JP4362594B2 - 疑似乱数発生機構における状態遷移解析方法及び装置並びに周期長計測装置 - Google Patents
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疑似乱数発生部を備える疑似乱数発生機構における状態遷移を解析する方法であり、
前記疑似乱数発生部は、取り得る状態が複数あり、1個の状態に対して1個の疑似乱数が対応し、かつ疑似乱数を発生すると所定の規則に従って状態遷移するものであり、
前記疑似乱数発生部の各々の状態に対して状態変数が、当該状態の1つ前の状態の状態番号と、当該状態の1つ後の状態の状態番号と、当該状態の結合状態識別フラグと、当該状態のグループ識別フラグとを含むものとして定義され、
本方法は、
状態遷移解析部が、前記疑似乱数発生部の状態を、まだ状態変数が付与されていない任意の状態にセットする初期状態設定手順と、
前記疑似乱数発生部が、前記初期状態設定手順でセットされた状態から出発し、自己の状態に対応した疑似乱数を発生して状態遷移する動作を所定回数実行する状態遷移手順と、
前記状態遷移解析部が、前記状態遷移手順における前記疑似乱数発生部の状態遷移を解析し、前記疑似乱数発生部の各状態に状態変数を順次付与する状態変数付与手順とを所定回数繰り返すものであり、
前記状態変数付与手順は、
前記初期状態設定手順でセットした第1の状態からまだ状態変数の付与されていない第2の状態に至るまでの前記疑似乱数発生部の全状態の状態変数に同じ値のグループ識別フラグを付与するグループ識別フラグ付与処理と、
前記疑似乱数発生部が前記第2の状態から既に状態変数の付与されている第3の状態に遷移したとき、前記第2及び第3の状態が同じ状態でなく、かつ前記第2及び第3の状態の状態変数のグループ識別フラグの値が同じであることを条件に、前記第3の状態から前記第2の状態に至るまでの前記疑似乱数発生部の全状態の状態変数の結合状態識別フラグの値をループとする結合ループ処理と、
前記疑似乱数発生部が既に状態変数の付与されている状態に遷移したことを条件に、その後のグループ識別フラグ付与処理で付与するグループ識別フラグの値を、その値をグループ識別フラグとする状態変数が存在しない値に設定するグルーブ識別フラグ設定処理とを含み、
前記疑似乱数発生部が既に状態変数の付与されている状態に遷移したことを条件に、前記初期状態設定手順を再度実行するものである。
また、前記状態変数付与手順は、前記疑似乱数発生部が特定の状態から当該特定の状態に遷移したとき、当該特定の状態の状態変数の結合状態識別フラグの値を収束点とする収束点処理をさらに含んでもよい。
また、前記状態変数付与手順は、前記初期状態設定手順でセットした状態の状態変数の結合状態識別フラグの値を始点を含むものとする始点処理をさらに含んでもよい。
また、前記状態変数付与手順は、前記疑似乱数発生部が第6の状態から既に状態変数の付与されている第7の状態に遷移したとき、前記第7の状態の状態変数の結合状態識別フラグの値が始点であることを条件に、前記第7の状態の状態変数の結合状態識別フラグの値を始点から枝結合に変更する結合状態識別フラグ再セット処理をさらに含んでもよい。
あるいは、前記状態変数付与手順は、前記疑似乱数発生部が第6の状態から既に状態変数の付与されている第7の状態に遷移したとき、前記第7の状態の状態変数の結合状態識別フラグの値がループであることを条件に、前記第7の状態の状態変数の結合状態識別フラグの値をループからループ及び枝結合の両方を併せたものに変更する結合状態識別フラグ再セット処理をさらに含んでもよい。
また、前記状態変数付与手順は、前記疑似乱数発生部が第8の状態から既に状態変数の付与されている第9の状態に遷移したとき、前記第8の状態の状態変数の結合状態識別フラグの値を枝結合を含むものとする枝結合処理をさらに含んでもよい。
この場合、前記枝結合処理は、前記第8の状態が前記初期状態設定手順でセットした状態であることを条件に、前記第8の状態の状態変数の結合状態識別フラグの値を始点及び枝結合の両方を併せたものとしてもよい。
また、前記疑似乱数発生部は状態記憶素子を有してもよい。この場合、前記状態記憶素子は複数のFSRであってもよい。
この場合、前記状態変数付与手順の後に、結合状態識別フラグの値がループ及び枝結合の両方を併せたものである状態変数を付与されている状態から結合状態識別フラグの値が始点である状態変数を付与されている状態までの長さを計算する枝長計算手順を実行し、その後、前記周期長計算手順で計算した前記ループの周期長と前記枝長計算手順で計算した枝の長さとを基にループと枝とを含む状態遷移図を状態遷移図描画部が描画する状態遷移図描画手順を実行してもよい。
(2)当初は始点として取り扱う。
(3)自分自身に遷移するなら収束点である。
(4)すでに結合状態のチェックがあるなら結合点であり、遷移を中止し結合した点の再評価(収束点、枝結合点、ループ結合点)を実施し、結合したグループの識別フラグと同じ番号の識別フラグを設定し直す。
(5)ループを検知したならば、結合状態(ループ)を付与する。
(6)前記5つの項目による解析の結果として解析情報205を生成する。
(7)遷移図表示に必要な座標情報を計算して状態遷移図表示情報206を生成する。
表2
状態 1,3,7,F,E,D,A,5,B,6,C,9,2,4,8
スキップ量 3,5,5,5,4,3,4,3,5,4,2,3,4,2,2
図3は、この実施の形態1の状態遷移解析の一例を表す図である。任意の状態番号Nに対し、状態変数ST(N)は(前の状態、次の状態、結合状態、Gp番号)で定義され、(NULL,NULL,0,0)に初期化される。NULLとは値が未定であることを示す。また、結合状態を表す変数は、ループが8、枝結合は4、始点は2、収束点は1と定義する。
図4は、この実施の形態1の状態遷移解析の一例を表す図である。探索スタート状態として状態“1”をセットする。Gp番号を1にセットする。また、フェーズ監視は1である。
図5は、この実施の形態1の状態遷移解析の一例を表す図である。判断として状態Fには状態変数が付与されていない。処理として状態1は始点で状態Fへ枝を延長する。状態1の状態変数ST(1)は(NULL,F,2,1)となる。
図6は、この実施の形態1の状態遷移解析の一例を表す図である。判断として状態Bには状態変数が付与されていない。処理として状態Fは枝結合で状態Bへ枝を延長する。状態Fの状態変数ST(F)は(1,B,4,1)となる。
図7は、この実施の形態1の状態遷移解析の一例を表す図である。判断として状態4には状態変数が付与されていない。処理として状態Bは枝結合で状態4へ枝を延長する。状態Bの状態変数ST(B)は(F,4,4,1)となる。
図8は、この実施の形態1の状態遷移解析の一例を表す図である。判断として状態1はすでに状態変数が付与されている。状態1にはループはまだない。状態1は同一Gpである。状態4からは自分自身への遷移ではない。処理として状態4から状態1へ結合する。状態4の状態変数ST(4)は(B,1,4,1)となる。
結合状態ループ処理をすると、状態変数ST(1)は(4,F,8,1)となる。状態変数ST(F)は(1,B,8,1)となる。状態変数ST(B)は(F,4,8,1)となる。状態変数ST(4)は(B,1,8,1)となる。ループ処理後Gp番号を2へカウントアップする。
図9は、この実施の形態1の状態遷移解析の一例を表す図である。探索スタート状態として状態“2”をセットする。Gp番号は2にセットされている。フェーズ監視は2となる。
図10は、この実施の形態1の状態遷移解析の一例を表す図である。判断として状態3には状態変数が付与されていない。処理として状態2は始点で状態3へ枝を延長する。状態2の状態変数ST(2)は(NULL,3,2,2)となる。
図11は、この実施の形態1の状態遷移解析の一例を表す図である。判断として状態Aには状態変数が付与されていない。処理として状態3は枝結合で状態Aへ枝を延長する。状態3の状態変数ST(3)は(2,A,4,2)となる。
図12は、この実施の形態1の状態遷移解析の一例を表す図である。判断として状態Cには状態変数が付与されていない。処理として状態Aは枝結合で状態Cへ枝を延長する。状態Aの状態変数ST(A)は(3,C,4,2)となる。
図13は、この実施の形態1の状態遷移解析の一例を表す図である。判断として状態2はすでに状態変数が付与されている。状態2にはループはまだない。状態2は同一Gpである。状態Cからは自分自身への遷移ではない。処理として状態Cから状態2へ結合する。状態Cの状態変数ST(C)は(A,2,4,2)となる。
結合状態ループ処理をすると、状態変数ST(2)は(C,3,8,2)となる。状態変数ST(3)は(2,A,8,2)となる。状態変数ST(A)は(3,C,8,2)となる。状態変数ST(C)は(A,2,8,2)となる。ループ処理後Gp番号を3へカウントアップする。
図14は、この実施の形態1の状態遷移解析の一例を表す図である。状態3、状態4は設定済みである。探索スタート状態として状態“5”をセットする。Gp番号は3にセットされている。フェーズ監視は3となる。
図15は、この実施の形態1の状態遷移解析の一例を表す図である。判断として状態Cはすでに状態変数が付与されている。状態Cにはループが付与されている。処理として状態5は始点で状態5から状態Cへループと枝結合する。結合状態は{始点2}と{枝結合4}の両方を併せた6となる。状態5の状態変数ST(5)は(NULL,C,6,3)となる。状態Cでは、結合状態は{ループ8}と{枝結合4}の両方を併せた12となり、状態変数ST(C)は(A,2,12,2)となる。Gp番号3の全状態を状態CのGp番号2へ変更する。状態変数ST(5)は(NULL,C,6,2)となる。
図16は、この実施の形態1の状態遷移解析の一例を表す図である。探索スタート状態として状態“6”をセットする。Gp番号は3にセットされている。フェーズ監視は4となる。
図17は、この実施の形態1の状態遷移解析の一例を表す図である。判断として状態4はすでに状態変数が付与されている。状態4にはループが付与されている。処理として状態6は始点で状態6から状態4へループと枝結合する。結合状態は{始点2}と{枝結合4}の両方を併せた6となる。状態6の状態変数ST(6)は(NULL,4,6,3)となる。状態4はループと枝結合する。結合状態は{ループ8}と{枝結合4}の両方を併せた12、状態変数ST(4)は(B,1,12,1)となる。Gp番号3の全状態を状態4のGp番号1へ変更する。状態変数ST(6)は(NULL,4,6,1)となる。
図18は、この実施の形態1の状態遷移解析の一例を表す図である。探索スタート状態として状態“7”をセットする。Gp番号は3にセットされている。フェーズ監視は5となる。
図19は、この実施の形態1の状態遷移解析の一例を表す図である。判断として状態5はすでに状態変数が付与されている。状態5にはループはまだない。状態5は同一Gpではない。処理として状態7は始点で状態7から状態5へ枝結合する。結合状態は{始点2}と{枝結合4}の両方を併せた6となる。状態7の状態変数ST(7)は(NULL,5,6,3)となる。状態5は始点ではなく枝結合する。
結合状態は{始点2}より{枝結合4}へ変更する。状態変数ST(5)は(7,C,4,2)となる。Gp番号3の全状態を状態5のGp番号2へ変更する。状態変数ST(7)は(NULL,5,6,2)となる。
図20は、この実施の形態1の状態遷移解析の一例を表す図であり、手順25までを含める。
状態8の状態変数ST(8)は(NULL,3,6,2)となる。状態変数ST(3)は(2,A,12,2)となる。
状態9の状態変数ST(9)は(NULL,8,6,2)となる。状態8の状態変数ST(8)は(9,3,4,2)となる。
状態Dの状態変数ST(D)は(NULL,B,6,1)となる。状態変数ST(B)は(F,4,12,1)となる。
状態Eの状態変数ST(E)は(NULL,B,6,1)となる。状態変数ST(B)は(F,4,12,1)となる。
状態変数ST(N)は(前の状態、次の状態、結合状態、Gp番号)となる。結合状態に表示されている数字については、4とは枝の中点、6とは始点で枝結合あり、8とはループ内の点、12とはループ内の点で枝結合あり、ということを表している。
状態変数ST(1)は(4,F,8,1)となる。
状態変数ST(3)は(2,A,12,2)となる。
状態変数ST(7)は(NULL,5,6,2)となる。
状態変数ST(F)は(1,B,8,1)となる。
状態変数ST(E)は(NULL,B,6,1)となる。
状態変数ST(D)は(NULL,B,6,1)となる。
状態変数ST(A)は(3,C,8,2)となる。
状態変数ST(5)は(7,C,4,2)となる。
状態変数ST(B)は(F,4,12,1)となる。
状態変数ST(6)は(NULL,4,6,1)となる。
状態変数ST(C)は(A,2,8,2)となる。
状態変数ST(9)は(NULL,8,6,2)となる。
状態変数ST(2)は(C,3,8,2)となる。
状態変数ST(4)は(B,1,12,1)となる。
状態変数ST(8)は(9,3,4,2)となる。
図21は上記で説明した状態遷移解析による状態遷移図の一例を表す図である。図1の状態遷移解析部23で状態遷移を解析した結果は、解析情報205として解析情報記憶部25に記憶されるとともに、状態遷移図表示情報206として遷移図表示情報記憶部26に記憶される。
入力1 入力2 出力
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
12 枝
13 ループ
14 収束点
21 入出力部
22 疑似乱数発生部
23 状態遷移解析部
24 状態遷移図描画部
25 解析情報記憶部
26 遷移図表示情報記憶部
201 FSR等選択信号
202 描画切替信号
203 初期状態情報
204 内部状態情報
205 解析情報
206 状態遷移図表示情報
207 解析結果
208 状態遷移図
31 ホストコンピュータ
32 周期長計測装置
33 疑似乱数発生回路
34 周期長計測回路
301 初期情報
302 計測要領情報
303 状態情報
304 周期長情報
331 クロック制御回路
Claims (16)
- 疑似乱数発生部を備える疑似乱数発生機構における状態遷移を解析する方法であり、
前記疑似乱数発生部は、取り得る状態が複数あり、1個の状態に対して1個の疑似乱数が対応し、かつ疑似乱数を発生すると所定の規則に従って状態遷移するものであり、
前記疑似乱数発生部の各々の状態に対して状態変数が、当該状態の1つ前の状態の状態番号と、当該状態の1つ後の状態の状態番号と、当該状態の結合状態識別フラグと、当該状態のグループ識別フラグとを含むものとして定義され、
本方法は、
状態遷移解析部が、前記疑似乱数発生部の状態を、まだ状態変数が付与されていない任意の状態にセットする初期状態設定手順と、
前記疑似乱数発生部が、前記初期状態設定手順でセットされた状態から出発し、自己の状態に対応した疑似乱数を発生して状態遷移する動作を所定回数実行する状態遷移手順と、
前記状態遷移解析部が、前記状態遷移手順における前記疑似乱数発生部の状態遷移を解析し、前記疑似乱数発生部の各状態に状態変数を順次付与する状態変数付与手順とを所定回数繰り返すものであり、
前記状態変数付与手順は、
前記初期状態設定手順でセットした第1の状態からまだ状態変数の付与されていない第2の状態に至るまでの前記疑似乱数発生部の全状態の状態変数に同じ値のグループ識別フラグを付与するグループ識別フラグ付与処理と、
前記疑似乱数発生部が前記第2の状態から既に状態変数の付与されている第3の状態に遷移したとき、前記第2及び第3の状態が同じ状態でなく、かつ前記第2及び第3の状態の状態変数のグループ識別フラグの値が同じであることを条件に、前記第3の状態から前記第2の状態に至るまでの前記疑似乱数発生部の全状態の状態変数の結合状態識別フラグの値をループとする結合ループ処理と、
前記疑似乱数発生部が既に状態変数の付与されている状態に遷移したことを条件に、その後のグループ識別フラグ付与処理で付与するグループ識別フラグの値を、その値をグループ識別フラグとする状態変数が存在しない値に設定するグルーブ識別フラグ設定処理とを含み、
前記疑似乱数発生部が既に状態変数の付与されている状態に遷移したことを条件に、前記初期状態設定手順を再度実行する、疑似乱数発生機構における状態遷移解析方法。 - 請求項1に記載の状態遷移解析方法において、前記疑似乱数発生部の各状態の状態変数を初期化する状態変数初期化手順をさらに含み、前記状態変数初期化手順の後に前記初期状態設定手順と前記状態遷移手順と前記状態変数付与手順とを所定回数繰り返す、疑似乱数発生機構における状態遷移解析方法。
- 請求項1又は2に記載の状態遷移解析方法において、前記状態変数付与手順は、前記疑似乱数発生部が特定の状態から当該特定の状態に遷移したとき、当該特定の状態の状態変数の結合状態識別フラグの値を収束点とする収束点処理をさらに含む、疑似乱数発生機構における状態遷移解析方法。
- 請求項1から3のいずれかに記載の状態遷移解析方法において、前記状態変数付与手順は、前記初期状態設定手順でセットした状態の状態変数の結合状態識別フラグの値を始点を含むものとする始点処理をさらに含む、疑似乱数発生機構における状態遷移解析方法。
- 請求項1から4のいずれかに記載の状態遷移解析方法において、前記状態変数付与手順は、前記疑似乱数発生部が第4の状態から既に状態変数の付与されている第5の状態に遷移したとき、前記第4及び第5の状態の状態変数のグループ識別フラグの値が異なることを条件に、状態変数のグループ識別フラグの値が前記第4の状態の状態変数のグループ識別フラグの値と同じである全状態の状態変数のグループ識別フラグの値を、前記第5の状態の状態変数のグループ識別フラグの値と同じ値に変更するグループ識別フラグ再セット処理をさらに含む、疑似乱数発生機構における状態遷移解析方法。
- 請求項1から5のいずれかに記載の状態遷移解析方法において、前記状態変数付与手順は、前記疑似乱数発生部が第6の状態から既に状態変数の付与されている第7の状態に遷移したとき、前記第7の状態の状態変数の結合状態識別フラグの値が始点であることを条件に、前記第7の状態の状態変数の結合状態識別フラグの値を始点から枝結合に変更する結合状態識別フラグ再セット処理をさらに含む、疑似乱数発生機構における状態遷移解析方法。
- 請求項1から5のいずれかに記載の状態遷移解析方法において、前記状態変数付与手順は、前記疑似乱数発生部が第6の状態から既に状態変数の付与されている第7の状態に遷移したとき、前記第7の状態の状態変数の結合状態識別フラグの値がループであることを条件に、前記第7の状態の状態変数の結合状態識別フラグの値をループからループ及び枝結合の両方を併せたものに変更する結合状態識別フラグ再セット処理をさらに含む、疑似乱数発生機構における状態遷移解析方法。
- 請求項1から7のいずれかに記載の状態遷移解析方法において、前記状態変数付与手順は、前記疑似乱数発生部が第8の状態から既に状態変数の付与されている第9の状態に遷移したとき、前記第8の状態の状態変数の結合状態識別フラグの値を枝結合を含むものとする枝結合処理をさらに含む、疑似乱数発生機構における状態遷移解析方法。
- 請求項8に記載の状態遷移解析方法において、前記枝結合処理は、前記第8の状態が前記初期状態設定手順でセットした状態であることを条件に、前記第8の状態の状態変数の結合状態識別フラグの値を始点及び枝結合の両方を併せたものとする、疑似乱数発生機構における状態遷移解析方法。
- 請求項1から9のいずれかに記載の状態遷移解析方法において、前記状態変数付与手順は、前記疑似乱数発生部が前記初期状態設定手順でセットした状態でない第10の状態からまだ状態変数の付与されていない第11の状態に遷移したとき、前記第10の状態の状態変数の結合状態識別フラグの値を枝結合とする枝結合処理をさらに含む、疑似乱数発生機構における状態遷移解析方法。
- 請求項1から10のいずれかに記載の状態遷移解析方法において、前記疑似乱数発生部は状態記憶素子を有する、疑似乱数発生機構における状態遷移解析方法。
- 請求項11に記載の状態遷移解析方法において、前記状態記憶素子が複数のFSRである、疑似乱数発生機構における状態遷移解析方法。
- 請求項1から12のいずれかに記載の状態遷移解析方法において、前記状態変数付与手順の後に前記状態遷移解析部が、グループ識別フラグの値が同じで結合状態識別フラグの値がループである又はループを含む状態変数の個数をカウントしてループの周期長を計算する周期長計算手順を実行する、疑似乱数発生機構における状態遷移解析方法。
- 請求項13に記載の状態遷移解析方法において、前記状態変数付与手順の後に、結合状態識別フラグの値がループ及び枝結合の両方を併せたものである状態変数を付与されている状態から結合状態識別フラグの値が始点である状態変数を付与されている状態までの長さを計算する枝長計算手順を実行し、その後、前記周期長計算手順で計算した前記ループの周期長と前記枝長計算手順で計算した枝の長さとを基にループと枝とを含む状態遷移図を状態遷移図描画部が描画する状態遷移図描画手順を実行する、疑似乱数発生機構における状態遷移解析方法。
- 前記請求項1から12のいずれかに記載の状態遷移解析方法で疑似乱数発生部の状態遷移解析を行い、グループ識別フラグの値が同じで結合状態識別フラグの値がループである又はループを含む状態変数の個数をカウントしてループの周期長を計算し、結合状態識別フラグの値がループ及び枝結合の両方を併せたものである状態変数を付与されている状態から結合状態識別フラグの値が始点である状態変数を付与されている状態までの長さを計算する状態遷移解析手段と、前記状態遷移解析手段からの状態遷移図表示情報を用いてループと枝とを含む状態遷移図を自動描画する描画手段とを備えたことを特徴とする疑似乱数発生機構における状態遷移解析装置。
- 前記請求項1から12のいずれかに記載の状態遷移解析方法で疑似乱数発生部の状態遷移解析を行い、グループ識別フラグの値が同じで結合状態識別フラグの値がループである又はループを含む状態変数の個数をカウントしてループの周期長を計算する周期長計測部を備え、前記疑似乱数発生部及び前記周期長計測部をFPGAで構成したことを特徴とする周期長計測装置。
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