35 по-прежнему остается закрытым, а элемент 34 открывается для прохождения тактовых импульсов.

Первый тактовый импульс проходит через элемент И 34, откуда этот импульс поступает на счетный вход счетчика 27 и передним фронтом устанавливает его в значение «00…01». Код с выхода счетчика 27 поступает на вход данных регистра 29 и на вход дешифратора 8, инициируя появление единицы на его первом выходе. Эта единица поступает на второй вход элемента И 39.1 (модели 31.1). Если на первом входе элемента 39.1 присутствует единица (триггер 20.1 находится в единичном состоянии), то на выходе элемента 39.1 появляется единичный сигнал выбора дуги. С выхода элемента И 39.1 этот сигнал проходит через элемент ИЛИ 40.1, поступает на разрешающий вход регистра 21.1 и открывает его выход. В результате вес дуги с регистра 21.1 проходит через блок элементов ИЛИ 36, откуда попадает на первый вход элемента 17 сравнения, на втором входе которого присутствует код из регистра 30 (первоначально «11…1»). Если код с блока элементов ИЛИ 36 (вес выбранной дуги) меньше уже имеющегося в регистре 30, на выходе элемента 17 образуется единичный сигнал. Этот единичный сигнал поступает на первый вход элемента И 37 и обеспечивает прохождение тактового импульса с элемента И 34, задержанного на элементе 44 задержки. Импульс с элемента И 37 поступает на синхровходы регистра 29 и регистра 30 и по переднему фронту записывает в них значение с выхода счетчика 27 (номер текущей дуги) и код веса выбранной дуги с блока 36 (как минимальный на данный момент) соответственно. В случае присутствия на выходе элемента 17 нуля, элемент И 37 заблокирован и поэтому импульс с элемента 44 задержки не поступает на синхровходы регистров 29 и 30.

Очередной тактовый импульс аналогично проходит через элемент И 34, снова попадает на счетный вход счетчика 27 и увеличивает значение этого счетчика до «00…010». С выхода счетчика 27 код снова попадает на дешифратор 8, чем вызывает появление единицы на его втором выходе. Эта единица аналогично поступает в модель 31.2 взвешенной дуги, и со второго выхода веса дуги модели 31 на блок элементов ИЛИ 36 поступает код веса второй дуги. Если такая дуга существует, то соответствующий ей код попадает на первый вход элемента 17 сравнения, на второй вход которого поступает с регистра 30 вес, записанный на предыдущих шагах. Если новый вес меньше предыдущего, то единичный сигнал, свидетельствующий об этом, поступает на первый вход элемента И 37 и пропускает через него импульс с элемента 44 задержки. С выхода элемента И 37 импульс снова попадает на синхровходы регистров 29 и 30 и по переднему входу записывает в регистр 30 новый вес дуги (вес второй дуги), а в регистр 29 - значение счетчика 27 как номер дуги с наименьшим на данный момент весом.

Так происходит до тех пор, пока на выходе переполнения счетчика 27 не появится сигнал (импульс) переполнения, сигнализирующий о том, что все дуги просмотрены и наименьший вес содержится в регистре 30, а номер соответствующей дуги - в регистре 29. При этом счетчик 27 сбрасывается в нулевое состояние, а сигнал переполнения одновременно поступает на вход записи блока 10 оперативной памяти на элемент 43 задержки и первый счетный вход счетчика 9. По заднему фронту сигнала переполнения счетчик 9 увеличивает свое значение до «00…01». В результате в блок 10 оперативной памяти по адресу «00…01» заносится минимальный вес дуги с регистра 30. Сигнал переполнения от счетчика 27 одновременно поступает на разрешающий вход дешифратора 28, обеспечивая выбор его выхода в зависимости от кода, подаваемого с выхода регистра 29. Сигнал с выбранного выхода дешифратора 28 (например, l-го) поступает на вход сброса триггера 20.l модели 31.l, устанавливая его в нулевое состояние (обеспечивается блокировка l-й дуги для следующих циклов работы устройства). К тому времени, когда минимальный вес дуги уже записан в блок 10 оперативной памяти, сигнал переполнения с выхода элемента 43 задержки поступает на входы установки (S) регистров 29 и 30 и устанавливает эти регистры в исходное состояние «11…1». Текущий цикл работы устройства завершается.

Следующий импульс, проходящий через элемент И 34, заставляет устройство снова работать по вышеописанному алгоритму. В регистре 30 сохраняется наименьший вес дуги без учета заблокированных в предыдущих циклах дуг. При выборе дешифратором 8 незаблокированной дуги устройство работает так, как описано выше. Когда дешифратор 8 выбирает уже заблокированную дугу, сигнал с выхода дешифратора 8 не проходит через элемент И 39.l (на прямом выходе триггера 20.l присутствует ноль). В то же время сигнал с прямого выхода триггера 20.l поступает на разрешающий вход регистра 22,l. В результате нулевой код (записанный в этот регистр с входа 55.l) с выхода регистра 22.l поступает через блок элементов ИЛИ 36 на первый вход элемента 17 сравнения и, будучи заведомо меньше любого другого кода, находящегося в регистре 30, обеспечивает нулевой сигнал на выходе элемента 17 и блокировку элемента 37.

При повторном появлении сигнала переполнения на счетчике 27 происходит увеличение значения счетчика 9 до кода «00…010». Сигнал переполнения поступает на вход записи блока 10 оперативной памяти и записывает туда по адресу «00…010» код веса дуги с выхода регистра 30 из счетчика 9. Таким образом, происходит последовательная запись в блок 10 оперативной памяти весов дуг графа G по возрастанию соответствующих значений. Так происходит до тех пор, пока счетчик 9 не выдаст сигнал переполнения. Этот сигнал поступает на установочный вход триггера 23, устанавливает его в единицу и тем самым разрешает прохождение тактовых импульсов через элемент И 35, запрещая их прохождение через элемент И 34. Сам счетчик 9 реверсивно переводится из суммирующего в вычитающий. Таким образом, начинается этап подсчета минимально возможной длины L. Эта задача решается с помощью следующих элементов схемы: блока 10 оперативной памяти, счетчиков 9, 11, 12 и 13, умножителя 14, сумматора 15, регистра 16, триггеров 23 и 24, одновибратора 42, элемента 45 задержки, а также элемента И35.

Задача подсчета минимально возможной длины L^* решается так же, как в прототипе и поэтому здесь на рассматривается.

Задача оценки степени загрузки каналов в системах с древовидной топологической организацией при направленной передаче информации решается в предлагаемом устройстве следующим образом.

Аналогично описанному выше принципу первая выбранная дуга из регистра 21.l веса дуги проходит через элемент 36 ИЛИ и поступает на соответствующие D-входы группы 62.1, 62,2,…62.m регистров. В это время на входе дешифратора 59 присутствует номер дуги, который поступает с выхода счетчика 27. Так как на управляющем входе дешифратора 59 присутствует единичный потенциал с прямого выхода триггера 65, на первом выходе дешифратора 59 появляется единичный потенциал, который поступает на е-вход регистра 62.1. Следовательно, вес выбранной дуги с выхода элемента 36 ИЛИ заносится в регистр 62.1 для последующего хранения.

Следующая выбранная дуга аналогично поступает на D-входы группы 62.1, 62,2,…, 62.m регистров. В это время в счетчике 27 уже хранится код двойки, который подается на вход дешифратора 59, а так как на его управляющем входе присутствует единица, на втором выходе дешифратора 59 появляется единичный сигнал, который подается на е-вход регистра 62.2. В результате этого вес второй выбранной дуги заносится в регистр 62.2.

Так продолжается до тех пор, пока выходе переполнения счетчика 27 не появится единичный сигнал, означающий, что все значения весов дуг графа выбраны и сохранены в группе 62.1, 62,2,…, 62.m регистров хранения. Этот сигнал поступает на R-вход триггера 65 и сбрасывает его в ноль. В результате на его прямом выходе появляется нулевое состояние, которое запрещает работу дешифратора 59, а на инверсном выходе - единичный. На этом этапе начинается второй этап работы устройства, заключающийся в поиске максимально загруженного канала.

Очередной тактовый импульс с тактового 57 входа подается на второй вход элемента 68 И. Так как на его первом входе присутствует единичное значение с инверсного выхода триггера 65, то на выходе элемента 68 И появляется единичный потенциал, который подается на счетный вход счетчика 66 и по переднему фронту увеличивает его содержимое на единицу и устанавливает в нем код единицы («0…01»). Этот код поступает на управляющий вход мультиплексора 60 и на D-вход регистра 64. Так как на его е-входе нет положительного сигнала, то код туда не записывается. В то же время единичное значение на управляющем входе мультиплексора 60 разрешает прохождение значения, хранящегося в регистре 62.1 на выход мультиплексора 60, которое подается на первый вход элемента 61 сравнения. На его втором входе присутствует нулевой код с выхода регистра 63. Результат сравнения будет положительным, если код поступивший на первый вход элемента 61 сравнения больше нуля. В этом случае единичный сигнал с выхода элемента 61 сравнения подается на первый вход элемента 67 И. В результате единица с его выхода поступает на е-входы регистров 63 и 64, что разрешает запись нового максимального на данный момент значения в регистр 63, а также соответствующего номера дуги в регистр 64.

Так продолжается до тех пор, пока на выходе переполнения счетчика 66 не появится единичный импульс, который свидетельствует о переполнении счетчика 66 и одновременно является признаком окончания работы устройства. В этом случае максимальное значение интенсивности канала и его номер могут быть считаны при необходимости с выходов регистров 63 и 64 соответственно.

Таким образом, предлагаемое устройство аналогично прототипу позволяет формировать оптимальное размещение взвешенных графов, причем допускается выбор двух моделей области размещения - линейной или кольцевой. Найденное субоптимальное размещение сопоставляется с предельным вариантом путем подсчета и сравнения значений длин связей L и L^*. Дополнительно реализуется возможность оценки степени загрузки каналов в системах с древовидной топологической организацией при направленной передаче информации. Сказанное обеспечивает существенное расширение области применения устройства.

Изобретение относится к области цифровой вычислительной техники и предназначено для моделирования комбинаторных задач при проектировании вычислительных систем. Техническим результатом является расширение области применения устройства за счет введения средств для оценки степени загрузки каналов в системах с древовидной топологической организацией при направленной передаче информации. Устройство содержит регистры сдвига, блок формирования перестановок, блок постоянной памяти, блок запоминания лучшего варианта, коммутатор, АЛУ, дешифраторы, реверсивный счетчик, блок оперативной памяти, счетчики, умножитель, сумматор, регистры, элементы сравнения, вычитатель, триггеры, электронную модель графа, группу элементов ИЛИ, группу элементов И, элементы И, блоки элементов ИЛИ, одновибраторы, элементы задержки, блок оценки, содержащий дешифратор выбора канала, мультиплексор выбора канала, элемент сравнения, группу регистров хранения значения интенсивности, регистр максимального значения, регистр номера канала, триггер номера этапа, счетчик номера канала, элементы И. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство оценки степени загрузки каналов в системах с древовидной топологической организацией при направленной передаче информации, содержащее первый регистр сдвига, второй регистр сдвига, блок формирования перестановок (БФП), блок постоянной памяти, блок запоминания лучшего варианта (БЗЛВ), коммутатор, АЛУ, дешифратор выбора дуги, реверсивный счетчик ячеек, блок оперативной памяти, счетчик топологии, первый и второй счетчики расстояний, умножитель, сумматор, регистр минимальной длины связей, первый элемент сравнения, вычитатель, триггер начала счета, триггер режима, триггер задания топологии, регистр длины связей, второй элемент сравнения, счетчик дуг, дешифратор блокировки дуги, регистр номера дуги, регистр минимального веса, электронную модель графа, группу с 1-го по n-й элементов ИЛИ, группу с 1-го по m-й элементов И, первый и второй элементы И, второй блок элементов ИЛИ, третий элемент И, первый и второй одновибраторы, первый, второй и третий элементы задержки, первый блок элементов ИЛИ, причем выходы БФП соединены с соответствующими входами блока постоянной памяти и соответствующими входами БЗЛВ, сигнализирующий выход БФП соединен с установочным входом триггера начала счета, выходы блока постоянной памяти соединены с соответствующими входами коммутатора, выход которого соединен с входом АЛУ, выход которого соединен с информационным входом БЗЛВ, а выход БЗЛВ соединен с первым информационным входом АЛУ, выход переполнения регистра сдвига соединен с входом регистра сдвига, выходы первого и второго регистров сдвига с первого по n-й подключены к первым и вторым входам элементов ИЛИ с 1-го по n-й соответственно, выход переполнения регистра сдвига соединен с управляющим входом АЛУ и с управляющим входом БФП, тактовый вход устройства соединен с входом регистра сдвига, с тактовым входом БФП и с первыми входами первого и второго элементов И, выход счетчика дуг соединен с входом дешифратора выбора дуги и входом данных регистра номера дуги, выход блока элементов ИЛИ подключен к первому входу элемента сравнения и к входу данных регистра минимального веса, выход регистра минимального веса соединен с вторым входом элемента сравнения и с входом данных блока оперативной памяти, выход элемента задержки соединен с входом установки регистра минимального веса и с входом установки регистра номера дуги, выход третьего элемента И соединен с синхровходом регистра минимального веса и с синхровходом регистра номера дуги, выход регистра номера дуги соединен с информационным входом дешифратора блокировки дуги, выход переполнения счетчика дуг соединен с разрешающим входом дешифратора блокировки дуги, а также с входом элемента задержки, первым счетным входом реверсивного счетчика ячеек и входом записи блока оперативной памяти, выход первого элемента И соединен со счетным входом счетчика дуг и со входом элемента задержки, выход которого соединен со вторым входом третьего элемента И, первый вход которого соединен с выходом элемента сравнения, второй вход первого элемента И соединен с прямым выходом триггера начала счета, который также соединен со вторым входом второго элемента И, третий вход первого элемента И соединен с инверсным выходом триггера режима, прямой выход которого соединен с третьим входом второго элемента И, выход второго элемента И соединен со вторым счетным входом реверсивного счетчика ячеек, выход которого подключен к адресному входу блока оперативной памяти, выход которого подключен к первому входу умножителя, выход счетчика расстояний подключен к второму входу умножителя, выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого подключен к выходу регистра минимальной длины связей и к второму входу вычитателя, выход сумматора подключен к входу данных регистра минимальной длины связей, выход элемента задержки подключен к синхровходу регистра минимальной длины связей, выход второго элемента И и счетный вход счетчика расстояний подключены к входу третьего элемента задержки, выход второго одновибратора подключен к синхровходу счетчика расстояний, выход переполнения которого подключен к счетным входам счетчика топологии, счетчика расстояний и к входу второго одновибратора, выход счетчика топологии подключен к входу счетчика расстояний, вход данных устройства подключен ко входу данных счетчика топологии, синхровход счетчика топологии подключен к входу установки устройства, прямой выход триггера задания топологии подключен к разрешающему входу счетчика топологии, установочный вход триггера задания топологии подключен к входу установки устройства, вход сброса триггера задания топологии подключен к входу установки устройства, выход переполнения реверсивного счетчика ячеек подключен к установочному входу триггера режима, вход сброса которого подключен к входу установки устройства, выход регистра длины связей подключен ко второму входу элемента сравнения и к первому входу вычитателя, первый вход элемента сравнения подключен к выходу АЛУ и входу данных регистра длины связей, выход одновибратора подключен к синхровходу регистра длины связей, вход сброса триггера начала счета подключен к входу установки устройства, l-й выход дешифратора выбора дуги (l=1, 2,…, m) соединен с l-м входом выбора дуги электронной модели графа, l-й выход дешифратора блокировки дуги соединен с l-м входом блокировки дуги электронной модели графа, l-й выход веса дуги электронной модели графа соединен с l-м входом блока элементов ИЛИ и l-м входом блока элементов ИЛИ, l-й выход элемента И группы элементов И с 1-го по m-й соединен с l-м управляющим входом электронной модели графа, выход блока элементов ИЛИ соединен со вторым информационным входом АЛУ, выход элемента сравнения соединен с входом первого одновибратора, выходы элементов ИЛИ с 1-го по n-й подключены к соответствующим входам элементов И с 1-го по m-й, выход вычитателя соединен с выходом длины связей устройства, отличающееся тем, что в него дополнительно введен блок оценки, содержащий дешифратор выбора канала, мультиплексор выбора канала, третий элемент сравнения, группу из m регистров хранения значения интенсивности, регистр максимального значения, регистр номера канала, триггер номера этапа, счетчик номера канала, третий элемент И, четвертый элемент И, причем вход установки соединен с S-входом триггера номера канала, R-вход которого подключен к выходу переполнения счетчика дуг, прямой выход триггера номера этапа подключен к управляющему входу дешифратора выбора канала, ко входу которого подсоединен выход счетчика дуг, выходы с первого по m-й дешифратора выбора канала соединены с соответствующими е-входами i (i=1, 2,…, m) регистров хранения значения интенсивности группы с первого по m регистров хранения значения интенсивности, соответствующие D-входы которых подключены к выходу второго блока элементов ИЛИ, выходы группы с первого по m-й регистров хранения значения интенсивности подсоединены к соответствующим входам мультиплексора выбора канала и к соответствующим выходам группы с первого по m-й выходов значений загрузки, выход мультиплексора выбора канала подключен к первому входу третьего элемента сравнения и к D-входу регистра максимального значения, второй вход третьего элемента сравнения подключен к выходу регистра максимального значения и к выходу максимального значения, выход третьего элемента сравнения соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к инверсному выходу триггера номера этапа и к первому входу четвертого элемента И, второй вход которого соединен с тактовым входом устройства, выход четвертого элемента И подсоединен к счетному входу счетчика номера канала, выход которого подключен к D-входу регистра номера канала и к управляющему входу мультиплексора выбора канала, выход третьего элемента И подключен к е-входам регистра максимального значения и номера канала, выход регистра номера канала соединен с выходом номера, выход переполнения счетчика номера канала подключен к выходу переполнения устройства.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электронная модель графа содержит m электронных моделей дуги, причем l-я электронная модель дуги (l=1, 2,…, m) содержит триггер блокировки дуги, регистр веса дуги, регистр блокировки дуги, первый элемент И, второй элемент И, элемент ИЛИ, причем входы первого элемента И соединены с соответствующими входами задания графа устройства, выход первого элемента И соединен с синхровходом регистра веса дуги и с установочным входом триггера блокировки дуги, вход сброса которого соединен с l-м входом блокировки дуги электронной модели графа, вход данных регистра веса дуги соединен с l-м входом веса дуги устройства, первый вход элемента ИЛИ соединен с l-м управляющим входом электронной модели графа, а второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого соединен с прямым выходом триггера блокировки дуги и с разрешающим входом регистра блокировки дуги, второй вход второго элемента И соединен с l-м входом выбора дуги электронной модели графа, вход сброса регистра блокировки дуги соединен с l-м входом сброса устройства, выход регистра блокировки дуги соединен с l-м выходом веса дуги электронной модели графа, который также соединен с выходом регистра веса дуги, выход элемента ИЛИ подключен к разрешающему входу регистра веса дуги.