KR20140018881A - 오토마톤의 진입 차수 및/또는 진출 차수를 제어하기 위한 양화 언롤링 - Google Patents

Abstract

컴파일러용 장치, 시스템, 및 방법이 개시된다. 하나의 이러한 컴파일러는 사람 판독가능한 표현을 구문 트리로 파싱하고 상기 구문 트리를 진입 전이 및 진출 전이를 가지는 오토마톤으로 변환한다. 변환하는 것은 진입 차수 제한의 함수로서 양화를 언롤링하는 것을 포함하며, 진입 차수의 제한은 오토마톤의 상태로의 전이 개수에 대한 제한을 포함한다. 컴파일러는 또한 오토마톤을 병렬 기계를 프로그래밍하기 위한 이미지로 변환하고 이미지를 발행할 수 있다. 추가적인 장치, 시스템, 및 방법이 개시된다.

Description

오토마톤의 진입 차수 및/또는 진출 차수를 제어하기 위한 양화 언롤링{UNROLLING QUANTIFICATIONS TO CONTROL IN-DEGREE AND/OR OUT DEGREE OF AUTOMATON}

우선권의 주장

본 특허 출원은 미국 가특허 출원 제61/436,051호(출원일: 2011년 1월 25일, 발명의 명칭: "UNROLLING QUANTIFICATIONS TO CONTROL IN-DEGREE AND/OR OUT DEGREE OF AUTOMATON")의 우선권의 이익을 주장하며, 이 기초 출원은 그의 전체 내용이 본 명세서에 참조로 병합된다.

유한 상태 기계(finite state machine)(FSM)(이는 또한 유한 상태 오토마톤, 오토마톤, 또는 단순히 상태 기계라고도 지칭됨)는 상태(state), 상태와 동작 사이의 전이(transition)를 나타낸다. 유한 상태 기계는 병렬 기계(parallel machine)를 위한 디지털 논리, 컴퓨터 프로그램, 또는 이미지를 설계하는데 사용될 수 있다. 유한 상태 기계는 유한 개의 상태, 이들 상태들 사이의 전이, 및 출력으로 구성된 거동(behavior) 모델이다. 유한 상태 기계는 그래프로 표시될 수 있는데, 여기서 이 그래프의 정점(vertices)이 유한 상태 기계의 상태에 대응하고 그래프의 에지(edge)가 유한 상태 기계에 대한 하나 이상의 입력으로 인해 발생하는 상태들 사이의 전이에 대응한다. 유한 상태 기계는 확률 전이(probabilistic transition), 퍼지 상태(fuzzy state), 또는 다른 특이성(oddity)을 더 구비할 수 있다. 유한 상태 기계는 유한 내부 메모리, 입력 특징 및 선택적 출력 특징을 구비한다. 출력을 구비하는 유한 상태 기계는 유한 상태 트랜스듀서(transducer)라고 지칭될 수 있다.

유한 상태 기계의 응용은 전자 설계 오토마톤, 통신 프로토콜 설계, 생물 및 인공 지능 조사, 및 자연 언어의 문법을 기술하는 언어학을 포함한다.

도 1은 본 발명의 여러 실시형태에 따라 오토마톤을 사용하여 소스 코드(source code)를 기계 코드(machine code)로 변환할 수 있는 컴파일러(compiler)용 흐름도의 일례를 도시한 도면;
도 2는 본 발명의 여러 실시형태에 따라 컴파일러에 의해 사용된 오토마톤의 일례를 도시한 도면;
도 3은 본 발명의 여러 실시형태에 따라 양화(quantification)를 언롤링(unrolling)하는 방법의 일례를 도시한 도면;
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 여러 실시형태에 따라 언롤링된 양화를 위한 예시적인 오토마톤을 도시한 도면;
도 5는 본 발명의 여러 실시형태에 따른 병렬 기계의 일례를 도시한 도면;
도 6은 본 발명의 여러 실시형태에 따라 유한 상태 기계 엔진으로 구현된 도 5의 병렬 기계의 일례를 도시한 도면;
도 7은 본 발명의 여러 실시형태에 따라 도 6의 유한 상태 기계 엔진의 블록의 일례를 도시한 도면;
도 8은 본 발명의 여러 실시형태에 따라 도 7의 블록의 행(row)의 일례를 도시한 도면;
도 9는 본 발명의 여러 실시형태에 따라 도 8의 2개의 행의 그룹의 일례를 도시한 도면;
도 10은 본 발명의 여러 실시형태에 따라 도 5의 병렬 기계를 프로그래밍하도록 구성된 이미지로 정규 표현(regular expression)을 변환하는 컴파일러를 위한 방법의 일례를 도시한 도면;
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 여러 실시형태에 따라 양화를 위한 오토마톤(automaton)에 대응하는 예시적인 그래프를 도시한 도면;
도 12는 본 발명의 여러 실시형태에 따라 양화를 위한 오토마톤에 대응하는 다른 예시적인 그래프를 도시한 도면;
도 13은 본 발명의 여러 실시형태에 따라 양화를 위한 오토마톤에 대응하는 또 다른 예시적인 그래프를 도시한 도면;
도 14는 본 발명의 여러 실시형태에 따라 양화를 위한 오토마톤에 대응하는 더 다른 예시적인 그래프를 도시한 도면;
도 15는 본 발명의 여러 실시형태에 따른 컴퓨터의 일례를 도시한 도면.

이하 상세한 설명과 도면은 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자로 하여금 본 발명을 실시할 수 있게 하는 특정 실시형태를 충분히 예시한다. 다른 실시형태는 구조적, 논리적, 전기적 공정, 및 다른 변화를 포함할 수 있다. 일부 실시형태의 부분과 특징은 다른 실시형태의 것에 포함되거나 이를 대체할 수 있다. 청구범위에 제시된 실시형태는 이 청구범위의 모든 이용가능한 균등물을 포함한다.

본 문서는 특히 소스 코드를 유한 상태 기계의 기계 코드 구현으로 변환하는 컴파일러를 기술한다. 이 기계 코드는 기계 코드가 타깃 디바이스에 소스 코드에 의해 기술된 기능을 구현하도록 구성된다는 점에서 타깃 디바이스에 대응할 수 있다. 일례에서, 타깃 디바이스는 병렬 기계이고 기계 코드는 병렬 기계를 위한 이미지를 포함한다. 다른 예에서, 타깃 디바이스는 폰 노이만 아키텍처(Von Neumann architecture)를 구비하는 컴퓨터를 포함하고 기계 코드는 컴퓨터의 프로세서에 의해 실행하기 위한 명령을 포함한다.

어느 경우이든, 컴파일러는 소스 코드를 이 소스 코드에 의해 기술된 기능을 구현하는 유한 상태 기계로 변환한다. 소스 코드를 컴파일하는 공정에서, 컴파일러는 소스 코드를 오토마톤으로 변환한다. 오토마톤을 사용하여 컴파일러는 기계 코드로 구현되는 결과적인 유한 상태 기계를 최적화하기 위하여 리던던시(redundancy)를 식별하고 이를 소스 코드에 결합한다. 추가적으로, 컴파일러는 결과적인 기계 코드의 복잡성을 감소시키고 타깃 디바이스의 동작의 효율을 증가시키기 위하여 오토마톤을 형성할 때 타깃 디바이스의 측면이나 제한을 고려할 수 있다.

도 1은 예시적인 컴파일러를 위한 흐름도(100)를 도시한다. 컴파일러는 입력으로 소스 코드를 취하고 타깃 디바이스에 소스 코드에 의해 기술된 기능을 구현하도록 기계 코드를 생성한다. 일례에서, 타깃 디바이스는 도 5 내지 도 9에 대하여 후술하는 바와 같이 병렬 기계를 포함한다. 병렬 기계는 복수의 상태들 중 하나로 설정될 수 있는 복수의 프로그래밍가능한 요소를 포함한다. 병렬 기계를 위한 기계 코드는 프로그래밍가능한 요소 중 하나 이상의 요소의 상태를 설정하기 위한 이미지를 포함한다. 다른 예에서, 타깃 디바이스는 폰 노이만 아키텍처를 구비하는 컴퓨터이다. 컴퓨터는 하나 이상의 프로세서에 의하여 실행하기 위한 소프트웨어를 구비하는 하나 이상의 메모리 디바이스에 연결된 하나 이상의 프로세서를 포함한다. 폰 노이만 아키텍처를 위한 기계 코드는 하나 이상의 프로세서에 의해 실행하기 위한 명령을 포함한다. 폰 노이만 아키텍처를 구비하는 예시적인 컴퓨터는 도 15와 관하여 후술한다. 어느 경우이든 컴파일러는 중간 변환으로 오토마톤을 사용하여 기계 코드를 생성한다. 컴파일러는 특히 결과적인 FSM을 최적화하고 이어서 기계 코드를 최적화하기 위하여 오토마톤을 사용한다.

일례에서, 소스 코드는 심볼(symbol) 그룹 내 심볼의 패턴을 식별하기 위한 검색 스트링(search string)을 기술한다. 이 검색 스트링을 기술하기 위하여 소스 코드는 복수의 정규 표현(regex)을 포함할 수 있다. regex는 심볼 검색 패턴을 기술하는 스트링일 수 있다. regex는 프로그래밍 언어, 텍스트 편집기, 네트워크 보안 등과 같은 여러 컴퓨터 영역에서 널리 사용된다. 일례에서, 컴파일러에 의해 지원되는 정규 표현은 구조화되지 않은 데이터(unstructured data)의 검색을 위한 검색 기준을 포함한다. 구조화되지 않은 데이터는 자유 형태이고 데이터 내 워드에 적용된 인덱싱(indexing)이 없는 데이터를 포함할 수 있다. 워드는 데이터 내에, 프린트가능한 및 프린트가능하지 않은, 임의의 바이트 조합을 포함할 수 있다. 일례에서, 컴파일러는 Perl(예를 들어, Perl 호환가능한 정규 표현(PCRE)), PHP, 자바, 및 .NET 언어를 포함하는 regex를 구현하기 위한 다수의 상이한 소스 코드 언어를 지원할 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 블록(102)에서, 컴파일러는 소스 코드를 파싱하여 상관 연결된 오퍼레이터(relationally connected operator)들의 배열을 형성할 수 있다. 소스 코드를 파싱하면 소스 코드의 일반 표현(generic representation)을 생성할 수 있다. 일례에서, 일반 표현은 구문 트리로서 알려진 트리 그래프의 형태로 소스 코드에서 regex의 인코딩된 표현을 포함한다. 본 명세서에서 설명된 예는 구문 트리(또한 "추상 구문 트리(abstract syntax tree)"라고도 알려진 것)로서의 배열을 말하지만, 다른 예에서, 구체적 구문 트리(concrete syntax tree) 또는 다른 배열이 사용될 수 있다.

전술된 바와 같이 컴파일러는 다수의 소스 코드 언어를 지원할 수 있으므로, 파싱은 언어에 상관없이 소스 코드를 비 언어 특정 표현, 예를 들어, 구문 트리로 변환한다. 따라서, 컴파일러에 의한 추가적인 처리(블록 104, 106, 108, 110)는 소스 코드의 언어에 상관없이 공통 입력 구조로부터 작업할 수 있다.

구문 트리는 상관 연결된 복수의 오퍼레이터를 포함한다. 구문 트리는 다수의 상이한 유형의 오퍼레이터를 포함할 수 있고, 여기서 상이한 유형의 오퍼레이터는 소스 코드에 의해 구현되는 상이한 기능에 대응한다. 즉, 상이한 오퍼레이터는 소스 코드에서 regex에 의해 구현된 상이한 기능에 대응할 수 있다.

블록(104)에서, 구문 트리는 오토마톤으로 변환된다. 오토마톤은 FSM의 소프트웨어 모델을 포함하고, 결정론적(deterministic) 또는 비결정론적인 것으로 분류될 수 있다. 결정론적 오토마톤은 주어진 시간에 단일 실행 경로를 가지는 반면, 비 결정론적 오토마톤은 다수의 동시 실행 경로를 구비한다. 오토마톤은 복수의 상태를 포함한다. 구문 트리를 오토마톤으로 변환하기 위하여, 구문 트리에서 오퍼레이터 및 오퍼레이터들 사이의 관계는 상태들 사이의 전이를 가지는 상태로 변환된다.

타깃 디바이스의 요소를 효과적으로 이용하기 위하여 컴파일러는 타깃 디바이스의 요소의 측면이나 제한에 기초하여 오토마톤을 형성할 수 있다. 예를 들어, 요소는 오토마톤에서 주어진 상태로 전이하거나 주어진 상태로부터 전이하는 개수에 특정 제한을 구비할 수 있다. 다른 예에서, 엄격한 제한이 존재하지 않을 수 있으나, 컴파일러는 기계 코드를 생성하는데 컴파일러에 의해 요구되는 처리를 단순화하기 위하여 및/또는 타깃 디바이스에서 기계 코드의 동작 효율성을 개선하기 위하여 주어진 상태로 전이하거나 주어진 상태로부터 전이하는 개수를 제한할 수 있다. 주어진 상태로 전이하거나 주어진 상태로부터 전이하는 것을 제 한하는 것에 대한 보다 상세는 도 3 및 도 4a 내지 도 4c에 대하여 아래에 제공된다.

일단 오토마톤이 형성되면, 블록(106)에서, 오토마톤은 특히 복잡성과 사이즈를 감소시키기 위하여 최적화될 수 있다. 오토마톤은 특히 등가 상태를 결합하는 것에 의해 최적화될 수 있다.

블록(108)에서, 오토마톤은 타깃 디바이스를 위한 기계 코드로 변환된다. 일례에서, 기계 코드는 폰 노이만 아키텍처에서 프로세서를 위한 실행가능한 명령을 포함한다. 여기서 기계 코드는 실행가능한 프로그램을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 기계 코드는 병렬 기계의 하드웨어 요소를 프로그래밍하도록 구성된 비트를 포함할 수 있다. 여기서 병렬 코드는 병렬 기계에 로딩하기 위한 이미지를 포함할 수 있다.

블록(110)에서, 기계 코드는 컴파일러에 의해 발행(published)될 수 있다. 일례에서, 기계 코드는 기계 코드를 컴퓨터 판독가능한 매체에 저장하는 것에 의해 발행될 수 있다. 다른 예에서, 기계 코드는 기계 코드를, 이 기계 코드를 병렬 기계에 로딩하기 위한 로더(loader)와 같은 다른 디바이스로 송신하는 것에 의해 발행될 수 있다. 또 다른 예에서, 기계 코드는 기계 코드를 병렬 기계에 로딩하는 것에 의해 발행될 수 있다. 더 다른 예에서, 기계 코드는 기계 코드를 디스플레이 디바이스에 디스플레이하는 것에 의해 발행될 수 있다.

일례에서, 컴파일러는 폰 노이만 아키텍처를 구비하는 컴퓨터를 위한 명령에 의해 구현될 수 있다. 이들 명령은 컴퓨터 상의 프로세서로 하여금 컴파일러의 기능을 구현하도록 할 수 있다. 예를 들어, 명령은 프로세서에 의해 실행될 때 프로세서로 하여금 프로세서에 액세스가능한 소스 코드 상의 블록(102, 104, 106, 108, 및 110)에 기술된 동작을 수행하게 할 수 있다. 폰 노이만 아키텍처를 구비하는 예시적인 컴퓨터는 도 15에 도시되고 아래에서 기술된다.

소스 코드에 기술될 수 있는 regex의 하나의 유형은 양화(quantification)를 포함한다. 양화는 이 기술 분야에 잘 알려져 있는 것이고, 반복된 패턴을 기술하는데 사용된다. 일례로서, "A(B){n1, n2}C"는 일반적인 정규 표현이고, 여기서 A, B 및 C는 서브 표현(sub-expression)이고,"(B){n1, n2}"는 양화를 포함한다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 대문자(upper-case letter)는 정규 표현이나 정규 표현의 일부(예를 들어, 서브 표현)를 나타내는데 사용된다. 이중 인용 마크는 혼동을 회피하기 위하여 정규 표현이나 서브 표현 주위에 추가될 수 있다. 따라서, 표현을 기술하는 대문자는 다수의 입력 심볼을 위한 검색 스트링에 대응할 수 있다. 예를 들어, "A" 표현은 입력 스트링 'abbc'에 대응할 수 있다.

나아가, 표현 및 서브 표현 이라는 용어는 본 명세서에서 관계 설명(예를 들어, 서브 표현은 표현의 일부임)을 위한 용도로만 사용되는 것이고, 표현 및 서브 표현 이라는 용어는 임의의 특정 길이, 구문, 또는 문자의 수로 제한되는 것은 아닌 것으로 이해된다. 특히, 소스 코드는 다수의 문자(메타-문자 및 검색 문자를 포함하는)를 포함할 수 있고, 이들 문자의 전체 세트 또는 임의의 개별 부분은 "표현"으로 고려될 수 있다. 예를 들어, 이하 각각, 즉 "a(bb｜d?){5, 20}c", "(b){0, 10}", "(b｜d)", 및 "b"는 표현으로 고려될 수 있다.

양화는 regex에서 "(B){n1, n2}"로 표현되고, 여기서 B는 서브 표현이고 n1 및 n2는 이전의 서브 표현이 발생할 수 있도록 허용되는 횟수를 지정하는 정수이다. B는 본 명세서에서 반복된 서브 표현으로 지칭되는데 그 이유는 B는 n1 및 n2에 의해 지정된 횟수만큼 반복된 서브 표현이기 때문이다. 양화 "(B){n1, n2}"와 매칭하기 위하여, 반복된 서브 표현(B)은 n1 내지 n2 횟수에 매칭되어야 한다. 예를 들어, regex "(B){5, 7}"은 서브 표현(B)이 5, 6, 또는 7회에 매칭될 것을 요구한다. regex "A(B){n1, n2}C"에서, 서브 표현(A)은 본 명세서에서 구동 표현으로 지칭되는데 그 이유는 서브 표현(A)이 매칭될 때 양화로 전이하기 때문이다. 추가적으로, 양화를 위한 카운트를 반복하고 증분시키는 것을 계속하기 위하여 양화의 반복된 서브 표현(들)은 연속적으로 매칭되어야 한다. 즉, 반복된 서브 표현이 양화의 주어진 루프 동안 매칭되지 않으면, 양화는 종료한다. 일례에서, 심볼 "?"은 양화에 더 대응하며, 여기서 "?" 이전의 심볼은 일(one)회 또는 제로(zero)회 식별될 수 있다.

도 2는 양화를 가지는 regex에 대응하는 예시적인 오토마톤(200)을 도시한다. 오토마톤(200)은 regex "abb?(b｜c){1, 2}"에 대응한다. 오토마톤(200)은 초기 상태(202)와 최종 상태(212, 204)를 포함한다. 최종 상태(212, 204)는 이중 원으로 도 2에서 식별된다. 초기 상태(202)는 초기에 활성화되어 입력 심볼 'a'에서 상태(206)로 전이한다. 상태(206)는 입력 심볼 'b'에서 두 상태(208)와 상태(210)로 전이한다. 상태(208)는 입력 심볼 'b'에서 상태(210)로 전이하고, 상태(210)는 입력 심볼 'b' 또는 'c'에서 상태(212)로 전이한다. 또한, 오토마톤(200)은 입력 심볼 'b' 또는 'c'에서 상태(212)로부터 상태(204)로 전이한다. 상태(212) 또는 상태(204)의 활성화는 오토마톤(200)이 대응하는 regex "abb?(b｜c){1, 2}"의 매치를 나타내므로 상태(212)와 상태(204)는 최종 상태로 식별된다.

도 3은 구문 트리를 오토마톤으로 변환하는 방법(300)의 일례를 도시한다. 구체적으로, 방법(300)은 양화 오퍼레이터(이는 또한 본 명세서에서 단순히 "양화"라고도 지칭됨)를 양화를 언롤링하는 것에 의해 오토마톤으로 변환하는 수단을 도시한다. 양화를 언롤링하는 것은 예를 들어 비양화 구문으로 양화를 재기록하는 것과 비양화 구문을 오토마톤으로 변환하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, "(b｜c){1, 2}"는 "(b｜c)(b｜c)?"으로 재기록될 수 있다. 언롤링의 장점은 결과적인 오토마톤이 타깃 디바이스로 더 용이하게 구현될 수 있는 방향성 비순환 그래프(directed acyclic graph)(DAG)인 것을 포함할 수 있다.

방법(300)은 블록(302)에서 시작하여 여기서 양화는 양화의 반복된 서브 표현이 널가능(nullable)할 때 비 널가능한 형태(non-nullable form)로 변환된다. 반복된 서브 표현이 널 가능하지 않다면, 방법은 양화를 변환시킴이 없이 304로 진행한다. 표현이 빈 스트링(empty string)에 의해 매칭될 수 있을 때 이 표현은 널 가능하다. 예를 들어, 표현(bc｜)은 입력 심볼 'be' 또는 빈 스트링에 의하여 매칭될 수 있다. 따라서, 표현(bc｜)이 빈 스트링에 의해 매칭될 수 있으므로 이 표현은 널 가능하다. 널 가능한 반복된 서브 표현에 대응하는 양화를 비 널 가능한 반복된 서브 표현을 가지는 양화로 변환하기 위하여 반복된 서브 표현의 널 가능한 부분이 제거된다. 예를 들어, 표현(bc｜)은 (bc)이다. 나아가, 양화에 매칭하는 루프의 개수는 {n1, n2}로부터 {0, n2}로 수정된다. 예를 들어, 표현 "AB{n1, n2}C"은 "AB'{0, n2}C"로 변환되고, 여기서 B'는 B의 비 널 가능한 형태이다. 일례에서, 양화 "a(bc｜){3, 5}d"는 "a(bc){0, 5}d"로 변환될 수 있다.

일례에서, 블록(304)에서 양화가 언롤링될지 여부가 선택적으로 결정된다. 전술된 바와 같이 양화를 언롤링하는 것은 비 양화 구문으로 양화를 재기록하는 것과 비 양화 구문을 오토마톤으로 변환하는 것을 포함할 수 있다. 양화를 이렇게 재기록한 결과, 결과적인 언롤링된 구문이 일반 목적 상태(예를 들어, 상태 기계 요소)로 구현되고 특수 목적 상태(예를 들어, 카운터)로 구현되지 않는다는 것이다. 그러나, 일부 상황에서 특수 목적 요소(예를 들어, 카운터)로 양화를 구현하지만 양화를 언롤링하지 않는 것이 바람직할 수 있다. 다른 경우에, 양화는 언롤링된다. 양화가 언롤링되지 않으면, 방법(300)은 이 양화에 대해 종료된다. 양화가 적어도 부분적으로 언롤링될 수 있으면, 방법(300)은 블록(306)으로 계속된다. 이하 조건은 카운터로 구현될 수 있을 때 및 양화가 카운터로 구현되지 않고 언롤링될 때의 일례를 나타낸다. 아래 특정 상황은 카운터에 의해 구현될 수 있는 것으로 기술되지만, 다른 예에서, 이들 상황은 언롤링하는 것에 의해 구현될 수 있는 것으로 이해된다. 일반적으로, 모든 양화는 원하는 경우 언롤링에 의해 구현될 수 있다.

카운터가 양화를 구현하는데 사용될 수 있을지 여부를 결정하기 전에, ￡(B)가 빈 스트링을 포함한다고 하면, "B{n1, n2}"의 양화는 "B'{0, n2}"로 재기록되고, 여기서 B'는 B의 비어 있지 않은 스트링 버전이고, ￡(B') = ￡(B) - Φ 이다. 예를 들어, "(bc｜){10, 20}"는 "(bc){0, 20}"로 재기록될 수 있는데 그 이유는 이들 regex는 정확히 동일한 데이터를 수용하기 때문이다.

1. (n1 = 0, n2 = -1)이면, 양화는 언롤링에 의해 구현된다. 여기서 카운터는 필요치 않다.

2. (n1 = 1, n2 = -1)이면, 양화는 언롤링에 의해 구현된다. 여기서 카운터는 필요치 않다.

3. (n1 > 1, n2 = -1)이면, 양화는 2개의 regex B{n1-1} 및 B+로 분할되는데, 그 이유는 B{n, -1}가 B{n1-1}B+이기 때문이다. 양화 B{n1-1}는 카운터로 구현될 수 있는 반면, B+ 는 언롤링에 의하여 구현된다.

4. (n1 = 0, n2 > 0)이면, 양화는 (B{1, n2})? 로 수정되는데, 그 이유는 (B{1, n2})?가 B{0, n2}이기 때문이다. 비 널 가능한 B{1, n2}는 카운터로 구현될 수 있다.

5. (n1 > 0, n2 > 0)이면, 양화는 카운터로 B{n1, n2}로 구현될 수 있다.

요약해서, 수정 없이 카운터로 구현될 수 있는 양화는 B{n1, n2}로 재기록될 수 있고, 여기서 B는 널 가능하지 않고 n1 > 0, n2 > 0, 및 n1 ≤ n2이다.

블록(306)에서, 단일 개수의 루프와 매칭될 수 있는 양화는 직렬로 링크된 복수의 반복된 서브 표현을 가지는 오토마톤을 형성하도록 언롤링된다. 단일 개수의 루프를 가지는 양화는 n1이 n2인 양화에 대응한다. 예를 들어 양화 "B{n1}"는 B의 n1개의 사본을 가지는"BB...B"로 언롤링될 수 있다.

블록(308)에서, 다수 개의 루프와 매칭될 수 있는 양화는, n1이 n2와 같지 않을 때, 및 n1이 1이고 n2가 1보다 클 때 언롤링된다. n1이 1보다 클 때, 양화는 n1-1개의 루프와 매칭될 수 있는 제1 양화와, 1 내지 n2-n1+1개의 루프와 매칭될 수 있는 제2 양화로 분할된다. 예를 들어, 양화 B{n1, n2}, 여기서 n1 > 1, n2 > 1, 및 n1 < n2는 다수 개의 루프로, 특히 n1 내지 n2개의 루프와 매칭될 수 있다. 이 양화 B{n1, n2}는 이하 양화 B{n1 - 1}B{1, n2 - n1 + 1}로 분할될 수 있다. 제1 양화는 n1-1개와 같은 다수의 루프와 매칭될 수 있는 반복된 서브 표현(B)이다. 이 제1 양화는 1 내지 n2-n1+1개의 다수의 루프에 의하여 매칭될 수 있는 반복된 서브 표현을 구비하는 제2 양화와 연쇄적으로 연결된다. 제1 양화(B{n1-1})는 (306)에서 상태로 언롤링된다.

제2 양화 B{1, n2-n1 + 1}은 결과적인 오토마톤의 진입 차수(in-degree) 및/또는 진출 차수(out-degree)에 기초하여 언롤링될 수 있다. 양화를 언롤링하는 것은 큰 진입 차수 또는 큰 진출 차수를 가지는 상태를 생성할 수 있다. 일례에서, 진입 차수는 오토마톤의 상태로 전이하는 개수에 대응하고, 진출 차수는 오토마톤의 상태로부터 전이하는 개수에 대응한다. 따라서, 제2 양화는 제2 양화를 오토마톤으로 변환할 때 상태로 들어가게 전이하는 것(진입 차수) 또는 상태로부터 나오게 전이하는 것(진출 차수)을 제어하도록 언롤링될 수 있다. 예를 들어, 양화는 각 언롤링된 상태의 진입 차수를 임계 개수 미만으로 제한하도록 언롤링될 수 있다. 진입 차수를 제한하는 것은 예를 들어 타깃 디바이스 내 요소의 측면 및/또는 제한을 고려하도록 수행될 수 있다. 나아가, 언롤링 동안 진입 차수를 제한하는 것은 컴파일러에 대한 후속 처리를 감소시킬 수 있다.

일례로서, 양화 B{1, n2-n1+1}를 언롤링할 때, 오토마톤은 진입 차수와 진출 차수 사이에 트레이드오프(trade-off)로 생성된다. 따라서, 진입 차수를 감소시키는 것은 진출 차수를 증가시킬 수 있고 진출 차수를 감소시키는 것은 진입 차수를 증가시킬 수 있다. 일례에서, 양화 B{1, n2-n1+1}의 루프 구조를 언롤링하기 위하여 오토마톤으로 하여금 k개의 연쇄 연결된 B의 임의의 스트링을 허용하도록 언롤링된 상태로 또는 언롤링된 상태로부터 다수의 전이가 이루어지며, 여기서 1<=k<=n2-n1+1이다. 언롤링된 상태로 또는 언롤링된 상태로부터 전이가 이루어지는지 여부를 제어하는 것은 오토마톤에 대한 진입 차수/진출 차수를 제어하는데 사용될 수 있다.

방법(300)이 단일 양화에 대응하는 것으로 기술되어 있으나, 방법(300)은 구문 트리 내에 복수의 양화에 대해 반복될 수 있고, 결과적인 개별 오토마톤은 더 큰 오토마톤으로 링크될 수 있다.

도 4a는 표현(AB{1, 4})이 진입 차수를 최소화하도록 언롤링된 오토마톤(400)의 일례를 도시한다. 진입 차수를 최소화하기 위해 언롤링된 양화로부터 초래되는 오토마톤은 본 명세서에서는 또한 분산 패턴(scatter pattern)이라고도 지칭된다. 표현(AB{1, 4})의 언롤링된 버전인 분산 패턴은 표현 A((((B?) B)? B)? B)에 직접 대응하고, 이 표현에 오토마톤(400)이 대응한다. 오토마톤(400)은 양화 B{1, 4}를 위한 구동 상태(402)와, 양화의 제1 상태(404)와 양화의 마지막 상태(408)를 포함하는 복수의 언롤링된 상태(404 내지 408)를 포함한다. 일례에서, 표현(A, B) 각각은 미도시된 더 작은 오토마톤을 위한 다수의 상태에 대응할 수 있다. 오토마톤(400)의 진입 차수를 최소화하기 위하여 양화를 위한 전이는 제1 상태(404)로부터 다른 언롤링된 상태(405 내지 408)로 진출 전이(out-transition)로 할당된다. 따라서, 제1 상태(404)는 큰 진출 차수(4개의 진출 전이)를 구비하며, 모든 양화 상태(404 내지 408)는 작은 진입 차수(1 또는 2개의 진입 전이(in-transition))를 구비한다.

도 4b는 표현(AB{1, 4}이 진출 차수를 최소화하기 위해 언롤링된 오토마톤(410)의 일례를 도시한다. 진출 차수를 최소화하기 위해 언롤링된 양화로부터 초래되는 오토마톤은 본 명세서에서 또한 병합 패턴(merge pattern)이라고도 지칭된다. 표현(AB{1, 4})의 언롤링된 버전의 병합 패턴은 언롤링된 표현(AB(B(B(B)?)?)?)에 직접 대응한다. 오토마톤(408)은 상태(402, 404 내지 408)들 사이에 상이한 전이를 가지는 오토마톤(400)과 동일한 상태(402, 404 내지 408)를 포함한다. 오토마톤(410)의 진출 차수를 최소화하기 위하여 양화를 위한 전이는 양화의 마지막 상태(408)로 가는 입력 전이로 할당된다. 입력 전이는 언롤링된 상태(404 내지 407) 각각으로부터 온다. 따라서, 양화 상태(404 내지 408) 전부는 작은 진출 차수(1 또는 2개의 진출 전이)를 구비하지만, 양화의 마지막 상태(408)는 큰 진입 차수(4개의 진입 전이)를 구비한다.

일례에서, 양화를 구비하는 표현은 진출 차수 또는 진입 차수 중 하나를 임계값 미만으로 제한하도록 언롤링된다. 일례에서, 진입 차수를 임계값으로 제한하도록 표현(AB{1, n1})을 언롤링하기 위하여 임계값까지 양화(B{1, n1})를 위한 다수의 전이는 양화(B{1, n1})의 마지막 상태로 가는 진입 전이로 할당될 수 있고, 다른 전이는 양화(B{1, n1})의 제1 상태를 위한 진출 전이로 할당될 수 있다. 역으로, 진출 차수를 임계값으로 제한하기 위하여 표현(AB{1, n1})을 언롤링하기 위하여 임계값까지 양화(B{1, n1})를 위한 다수의 전이는 양화를 위한 제1 상태에 가는 진출 전이로 할당될 수 있고, 다른 전이는 양화(B{1, n1})의 마지막 상태를 위한 진출 전이로 할당될 수 있다.

도 4c는 임의의 상태를 위한 진입 전이를 3 이하로 제한하기 위해 표현(AB{1, 4})이 언롤링되는 오토마톤(412)의 다른 예를 도시한다. 오토마톤(412)은 상태(402, 404 내지 408)들 사이에 상이한 전이를 가지는 오토마톤(400, 408)과 동일한 상태(402, 404 내지 408)를 포함한다. 일례에서, 오토마톤(412)의 진입 차수를 3개 이하의 진입 전이로 제한하기 위하여 양화를 위한 전이는 3의 제한값에 도달할 때까지 양화(B{1, 4})의 마지막 상태(408)로 가는 진입 전이로 초기에 할당되고, 다른 전이는 양화 상태(404 내지 408)로부터 진출 전이로 할당된다. 따라서, 양화의 마지막 상태(408)와, 다른 양화 상태(404 내지 407)는 3의 제한값 이하의 진입 차수를 가지고, 제1 상태(404)는 3의 진출 차수를 구비한다.

다른 예에서, 표현의 진입 차수와 진출 차수는 서로 특정 비(ratio)(예를 들어, 1대1, 2대1)로 설정될 수 있다. 또 다른 예에서, 표현의 진입 차수와 진출 차수는 임계값이 진입 전이 또는 진출 전이에 도달할 때까지 서로 특정 비로 설정될 수 있고, 다른 비도 사용될 수 있으며, 또는 모든 전이는 진입 전이 또는 진출 전이로 각각 할당될 수 있다.

예시적인 실시형태

도 5 내지 도 15에 대하여 후술하는 상세한 설명은 병렬 기계에서 제한된 진입 차수 및/또는 진출 차수를 가지는 오토마톤을 구현하는 예시적인 실시형태에 관한 것이다. 도 5 내지 도 9에 대한 상세한 설명은 양화를 구현하는 예시적인 병렬 기계에 관한 것이고, 도 10 내지 도 14에 대한 상세한 설명은 양화를 구현하도록 병렬 기계를 프로그래밍하도록 기계 코드를 생성하는 예시적인 컴파일러에 관한 것이다.

도 5은 데이터를 분석하기 위해 계층적 구조를 구현하는데 사용될 수 있는 예시적인 병렬 기계(500)를 도시한다. 병렬 기계(500)는 입력 데이터를 수신하고 이 입력 데이터에 기초하여 출력을 제공할 수 있다. 병렬 기계(500)는 입력 데이터를 수신하는 데이터 입력 포트(510)와, 출력을 다른 디바이스에 제공하는 출력 포트(514)를 포함할 수 있다. 데이터 입력 포트(510)는 병렬 기계(500)에 입력될 데이터를 위한 인터페이스를 제공한다.

병렬 기계(500)는 일반 목적 요소(general purpose element)(502)와 특수 목적 요소(special purpose element)(512)를 포함하는 복수의 프로그래밍 가능한 요소를 포함한다. 일반 목적 요소(502)는 하나 이상의 입력(504)과 하나 이상의 출력(506)을 포함할 수 있다. 일반 목적 요소(502)는 복수의 상태 중 하나로 프로그래밍될 수 있다. 일반 목적 요소(502)의 상태는 일반 목적 요소(502)의 어떤 출력(들)이 주어진 입력(들)에 기초하여 제공할 수 있는지를 결정한다. 즉, 일반 목적 요소(502)의 상태는 프로그래밍가능한 요소가 주어진 입력에 기초하여 반응할 수 있는 방식을 결정한다. 데이터 입력 포트(510)에의 데이터 입력은 복수의 일반 목적 요소(502)에 제공되어 일반 목적 요소(502)로 하여금 이에 동작을 취하도록 할 수 있다. 일반 목적 요소(502)의 예로는 아래에서 상세히 설명된 상태 기계 요소(state machine element: SME)와 구성가능한 논리 블록을 포함할 수 있다. 일례에서, SME는 주어진 입력이 데이터 입력 포트(510)에 수신될 때 특정 출력(예를 들어, 하이(high) 또는 "1" 신호)을 제공하도록 주어진 상태로 설정될 수 있다. 주어진 입력과는 다른 입력이 데이터 입력 포트(510)에 수신될 때 SME는 상이한 출력(예를 들어, 로우(low) 또는 "0" 신호)을 제공할 수 있다. 일례에서, 구성가능한 논리 블록은 데이터 입력 포트(510)에 수신된 입력에 기초하여 부울리안 논리 함수(Boolean logic function)(예를 들어, AND, OR, NOR 등)를 수행하도록 설정될 수 있다.

병렬 기계(500)는 병렬 기계(500)에 프로그램(예를 들어, 이미지)을 로딩하기 위해 프로그래밍 인터페이스(511)를 더 포함할 수 있다. 이미지는 일반 목적 요소(502)의 상태를 프로그래밍(예를 들어, 설정)할 수 있다. 즉, 이미지는 주어진 입력에 특정 방식으로 반응하도록 일반 목적 요소(502)를 구성할 수 있다. 예를 들어, 일반 목적 요소(502)는 데이터 입력 포트(510)에 문자 'a'가 수신될 때 하이 신호를 출력하도록 설정될 수 있다. 일부 예에서, 병렬 기계(500)는 일반 목적 요소(502)의 동작 타이밍을 제어하는 클록 신호를 사용할 수 있다. 특정 예에서, 병렬 기계(500)는 일반 목적 요소(502)와 인터페이싱하고 특수 목적 기능을 수행하는 특수 목적 요소(512)(예를 들어, RAM, 논리 게이트, 카운터, 룩업 테이블 등)를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 데이터 입력 포트(510)에 수신된 데이터는 시간에 따라 수신된 고정된 데이터 세트 또는 한 번에 모두, 또는 시간에 따라 수신된 데이터의 스트림을 포함할 수 있다. 데이터는 병렬 기계(500)에 연결된 데이터베이스, 센서, 네트워크 등과 같은 임의의 소스로부터 수신되거나 이 소스에 의해 생성될 수 있다.

병렬 기계(500)는 병렬 기계(500)의 상이한 요소(예를 들어, 일반 목적 요소(502), 데이터 입력 포트(510), 출력 포트(514), 프로그래밍 인터페이스(511), 및 특수 목적 요소(512))를 서로 선택적으로 연결하는 복수의 프로그래밍가능한 스위치(508)를 더 포함한다. 따라서, 병렬 기계(500)는 요소들 중에서 형성된 프로그래밍가능한 매트릭스를 포함한다. 일례에서, 프로그래밍가능한 스위치(508)는 일반 목적 요소(502)의 입력(504), 데이터 입력 포트(510), 프로그래밍 인터페이스(511), 또는 특수 목적 요소(512)가 하나 이상의 프로그래밍가능한 스위치(508)를 통해 일반 목적 요소(502)의 출력(506), 출력 포트(514), 프로그래밍 인터페이스(511), 또는 특수 목적 요소(512)에 연결될 수 있도록 2개 이상의 요소를 서로 선택적으로 연결할 수 있다. 따라서, 요소들 사이에 신호를 라우팅(routing)하는 것은 프로그래밍가능한 스위치(508)를 설정하는 것에 의해 제어될 수 있다. 도 5는 주어진 요소와 프로그래밍가능한 스위치(508) 사이에 특정 개수의 전도체(예를 들어, 와이어)를 도시하지만, 다른 예에서, 상이한 개수의 전도체가 사용될 수 있는 것으로 이해된다. 또한, 도 5는 프로그래밍가능한 스위치(508)에 개별적으로 연결된 각 일반 목적 요소(502)를 도시하지만, 다른 예에서, 다수의 일반 목적 요소(502)는 프로그래밍가능한 스위치(508)에 그룹(예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이 블록(802))으로 연결될 수 있다. 일례에서, 데이터 입력 포트(510), 데이터 출력 포트(514), 및/또는 프로그래밍 인터페이스(511)는 레지스터로 구현되되 레지스터(register)에의 기록이 각 요소로부터 또는 각 요소로 데이터를 제공하도록 구현될 수 있다.

일례에서, 단일 병렬 기계(500)는 물리적 디바이스 위에 구현되지만, 다른 예에서, 2개 이상의 병렬 기계(500)가 단일 물리적 디바이스(예를 들어, 물리적 칩) 위에 구현될 수 있다. 일례에서, 다수의 병렬 기계(500) 각각은 이산 데이터 입력 포트(510), 이산 출력 포트(514), 이산 프로그래밍 인터페이스(511), 및 일반 목적 요소(502)의 이산 세트를 포함할 수 있다. 나아가, 일반 목적 요소(502)의 각 세트는 대응하는 입력 데이터 포트(510)에서의 데이터와 반응할 수 있다(예를 들어, 하이 또는 로우 신호를 출력할 수 있다). 예를 들어, 제1 병렬 기계(500)에 대응하는 일반 목적 요소(502)의 제1 세트는 제1 병렬 기계(500)에 대응하는 제1 데이터 입력 포트(510)에서의 데이터와 반응할 수 있다. 제2 병렬 기계(500)에 대응하는 일반 목적 요소(502)의 제2 세트는 제2 병렬 기계(500)에 대응하는 제2 데이터 입력 포트(510)와 반응할 수 있다. 따라서, 각 병렬 기계(500)는 일반 목적 요소(502)의 세트를 포함하고, 일반 목적 요소(502)의 상이한 세트는 상이한 입력 데이터와 반응할 수 있다. 유사하게, 각 병렬 기계(500)와, 일반 목적 요소(502)의 각 대응하는 세트는 이산 출력을 제공할 수 있다. 일부 예에서, 제1 병렬 기계(500)로부터 출력 포트(514)는 제2 병렬 기계(500)의 입력 포트(510)에 연결될 수 있어서, 제2 병렬 기계(500)에 대한 입력 데이터는 제1 병렬 기계(500)로부터 오는 출력 데이터를 포함할 수 있다.

일례에서, 병렬 기계(500)에 로딩될 이미지는, 일반 목적 요소(502)의 상태를 설정하고 프로그래밍가능한 스위치(508)를 프로그래밍하고 병렬 기계(500) 내 특수 목적 요소(512)를 구성하기 위한 복수의 정보 비트(bit)를 포함한다. 일례에서, 이미지는 병렬 기계(500)에 로딩되어 병렬 기계(500)를 특정 입력에 기초하여 원하는 출력을 제공하도록 프로그래밍할 수 있다. 출력 포트(514)는 일반 목적 요소(502)의 반응에 기초하여 병렬 기계(500)로부터 출력을 데이터 입력 포트(510)에 데이터를 제공할 수 있다. 출력 포트(514)로부터 출력은 주어진 패턴의 매치(match)를 나타내는 단일 비트, 복수의 패턴과 매치 및 비-매치를 나타내는 복수의 비트를 포함하는 워드(word), 및 주어진 순간에 모든 또는 특정 일반 목적 요소(502)의 상태에 대응하는 상태 벡터(state vector)를 포함할 수 있다.

병렬 기계(500)를 위한 예시적인 사용은 패턴 인식(예를 들어, 음성 인식, 이미지 인식 등) 신호 처리, 이미징, 컴퓨터 비전, 암호화 등을 포함한다. 특정 예에서, 병렬 기계(500)는 유한 상태 기계(finite state machine: FSM) 엔진, 전계 프로그래밍가능한 게이트 어레이(field programmable gate array: FPGA), 및 이들의 변형을 포함할 수 있다. 나아가, 병렬 기계(500)는 컴퓨터, 페이저(pager), 셀폰(cellular phone), 퍼스널 오거나이저(personal organizer), 휴대용 오디오 플레이어, 네트워크 디바이스(예를 들어, 라우터, 방화벽, 스위치, 또는 이들의 임의의 조합), 제어 회로, 카메라 등과 같은 더 큰 디바이스의 성분(component)일 수 있다.

도 6 내지 도 9는 본 명세서에서 "FSM 엔진(600)이라고 지칭되는 병렬 기계의 일례를 도시한다. 일례에서, FSM 엔진(600)은 유한 상태 기계의 하드웨어 구현을 포함한다. 따라서, FSM 엔진(600)은 FSM의 복수의 상태에 대응하는 복수의 선택적으로 연결가능한 하드웨어 요소(예를 들어, 프로그래밍가능한 요소)를 구현한다. FSM의 상태와 유사하게, 하드웨어 요소는 입력 스트림을 분석하고 입력 스트림에 기초하여 다운스트림 하드웨어 요소를 작동시킬 수 있다.

FSM 엔진(600)은 일반 목적 요소와 특수 목적 요소를 포함하는 복수의 프로그래밍가능한 요소를 포함한다. 일반 목적 요소는 많은 상이한 기능을 구현하도록 프로그래밍될 수 있다. 일반 목적 요소는 행(606)(도 7 및 도 8에 도시) 및 블록(602)(도 6 및 도 7에 도시)으로 계층적으로(hierarchically) 구성된 SME(604, 605)(도 9에 도시)를 포함한다. 계층적으로 구성된 SME(604, 605) 사이에 신호를 라우팅하기 위해 프로그래밍가능한 스위치의 계층이 사용되는데, 이들 스위치에는 블록간(inter-block) 스위치(603)(도 6 및 도 7에 도시), 블록 내부(intra-block) 스위치(608)(도 7 및 도 8에 도시), 및 행 내부(intra-row) 스위치(612)(도 8에 도시)를 포함한다. SME(604, 605)는 FSM 엔진(600)으로 구현된 FSM의 상태에 대응할 수 있다. SME(604, 605)는 후술하는 바와 같이 프로그래밍가능한 스위치를 사용하여 서로 연결될 수 있다. 따라서, FSM은, 상태의 함수에 대응하도록 SME(604, 605)를 프로그래밍하고 FSM의 상태들 사이의 전이에 대응하도록 SME(604, 605)를 서로 선택적으로 연결하는 것에 의해 FSM 엔진(600) 상에 구현될 수 있다.

도 6은 예시적인 FSM 엔진(600)의 전체 뷰를 도시한다. FSM 엔진(600)은 프로그래밍가능한 블록간 스위치(603)에 선택적으로 서로 연결될 수 있는 복수의 블록(602)을 포함한다. 추가적으로, 블록(602)은 신호(예를 들어, 데이터)를 수신하고 데이터를 블록(602)에 제공하는 입력 블록(609)(예를 들어, 데이터 입력 포트)에 선택적으로 연결될 수 있다. 블록(602)은 블록(602)으로부터 신호를 외부 디바이스(예를 들어, 다른 FSM 엔진(600))로 제공하는 출력 블록(613)(예를 들어, 출력 포트)에 선택적으로 더 연결될 수 있다. FSM 엔진(600)은 FSM 엔진(600)에 프로그램(예를 들어, 이미지)을 로딩하기 위해 프로그래밍 인터페이스(611)를 더 포함할 수 있다. 이미지는 SME(604, 605)의 상태를 프로그램(예를 들어, 설정)할 수 있다. 즉, 이미지는 입력 블록(609)에서 주어진 입력에 특정 방식으로 반응하도록 SME(604, 605)를 구성할 수 있다. 예를 들어, SME(604)는 입력 블록(609)에 문자 'a'가 수신될 때 하이 신호를 출력하도록 설정될 수 있다.

일례에서, 입력 블록(609), 출력 블록(613) 및/또는 프로그래밍 인터페이스(611)는 레지스터로 구현되되 레지스터에의 기록이 각 요소로부터 또는 각 요소로 데이터를 제공하도록 구현될 수 있다. 따라서, 프로그래밍 인터페이스(611)에 대응하는 레지스터에 저장된 이미지로부터 비트는 SME(604, 605)에 로딩될 수 있다. 도 6은 블록(602), 입력 블록(609), 출력 블록(613) 및 블록간 스위치(603) 사이에 특정 개수의 전도체(예를 들어, 와이어, 트레이스)를 도시하지만, 다른 예에서, 더 적은 수 또는 더 많은 수의 전도체가 사용될 수 있는 것으로 이해된다.

도 7은 블록(602)의 일례를 도시한다. 블록(602)은 프로그래밍가능한 블록 내부 스위치(608)와 서로 선택적으로 연결될 수 있는 복수의 행(606)을 포함할 수 있다. 추가적으로, 행(606)은 블록간 스위치(603)로 다른 블록(602) 내 다른 행(606)에 선택적으로 연결될 수 있다. 일례에서, 버퍼(601)는 블록간 스위치(603)로/로부터 신호 타이밍을 제어하기 위해 포함된다. 행(606)은 본 명세서에서 GOT(groups of two)(610)라고 지칭되는 요소의 쌍으로 구성된 복수의 SME(604, 605)를 포함한다. 일례에서, 블록(602)은 16개의 행(606)을 포함한다.

도 8은 행(606)의 일례를 도시한다. GOT(610)는 프로그래밍가능한 행 내부 스위치(612)에 의해 행(606) 내 다른 GOT(610) 및 임의의 다른 요소(624)에 선택적으로 연결될 수 있다. GOT(610)는 블록 내부 스위치(608)로 다른 행(606) 내 다른 GOT(610)에 더 연결되거나 또는 블록간 스위치(603)로 다른 블록(602) 내 다른 GOT(610)에 더 연결될 수 있다. 일례에서, GOT(610)는 제1 및 제2 입력(614, 616)과 출력(618)을 구비한다. 제1 입력(614)은 GOT(610)의 제1 SME(604)에 연결되고, 제2 입력(614)은 GOT(610)의 제2 SME(604)에 연결된다.

일례에서, 행(606)은 제1 및 제2 복수의 행 상호연결 전도체(620, 622)를 포함한다. 일례에서, GOT(610)의 입력(614, 616)은 하나 이상의 행 상호연결 전도체(620, 622)에 연결될 수 있고, 출력(618)은 하나의 행 상호연결 전도체(620, 622)에 연결될 수 있다. 일례에서, 제1 복수의 행 상호연결 전도체(620)는 행(606) 내 각 GOT(610)의 각 SME(604)에 연결될 수 있다. 제2 복수의 행 상호연결 전도체(622)는 행(606) 내 각 GOT(610)의 하나의 SME(604)에 연결될 수 있으나, GOT(610)의 다른 SME(604)에는 연결될 수 없다. 일례에서, 제2 복수의 행 상호연결 전도체(622)의 제1 절반(half)은 행(606) 내 SME(604)(각 GOT(610)로부터 하나의 SME(604))의 제1 절반에 연결될 수 있고, 제2 복수의 행 상호연결 전도체(622)의 제2 절반은 행(606) 내 SME(604)(각 GOT(610)로부터 다른 SME(604))의 제2 절반에 연결될 수 있다. 제2 복수의 행 상호연결 전도체(622)와 SME(604, 605) 사이에 제한된 연결은 본 명세서에서 "패리티(parity)"라고 지칭된다.

일례에서, 행(606)은 카운터, 프로그래밍가능한 부울리안 논리 요소, 전계 프로그래밍가능한 게이트 어레이(FPGA), 응용 특정 집적 회로(application specific integrated circuit: ASIC), 프로그래밍가능한 프로세서(예를 들어, 마이크로프로세서), 및 다른 요소와 같은 특수 목적 요소(624)를 더 포함할 수 있다. 추가적으로, 일례로서, 특수 목적 요소(624)는 상이한 행(606)에서는 상이하다. 예를 들어, 블록(602) 내 행 중 4개의 행(606)은 특수 목적 요소(624)로 부울리안 논리를 포함할 수 있고, 블록(602) 내 다른 8개의 행(606)은 특수 목적 요소(624)로 카운터를 포함할 수 있다.

일례에서, 특수 목적 요소(624)는 카운터(본 명세서에서 카운터(624)라고도 지칭됨)를 포함한다. 일례에서, 카운터(624)는 12비트 프로그래밍가능한 다운 카운터(down counter)를 포함한다. 12비트 프로그래밍가능한 카운터(624)는 카운트 입력, 리셋 입력, 및 제로 카운트 출력을 구비한다. 카운트 입력은 선언될 때 일(one)만큼 카운터(624)의 값을 감분(decrement)한다. 리셋 입력은 선언될 때 카운터(624)로 하여금 연관된 레지스터로부터 초기 값을 로딩하게 한다. 12비트 카운터(624)에서, 최대 12비트 수는 초기 값으로 로딩될 수 있다. 카운터(624)의 값이 제로(0)로 감분되면, 제로 카운트 출력이 선언된다. 카운터(624)는 또한 적어도 2개의 모드, 즉 펄스(pulse) 모드와 홀드(hold) 모드를 구비한다. 카운터(624)가 펄스 모드로 설정되면, 제로 카운트 출력은 카운터(624)가 제로로 감분될 때 제1 클록 사이클 동안 선언되고, 이후 클록 사이클에서 제로 카운트 출력은 카운트 입력이 선언되는 경우에도 더 이상 선언되지 않는다. 이 상태는 카운터(624)가 선언되는 리셋 입력에 의하여 리셋될 때까지 지속한다. 카운터(624)가 홀드 모드로 설정될 때 제로 카운트 출력은 카운터(624)가 제로로 감분될 때 제1 클록 사이클 동안 선언되고, 카운터(624)가 선언되는 리셋 입력에 의해 리셋될 때까지 카운트 입력이 선언될 때 선언이 유지된다.

도 9는 GOT(610)의 일례를 도시한다. GOT(610)는, 입력(614, 616)을 가지고, OR 게이트(630)에 연결된 출력(626, 628)을 가지는 제1 및 제2 SME(604, 605)를 포함한다. 출력(626, 628)은 OR 게이트(630)와 서로 논리적 OR 연결되어 GOT(610)의 공통 출력(618)을 형성한다. 일례에서, 제1 및 제2 SME(604, 605)는 패리티를 나타내며, 여기서 제1 SME(604)의 입력(614)은 행 상호연결 전도체(622)의 일부에 연결될 수 있고, 제2 SME(605)의 입력(616)은 다른 행 상호연결 전도체(622)에 연결될 수 있다. 일례에서, GOT(610) 내 2개의 SME(604, 605)는 제1 SME(604)의 출력(626)을 제2 SME(605)의 입력(616)에 연결하도록 스위치(640)를 설정하는 것에 의해 캐스케이드연결될 수 있다.

일례에서, 상태 기계 요소(604, 605)는 검출 라인(634)과 병렬 연결된 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM)에 종종 사용된 것과 같은 복수의 메모리 셀(632)을 포함한다. 하나의 이러한 메모리 셀(632)은 하이 또는 로우 값(예를 들어, 1 또는 0)에 대응하는 것과 같은 데이터 상태로 설정될 수 있는 메모리 셀을 포함한다. 메모리 셀(632)의 출력은 검출 라인(634)에 연결되고, 메모리 셀(632)의 입력은 데이터 스트림 라인(636) 상의 데이터에 기초하여 신호를 수신한다. 일례에서, 데이터 스트림 라인(636)의 입력은 메모리 셀(632) 중 하나를 선택하도록 디코딩된다. 선택된 메모리 셀(632)은 저장된 데이터 상태를 검출 라인(634) 상에 출력으로 제공한다. 예를 들어, 데이터 입력 포트(609)에서 수신된 데이터는 디코더(미도시)에 제공될 수 있고, 디코더는 데이터 스트림 라인(636) 중 하나를 선택할 수 있다. 일례에서, 디코더는 ACSII 문자를 256개의 비트 중 하나로 변환할 수 있다.

그리하여, 메모리 셀(632)이 하이 값으로 설정되고 데이터 스트림 라인(636) 상의 데이터가 메모리 셀(632)에 대응할 때 메모리 셀(632)은 검출 라인(634)에 하이 신호를 출력한다. 데이터 스트림 라인(636) 상의 데이터가 메모리 셀(632)에 대응하고 메모리 셀(632)이 로우 값으로 설정될 때 메모리 셀(632)은 검출 라인(634)에 로우 신호를 출력한다. 메모리 셀(632)로부터 검출 라인(634) 상으로의 출력은 검출 회로(638)에 의해 센싱된다. 일례에서, 입력 라인(614, 616) 상의 신호는 각 검출 회로(638)를 활성(active) 상태 또는 비활성(inactive) 상태로 설정한다. 비활성 상태로 설정될 때 검출 회로(638)는 각 검출 라인(634) 상의 신호에 상관없이 각 출력(626, 628)에 로우 신호를 출력한다. 활성 상태로 설정될 때, 검출 회로(638)는 각 SME(604, 605)의 메모리 셀(634) 중 하나로부터 하이 신호가 검출될 때 각 출력 라인(626, 628)에 하이 신호를 출력한다. 활성 상태에 있을 때, 검출 회로(638)는 각 SME(604, 605)의 메모리 셀(634) 전부로부터 신호가 로우일 때 각 출력 라인(626, 628) 상에 로우 신호를 출력한다.

일례에서, SME(604, 605)는 256개의 메모리 셀(632)을 포함하며, 각 메모리 셀(632)은 상이한 데이터 스트림 라인(636)에 연결된다. 따라서, SME(604, 605)는 데이터 스트림 라인(636) 중 선택된 하나 이상의 것이 하이 신호를 가질 때 하이 신호를 출력하도록 프로그래밍될 수 있다. 예를 들어, SME(604)는 제1 메모리 셀(632)(예를 들어, 비트 0)을 하이로 설정하게 하고 모든 다른 메모리 셀(632)(예를 들어, 비트 1 내지 255)을 로우로 설정하게 할 수 있다. 각 검출 회로(638)가 활성 상태에 있을 때, SME(604)는 비트 0에 대응하는 데이터 스트림 라인(636)이 하이 신호를 가질 때 출력(626)에 하이 신호를 출력한다. 다른 예에서, SME(604)는 적절한 메모리 셀(632)을 하이 값으로 설정하는 것에 의해 다수의 데이터 스트림 라인(636) 중 하나가 하이 신호를 가질 때 하이 신호를 출력하도록 설정될 수 있다.

일례에서, 메모리 셀(632)은 연관된 레지스터로부터 비트를 판독하는 것에 의해 하이 또는 로우 값으로 설정될 수 있다. 따라서, SME(604)는 컴파일러에 의하여 생성된 이미지를 레지스터에 저장하고 레지스터 내 비트를 연관된 메모리 셀(632)에 로딩하는 것에 의해 프로그래밍될 수 있다. 일례에서, 컴파일러에 의해 생성된 이미지는 하이 및 로우(예를 들어, 1 및 0) 비트의 바이너리 이미지(binary image)를 포함한다. 이미지는 SME(604, 605)를 캐스케이드연결하는 것에 의해 FSM으로 동작하도록 FSM 엔진(600)을 프로그래밍할 수 있다. 예를 들어, 제1 SME(604)는 검출 회로(638)를 활성 상태로 설정하는 것에 의해 활성 상태로 설정될 수 있다. 제1 SME(604)는 비트 0에 대응하는 데이터 스트림 라인(636)이 하이 신호를 가질 때 하이 신호를 출력하도록 설정될 수 있다. 제2 SME(605)는 초기에 비활성 상태로 설정될 수 있으나, 활성일 때 비트 1에 대응하는 데이터 스트림 라인(636)이 하이 신호를 가질 때 하이 신호를 출력하도록 설정될 수 있다. 제1 SME(604) 및 제2 SME(605)는 제1 SME(604)의 출력(626)을 제2 SME(605)의 입력(616)에 연결하도록 설정하는 것에 의해 캐스케이드연결될 수 있다. 따라서, 하이 신호가 비트 0에 대응하는 데이터 스트림 라인(636)에서 센싱될 때, 제1 SME(604)는 출력(626)에 하이 신호를 출력하고 제2 SME(605)의 검출 라인(638)을 활성 상태로 설정한다. 하이 신호가 비트 1에 대응하는 데이터 스트림 라인(636)에서 센싱되면, 제2 SME(605)는 다른 SME(605)를 활성화시키거나 FSM 엔진(600)으로부터 출력하기 위해 출력(628)에 하이 신호를 출력한다.

도 10은 병렬 기계를 프로그래밍하도록 구성된 이미지로 소스 코드를 변환하는 컴파일러를 위한 방법(1000)의 일례를 도시한다. 방법(1000)은 소스 코드를 구문 트리(syntax tree)로 파싱(parse)하는 단계(블록 1002), 상기 구문 트리를 오토마톤으로 변환하는 단계(블록 1004), 상기 오토마톤을 최적화하는 단계(블록 1006), 상기 오토마톤을 네트리스트로 변환하는 단계(블록 1008), 상기 네트리스트를 하드웨어에 배치하는 단계(블록 1010), 상기 네트리스트를 라우팅하는 단계(블록 1012) 및 결과 이미지를 발행(publish)하는 단계(블록 1014)를 포함한다.

일례에서, 컴파일러는 소프트웨어 개발자로 하여금 FSM 엔진(600)에 FSM을 구현하기 위한 이미지를 생성하게 하는 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(application programming interface: API)를 포함한다. 컴파일러는 FSM 엔진(600)을 프로그래밍하도록 구성된 이미지로 정규 표현(regular expression)의 입력 세트를 변환하는 방법을 제공한다. 컴파일러는 폰 노이만 아키텍처(Von Nuemann architecture)를 가지는 컴퓨터를 위한 명령에 의해 구현될 수 있다. 이들 명령은 컴퓨터 상의 프로세서로 하여금 컴파일러의 기능을 구현하게 할 수 있다. 예를 들어, 명령은 프로세서에 의해 실행될 때 프로세서로 하여금 프로세서에 액세스가능한 소스 코드에 대해 블록(1002, 1004, 1006, 1008, 1010, 1012 및 1014)에 기술된 동작을 수행하게 할 수 있다. 폰 노이만 아키텍처를 가지는 예시적인 컴퓨터는 도 15에 도시되고 후술된다.

블록(1002)에서 소스 코드는 구문 트리를 형성하도록 파싱된다. 파싱은 도 3에 대해 전술된 바와 같이 소스 코드의 일반 표현을 생성한다. 나아가, 파싱은 FSM 엔진(600)에 의해 지원되는, 및 지원되지 않는 regex를 고려할 수 있다. 지원되는 regex는 적절한 기계 코드 구현으로 변환될 수 있으나, 지원되지 않는 regex는 예를 들어 에러를 생성하거나, 또는 비 지원되는 regex에 기능적으로 근접한 지원되는 기계 코드로 변환될 수 있다.

블록(1004)에서, 구문 트리는 오토마톤으로 변환된다. 도 3에 대해 전술된 바와 같이 구문 트리를 변환하는 것은 구문 트리를 복수의 상태를 포함하는 오토마톤으로 변환한다. 일례에서, 오토마톤은 FSM 엔진(600)의 하드웨어에 부분적으로 기초하여 변환될 수 있다.

일례에서, 오토마톤의 입력 심볼은 알파벳 심볼, 부호 0 내지 9, 및 다른 프린트가능한 문자를 포함한다. 일례에서, 입력 심볼은 바이트 값 0 내지 255를 포함하여 이 바이트 값에 의해 표현된다. 일례에서, 오토마톤은 그래프의 노드(node)들이 상태의 세트에 대응하는, 방향 그래프(directed graph)로 표현될 수 있다. 일례에서, 입력 심볼(α)에서 상태(p)로부터 상태(q)로의 전이, 즉 δ(p, α)는 노드(p)로부터 노드(q)로 방향성 연결인 것으로 지시된다.

일례에서, 오토마톤은 일반 목적 상태 및 특수 목적 상태를 포함한다. 일반 목적 상태 및 특수 목적 상태는 컴파일러가 기계 코드를 생성하고 있는 타깃 디바이스에 의하여 지원되는 일반 목적 요소 및 특수 목적 요소에 대응한다. 상이한 유형의 타깃 디바이스는 상이한 유형의 일반 목적 요소 및 하나 이상의 상이한 유형의 특수 목적 요소를 지원할 수 있다. 일반 목적 요소는 일반적으로 넓은 범위의 기능을 구현하는데 사용될 수 있는 반면, 특수 목적 요소는 일반적으로 더 좁은 범위의 기능을 구현하는데 사용될 수 있다. 그러나, 일례에서, 특수 목적 요소는 예를 들어 좁은 범위의 기능에서 더 우수한 효율을 달성할 수 있다. 따라서, 특수 목적 요소는 예를 들어 타깃 디바이스에서 특정 기능을 구현하는데 필요한 기계 자원 또는 기계 사이클을 감소시키는데 사용될 수 있다. 일부 예에서, 타깃 디바이스는 단지 특수 목적 요소를 지원하며, 여기서 다수의 상이한 유형의 특수 목적 요소들이 지원된다.

컴파일러가 FSM 엔진(600)의 기계 코드를 생성하고 있는 예에서, 일반 목적 상태는 SME(604, 605)에 대응할 수 있고, 이에 따라 일반 목적 상태는 본 명세서에서 "SME 상태"라고 지칭된다. 나아가, 컴파일러가 FSM 엔진(600)의 기계 코드를 생성하고 있을 때 특수 목적 상태는 카운터(624)에 대응할 수 있고, 이에 본 명세서에서 "카운터 상태"라고 지칭된다. 일례에서, 오토마톤에서 SME 상태는, SME로 맵핑되지 않는 오토마톤의 시작 상태를 제외하고는, FSM 엔진(600)에서 SME(예를 들어, SME(604, 605))로 1대1 맵핑을 한다. 카운터(624)는 카운터 상태로 1대1 맵핑을 할 수도 있고 또는 하지 않을 수도 있다.

일례에서, 입력 심볼 범위 외 특수 전이 심볼이 오토마톤에서 사용될 수 있다. 이들 특수 전이 심볼은 예를 들어, 특수 목적 요소(224)의 사용을 가능하게 하는데 사용될 수 있다. 나아가, 특수 전이 심볼은 입력 심볼과는 다른 것에서 발생하는 전이를 제공하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 특수 전이 심볼은 제2 상태와 제3 상태 모두가 인에이블될 때 제1 상태가 인에이블되는 (예를 들어, 전이되는) 것을 나타낼 수 있다. 따라서, 제1 상태는 제2 상태와 제3 상태 모두가 활성화될 때 활성화되며, 제1 상태로의 전이는 입력 심볼에 직접 종속하지 않는다. 특히, 제2 상태와 제3 상태 모두가 인에이블될 때 제1 상태가 인에이블되는 것을 나타내는 특수 전이 심볼은 예를 들어 특수 목적 요소(224)로서 부울리안 논리에 의하여 수행되는 부울리안 AND 함수를 나타내는데 사용될 수 있다. 일례에서, 특수 전이 심볼은 카운터 상태가 제로에 도달하여 다운스트림 상태로 전이하는 것을 나타내는데 사용될 수 있다.

일례에서, 오토마톤은 글루시코브(Glushkov)의 방법과 같은 표준 기술 중 하나를 사용하여 구성될 수 있다. 일례에서, 오토마톤은 ε-없는 균일한 오토마톤(ε-free homogeneous automaton)일 수 있다. 구문 트리를 오토마톤으로 변환하는 것에 관한 추가적인 상세는 아래 도 3, 도 4a 내지 도 4c, 도 11a, 도 11b, 도 12, 도 13 및 도 14에 대해 제공된다.

블록(1006)에서, 구문 트리가 오토마톤으로 변환되면, 오토마톤이 최적화된다. 이 오토마톤은 특히 그 복잡성과 사이즈를 감소시키도록 최적화된다. 오토마톤은 중복 상태(redundant state)들을 결합하는 것에 의해 최적화될 수 있다.

블록(1008)에서, 최적화된 오토마톤은 네트리스트로 변환된다. 오토마톤을 네트리스트로 변환하는 것은 오토마톤의 각 상태를 FSM 엔진(600)의 하드웨어 요소(예를 들어, SME(604, 605), 특수 목적 요소(624))의 인스턴스로 맵핑한다. 또한 인스턴스들 사이의 연결이 네트리스트를 생성하기 위해 결정된다.

블록(1010)에서, 네트리스트는 네트리스트의 각 인스턴스에 대응하는 타깃 디바이스(예를 들어, SME(604, 605), 특수 목적 요소(624))의 특정 하드웨어 요소를 선택하도록 배치된다. 일례에서, 배치하는 것은 FSM 엔진(600)에 대한 일반 입력 및 출력의 제약에 기초하여 각 특정 하드웨어 요소를 선택한다.

블록(1012)에서, 배치된 네트리스트는 네트리스트에 의해 기술된 연결을 달성하기 위해 선택된 하드웨어 요소를 서로 연결하기 위하여 프로그래밍 가능한 스위치(예를 들어, 블록간 스위치(603), 블록 내부 스위치(608) 및 행 내부 스위치(612))에 대한 설정을 결정하도록 라우팅된다. 일례에서, 프로그래밍가능한 스위치에 대한 설정은 프로그래밍가능한 스위치에 대한 설정과, 선택된 하드웨어 요소를 연결하는데 사용될 수 있는 FSM 엔진(600)의 특정 전도체를 결정하는 것에 의해 결정된다. 라우팅은 블록(1010)에서 배치하는 동안 하드웨어 요소들 사이에 더 많은 특정 연결 제한을 고려할 수 있다. 따라서, 라우팅은 FSM(600)에 전도체의 실제 제한이 주어지면 적절한 연결을 만들기 위하여 전체 배치에 의하여 결정된 하드웨어 요소들 중 일부의 위치를 조절할 수 있다.

네트리스트가 배치되고 라우팅되면, 배치되고 라우팅된 네트리스트는 FSM 엔진(200)의 프로그래밍을 위한 복수의 비트로 변환될 수 있다. 복수의 비트는 본 명세서에서 이미지라고 지칭된다.

블록(1014)에서 이미지는 컴파일러에 의해 발행된다. 이미지는 FSM 엔진(600)의 특정 하드웨어 요소 및/또는 프로그래밍 가능한 스위치를 프로그래밍하기 위한 복수의 비트를 포함한다. 이미지가 복수의 비트(예를 들어, 0 및 1)를 포함하는 실시형태에서, 이미지는 바이너리 이미지라고 지칭될 수 있다. 이 비트는 FSM 엔진(600)에 로딩되어 SME(604, 605)의 상태, 특정 목적 요소(624), 및 프로그래밍 가능한 스위치를 프로그래밍하여 프로그래밍된 FSM 엔진(600)이 소스 코드에 의해 기술된 기능을 가지는 FSM을 구현할 수 있게 한다. 배치(블록 1010) 및 라우팅(블록 1012)은 FSM 엔진(600) 내 특정 위치에 있는 특정 하드웨어 요소를 오토마톤 내 특정 상태로 맵핑할 수 있다. 따라서, 이미지 내 비트는 원하는 기능(들)을 구현하기 위해 특정 하드웨어 요소 및/또는 프로그래밍가능한 스위치를 프로그래밍할 수 있다. 일례에서, 이미지는 기계 코드를 컴퓨터 판독가능한 매체에 저장하는 것에 의해 발행될 수 있다. 다른 예에서, 이미지는 디스플레이 디바이스 상에 이미지를 디스플레이하는 것에 의해 발행될 수 있다. 또 다른 예에서, 이미지는 FSM 엔진(600)에 이미지를 로딩하기 위해 프로그래밍 디바이스와 같은 다른 디바이스에 이미지를 송신하는 것에 의해 발행될 수 있다. 또 다른 예에서, 이미지는 병렬 기계(예를 들어 FSM 엔진(600))에 이미지를 로딩하는 것에 의해 발행될 수 있다.

일례에서, 이미지는 이미지로부터 SME(604, 605) 및 다른 하드웨어 요소(624)로 비트 값을 직접 로딩하는 것에 의해 또는 이미지를 하나 이상의 레지스터에 로딩한 다음 이 레지스터로부터 비트 값을 SME(604, 605) 및 다른 하드웨어 요소(624)에 기록하는 것에 의해 FSM 엔진(600)에 로딩될 수 있다. 일례에서, FSM 엔진(600)의 하드웨어 요소(예를 들어, SME(604, 605), 다른 요소(624), 프로그래밍가능한 스위치(603, 608, 612))는 프로그래밍 디바이스 및/또는 컴퓨터가 이미지를 하나 이상의 메모리 어드레스에 기록하는 것에 의해 이미지를 FSM 엔진(600)에 로딩할 수 있도록 메모리 맵핑된다.

다시 도 3 및 도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 구문 트리를 오토마톤으로 변환할 때, 언롤링된 양화의 진입 차수 및/또는 진출 차수가 제어될 수 있다. 일례에서, 진입 차수 및/또는 진출 차수는 임계값에 기초하여 제어될 수 있다. 임계값은 예를 들어, 컴파일러가 이미지를 준비하는 병렬 기계(500)의 하드웨어 제한에 기초할 수 있다. 예를 들어, 병렬 기계(500)의 일반 목적 요소(502)가 최대 14개의 진입 전이를 구비할 수 있으나, 언롤링을 위한 임계값은 14개 이하의 진입 전이로 설정될 수 있다. 다른 예에서, 언롤링을 위한 임계값은 최대 진입 전이의 일부를 사용하도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 최대 14개의 진입 전이를 가지는 일반 목적 요소(502)에 대해 임계값은 언롤링된 표현이 아닌 표현으로부터 진입 전이를 고려하기 위하여 7개의 진입 전이로 설정될 수 있다.

언롤링은 이하와 같이 기술된 일반 그래프 문제로 구성될 수 있다. 도 11a, 도 11b, 도 12 및 도 13은 진입 차수와 진출 차수를 제어하는 후술하는 문제 1에 대해 4개의 해법의 그래프를 예시한다. 상이한 해법은 진입 차수와 진출 차수의 임계값으로 결정되는 상이한 최대 길이를 제공한다. 따라서, 원하는 진입 차수와 진출 차수에 따라 주어진 해법이 선택될 수 있다. 오토마톤의 결과적인 진입 차수 및/또는 진출 차수는 후술하는 2개의 문제에 선택된 해법을 가지는 함수이다.

문제 1(진입 차수와 진출 차수의 제한이 있는 확장된 경로). 길이(n) 및 2개의 무부호 정수 p>1 및 q>1의 방향 경로가 주어진다. n+1개의 정점을 v0 -> v1 -> v2 -> ... -> vn이라고 하자. 경로의 시작 정점은 v0이고 종료 정점은 vn이다. 루프가 도입되지 않게 이 경로에 에지를 추가하고, 1<=k<=n인 임의의 k에 대해, 여기에 길이(k)인 v0 내지 vn의 방향 경로가 존재하며; 또한 모든 정점의 진입 차수는 p보다 더 커서는 안 되고, 모든 정점의 진출 차수는 q보다 더 커서는 안 된다.

문제 2(진입 차수와 진출 차수의 제약이 있는 경로의 최대화). 무한 방향 경로와 2개의 무부호 정수 p>1 및 q>1이 주어진다. 정점을 v0->v1->v2->...라고 하자. 이 경로에 에지를 추가하고 vm으로 나타난 종료 정점을 찾아내서 1<=k<=m인 임의의 k에 대해, 길이(k)인 v0 내지 vm의 방향 경로가 존재하며; 모든 정점의 진입 차수는 p보다 더 커서는 안 되고, 모든 정점의 진출 차수는 q보다 더 커서는 안 된다. 루프는 그래프에서 허용되지 않는다. 최적화 목표는 결과적인 경로의 길이(m)를 최대화하는 것이다.

일례에서, 문제 2가 제일 먼저 해결된다. 최대화된 경로 길이(m)가 n보다 작지 않은 경우, 문제 1은 용이하게 해결될 수 있다. 도 11 내지 도 13에 대하여 후술하는 4개의 해법은 도 4a 내지 도 4c에 대해서 설명되는 분산 패턴 및 병합 패턴으로부터 유도된다. 최대 길이는 p 및 q의 값에 의존한다.

그래프 용어에서 분산 패턴은 q개의 정점을 가지는 경로의 확장으로 설명될 수 있다. 원래의 경로를 포함하는 에지 이외에 시작 정점(v0)은 모든 다른 정점을 유도한다. v0의 진출 차수는 q-1이고, vq-1은 0이고 다른 정점(v1... vq-2)은 1이다. v0의 진입 차수는 0이고, v1은 1이고, v2...vq-1은 2이다. 1<=k<=q-1인 모든 k에서, v0 내지 vq-1인 길이(k)의 경로가 존재한다.

k=1: v0->vq-1

k = 2: v0->vq-2->vq-1

k = 3: v0->vq-3->vq-2->vq-1

.....

k = q-1: v0->v1->v2->...->vq-2->vq-1

또한, 그래프 용어에서, 병합 패턴은 p개의 정점을 가지는 경로로 기술될 수 있다. 원래의 경로를 포함하는 에지 이외에, 종료 정점(vp-1)은 모든 다른 정점에 의해 구동된다. vp-1의 진입 차수는 p-1이고, v0은 0이고, 다른 정점(v1...vp-2)은 1이다. vp-1의 진출 차수는 0이고, vp-2는 1이고, v0 ... vp-3은 2이다. 1<=k<=p-1인 모든 k에 대해, v0 내지 vp-1의 길이(k)의 경로가 존재한다.

k=1: v0->vp-1

k = 2: v0->v1->vp-1

k = 3: v0->v1->v2->vp-1

.....

k = q-1: v0->v1->v2->...->vp-2->vp-1

도 11a는 전술된 문제 2에 대한 제1 해법을 도시한다. 구성 방법은 다음과 같다. 길이(q-1)의 분산 패턴으로 p-1개의 사본을 연쇄 연결한 다음, 말단에 하나 이상의 정점(v(p-1)(q-1)+1)을 추가한다. 분산 패턴의 종료 정점 및 시작 정점은 접합 정점(junction vertices)이라고 하는, 연쇄 연결 동안 하나의 정점으로 병합된다. 모든 접합 정점을 마지막 정점(v(p-1)(q-1)+1)으로 에지를 연결한다. 사실, 접합 정점을 v(p-1)(q-1)+1로 연결하는 것은 접합 정점에 병합 패턴을 적용하는 것이다.

이제 정점의 진출 차수(vk)는,

정점(vk)의 진입 차수는

1<=k<=q인 모든 k에 대해, v0에서 v(p-1)(q-1)+1의 길이(k)의 경로는,

k = 1: v0-> v(p-1)(q-1)+1

k = 2: v0->vq-1-> v(p-1)(q-1)+1

k = 3: v0->vq-2->vq-1-> v(p-1)(q-1)+1

.....

k = q: v0->v1->v2->...->vq-1-> v(p-1)(q-1)+1

q+1 <= k <= 2q-1인 모든 k에 대해, vO에서 v(p-1)(q-1)+1의 길이(k)의 경로는,

k = q+1: v0->v1->v2->...->vq-1->v2q-2->v(p-1)(q-1)+1

k = q+2: v0->v1->v2->...->vq-1->v2q-1->v2q-2-> v(p-1)(q-1)+1

k = q+3: v0->v1->v2->...->vq-1->v2q-2->vq-1->v2q-2-> v(p-1)(q-1)+1

.....

k = 2q: v0->v1->v2->...->vq-1->vq->vq+1->...->v2q-2-> v(p-1)(q-1)+1

2q+1 <= k <= (p-1)(q-1)+1인 다른 k에 대해, 경로는 유사하게 구성된다. 그러므로, 해법 1의 달성된 최대 경로 길이는 (p- 1)(q-1)+1이다.

도 11b는 상기 제1 해법과 유사한 문제 2에 대한 제2 해법을 도시한다. 이 해법에서 병합 패턴과 분산 패턴의 사용이 문제 2에 대한 제1 해법과 교환된다. 기본적으로 병합 패턴은 서브 경로에 사용되고, 분산 패턴은 접합 정점에 적용된다. 진입 차수, 진출 차수 및 여러 길이의 경로에 대한 상세는 해법 1과 유사하다. 해법 1의 달성된 최대 경로 길이는 (p- 1)(q-1)+1이다.

도 12는 문제 2에 대한 제3 해법을 도시한다. 이 해법은 서브 경로와 접합 정점에 대해 병합 패턴을 적용하는 것이다. 해법 1의 달성된 최대 경로 길이는 p(p-1)+1이다.

도 13은 문제 2에 대한 제4 해법을 도시한다. 이 해법은 서브 경로와 접합 정점에 대해 분산 패턴을 적용하는 것이다. 해법 1의 달성된 최대 경로 길이는 q(q-1)+1이다.

도 14는 문제 1에 대한 해법을 도시한다. 상기 4개의 해법으로부터 문제 1의 해법을 얻는 것은 간단하다. 최대 길이가 n(경로 길이)보다 작지 않은 해법을 취해보자. 해법 1이 취해지고 n은 (p-2)(q-1)+1이라 가정하자. (p-2)(q-1)+1보다 더 큰 지수를 가지는 정점을 제거한 후에 접합 정점을 v(p-2)(q-1)+1에 재연결한다. 결과적인 그래프는 문제 1에 대한 해법이다. 동일한 기술은 문제 2에 대한 4개의 해법 전부에 적용된다.

본 명세서에 설명된 예시적인 방법은 적어도 부분적으로 기계 또는 컴퓨터로 구현될 수 있다. 일부 예는 상기 예에서 설명된 방법을 수행하도록 전자 디바이스를 구성하도록 동작가능한 명령으로 인코딩된 컴퓨터 판독가능한 매체 또는 기계 판독가능한 매체를 포함할 수 있다. 이러한 방법의 구현은 마이크로코드, 어셈블리 언어 코드, 고차 레벨 언어 코드 등과 같은 코드를 포함할 수 있다. 이 코드는 여러 방법을 수행하는 컴퓨터 판독가능한 명령을 포함할 수 있다. 코드는 컴퓨터 프로그램 제품의 일부를 형성할 수 있다. 나아가, 코드는 실행 동안 또는 다른 시간에 하나 이상의 휘발성 또는 비휘발성 컴퓨터 판독가능한 매체에 유형적으로 저장될 수 있다. 이들 컴퓨터 판독가능한 매체는 하드 디스크, 이동식 자기 디스크, 이동식 광 디스크(예를 들어, 콤팩트 디스크 및 디지털 비디오 디스크), 자기 카세트, 메모리 카드 또는 스틱, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM) 등을 포함할 수 있으나 이들로 제한되지 않는다.

도 15는 일반적으로 폰 노이만 아키텍처를 가지는 컴퓨터(1500)의 일례를 도시한다. 본 발명의 내용을 판독하고 이해하면 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 소프트웨어 프로그램이 소프트웨어 프로그램에 한정된 기능을 실행하도록 컴퓨터 기반 시스템에서 컴퓨터 판독가능한 매체로부터 론칭(launched)될 수 있는 방식을 이해될 수 있을 것이다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 여러 프로그래밍 언어들이 본 명세서에 개시된 방법을 구현하고 수행하도록 설계된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램을 생성하는데 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이 프로그램은 자바(Java), C++ 또는 하나 이상의 다른 언어와 같은 객체 지향 언어(object-oriented language)를 사용하여 객체 지향 포맷으로 구조화될 수 있다. 대안적으로, 프로그램은 어셈블리, C 등과 같은 절차 언어(procedural language)를 사용하여 절차 지향 포맷으로 구조화될 수 있다. 소프트웨어 성분은 원격 절차 호출 등을 포함하는 애플리케이션 프로그램 인터페이스 또는 프로세스간 통신 기술과 같은 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진 다수의 메커니즘 중 임의의 것을 사용하여 통신할 수 있다. 여러 실시형태의 개시 내용은 임의의 특정 프로그래밍 언어 또는 환경으로 제한되지 않는다.

따라서, 다른 실시형태들이 실현될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터, 메모리 시스템, 자기 또는 광 디스크, 일부 다른 저장 디바이스, 또는 임의의 유형의 전자 디바이스 또는 시스템과 같은 제조 물품은 하나 이상의 프로세서(1502)에 의해 실행될 때 상기 방법에 대하여 전술된 동작 중 어느 것을 수행할 수 있게 하는 명령(1524)(예를 들어, 컴퓨터 프로그램 명령)을 저장한 메모리(예를 들어, 이동식 저장 매체 및 전기, 광, 또는 전자기 전도체를 구비하는 임의의 메모리)와 같은 컴퓨터 판독가능한 매체(1522)에 연결된 하나 이상의 프로세서(1502)를 포함할 수 있다.

컴퓨터(1500)는 직접 및/또는 버스(1508)를 사용하여 다수의 성분에 연결된 프로세서(1502)를 가지는 컴퓨터 시스템의 형태를 취할 수 있다. 이 성분은 메인 메모리(1504), 정적 또는 비휘발성 메모리(1506) 및 대용량 저장매체(1516)를 포함할 수 있다. 프로세서(1502)에 연결된 다른 성분은 비디오 디스플레이와 같은 출력 디바이스(1510), 키보드와 같은 입력 디바이스(1512), 및 마우스와 같은 커서 제어 디바이스(1514)를 포함할 수 있다. 프로세서(1502) 및 다른 성분을 네트워크(1526)에 연결하는 네트워크 인터페이스 디바이스(1520)는 버스(1508)에 더 연결될 수 있다. 명령(1524)은 다수의 잘 알려진 전송 프로토콜(예를 들어, HTTP) 중 어느 하나를 사용하여 네트워크 인터페이스 디바이스(1520)를 통해 네트워크(1526)를 통해 더 송수신될 수 있다. 버스(1508)에 연결된 이들 요소 중 어느 것은 구현될 특정 실시형태에 따라 없을 수도 있거나, 하나만 존재할 수 있거나, 또는 복수 개 존재할 수도 있다.

일례에서, 프로세서(1502), 메모리(1504, 1506) 또는 저장 디바이스(1516) 중 하나 이상은 실행될 때 컴퓨터(1500)로 하여금 본 명세서에 설명된 방법 중 임의의 하나 이상을 수행할 수 있게 하는 명령(1524)을 각각 포함할 수 있다. 대안적인 실시형태에서, 컴퓨터(1500)는 독립형 디바이스로서 동작하거나 또는 다른 디바이스에 연결(예를 들어, 네트워킹 연결)될 수 있다. 네트워킹 환경에서, 컴퓨터(1500)는 서버-클라이언트 네트워크 환경에서 서버 또는 클라이언트 디바이스의 능력으로 동작하거나 또는 피어 투 피어(또는 분산) 네트워크 환경에서 피어 디바이스로서 동작할 수 있다. 컴퓨터(1500)는 퍼스널 컴퓨터(PC), 태블릿 PC, 셋탑 박스(set-top box: STB), PDA(Personal Digital Assistant), 셀폰(cellular telephone), 웹 기기(web appliance), 네트워크 라우터, 스위치 또는 브리지, 또는 이 디바이스에 의해 취해질 동작을 특정하는 명령 세트(순차 또는 그 밖의 것)를 실행할 수 있는 임의의 디바이스를 포함할 수 있다. 나아가, 단일 컴퓨터(1500)만이 도시되어 있으나, "컴퓨터"라는 용어는 본 명세서에 설명된 방법 중 임의의 하나 이상을 수행하는 명령 세트(또는 다수의 세트)를 개별적으로 또는 공동으로 실행하는 임의의 디바이스 집합을 포함하는 것으로 또한 해석되어야 한다.

컴퓨터(1500)는 하나 이상의 통신 프로토콜(예를 들어, USB(universal serial bus), IEEE 1394 등)을 사용하여 주변 디바이스와 통신하는 출력 제어기(1528)를 더 포함할 수 있다. 출력 제어기(1528)는 예를 들어, 컴퓨터(1500)에 통신가능하게 연결된 프로그래밍 디바이스(1530)에 이미지를 제공할 수 있다. 프로그래밍 디바이스(1530)는 병렬 기계(예를 들어, 병렬 기계(500), FSM 엔진(600))를 프로그래밍하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 프로그래밍 디바이스(1530)는 컴퓨터(1500)와 통합되고 버스(1508)에 연결되거나 또는 네트워크 인터페이스 디바이스(1520) 또는 다른 디바이스를 통해 컴퓨터(1500)와 통신할 수 있다.

컴퓨터 판독가능한 매체(1524)가 단일 매체로 도시되어 있으나, "컴퓨터 판독가능한 매체"라는 용어는 하나 이상의 명령(1524) 세트를 저장하는 단일 매체 또는 다수의 매체(예를 들어, 중앙집중된 또는 분산된 데이터베이스, 또는 연관된 캐시 및 서버, 및 또는 여러 유형의 저장 매체, 예를 들어, 프로세서(1502), 레지스터, 메모리(1504, 1506), 및 저장 디바이스(1516))를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. "컴퓨터 판독가능한 매체"라는 용어는 컴퓨터에 의해 실행하기 위한 명령 세트를 저장, 인코딩 또는 운반할 수 있고, 컴퓨터로 하여금 본 발명의 방법 중 임의의 하나 이상의 것을 수행하게 하거나 또는 이 명령 세트에 의하여 사용되거나 이와 연관된 데이터 구조를 저장, 인코딩 또는 운반할 수 있는 임의의 매체를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. "컴퓨터 판독가능한 매체"라는 용어는 솔리드 스테이트 메모리(solid-state memory), 광 매체, 및 자기 매체와 같은 유형적인 매체를 포함하나 이로 제한되지 않는 것으로 해석되어야 한다.

본 명세서의 특성과 개요를 독자들에게 확인할 수 있게 하는 요약을 요구하는 37 C.F.R. 1.72(b)항에 따라 요약이 제공된다. 이 요약은 청구의 범위 또는 의미를 제한하거나 해석하는데 사용되어서는 안 되는 것으로 이해된다. 이하 청구범위는 상세한 설명에 포함되며, 각 청구항은 별개의 실시형태로서 각자 존재한다.

예시적인 실시형태

실시형태 1은, 양화를 오토마톤으로 변환하는 단계로서, 상기 변환하는 단계가 상기 오토마톤의 진입 차수를 제어하기 위해 양화를 언롤링하는 것을 포함하는 것인, 변환하는 단계; 및 상기 오토마톤을 타깃 디바이스에 대응하는 기계 코드로 변환하는 단계를 포함하는 컴퓨터로 구현된 방법을 포함한다.

실시형태 2는, 컴퓨터에 의해 실행될 때 컴퓨터로 하여금 양화를 오토마톤으로 변환하는 동작으로서, 상기 변환하는 동작이 상기 오토마톤의 진출 차수를 제어하기 위해 양화를 언롤링하는 것을 포함하는 것인, 변환하는 동작; 및 상기 오토마톤을 타깃 디바이스에 대응하는 기계 코드로 변환하는 동작을 수행하게 하는 명령을 포함하는 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함한다.

실시형태 3은 소프트웨어를 저장하는 메모리; 및 상기 메모리에 통신가능하게 연결된 프로세서를 포함하는 컴퓨터를 포함한다. 여기서 소프트웨어는 프로세서에 의해 실행될 때 프로세서로 하여금, 양화를 오토마톤으로 변환하는 동작으로서, 상기 변환하는 동작은 상기 오토마톤의 진입 차수 또는 진출 차수를 제어하기 위해 양화를 언롤링하는 것을 포함하는 것인, 변환하는 동작; 및 상기 오토마톤을 타깃 디바이스에 대응하는 기계 코드로 변환하는 동작을 수행하게 한다.

실시형태 4는, 양화를 오토마톤으로 변환하는 동작으로서, 상기 변환하는 동작이 상기 오토마톤의 진입 차수 또는 진출 차수를 제어하기 위해 양화를 언롤링하는 것을 포함하는 것인, 변환하는 동작; 및 상기 오토마톤을 타깃 디바이스에 대응하는 기계 코드로 변환하는 동작을 수행하도록 구성된 컴퓨터를 구비하는 시스템을 포함한다.

실시형태 5는, 양화를 오토마톤으로 변환하는 동작으로서, 상기 변환하는 동작이 상기 오토마톤의 진출 차수를 제어하기 위해 양화를 언롤링하는 것을 포함하는 것인, 변환하는 동작; 및 상기 오토마톤을 타깃 디바이스에 대응하는 기계 코드로 변환하는 동작을 포함하는 컴퓨터로 구현된 방법을 포함한다.

실시형태 6은, 컴퓨터에 의해 실행될 때 컴퓨터로 하여금 양화를 오토마톤으로 변환하는 동작으로서, 상기 변환하는 동작이 상기 오토마톤의 진입 차수를 제어하기 위해 양화를 언롤링하는 것을 포함하는 것인, 변환하는 동작; 및 상기 오토마톤을 타깃 디바이스에 대응하는 기계 코드로 변환하는 동작을 수행하게 하는 명령을 포함하는 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함한다.

실시형태 7에서, 실시형태 1 내지 6 중 어느 하나의 주제는 표현을 양화를 포함하는 비 언어 특정 표현으로 파싱하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 8에서, 실시형태 1 내지 7 중 어느 하나의 주제는, 표현을 비 언어 특정 표현으로 파싱하는 것이 정규 표현을 구문 트리로 파싱하는 것을 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 9에서, 실시형태 1 내지 8 중 어느 하나의 주제는, 변환하는 동작이 양화를 위한 반복된 표현이 널 가능할 때 제로 회 매칭될 수 있는 반복된 표현의 비 널 가능한 형태를 가지는 양화로 양화를 언롤링하는 것을 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 10에서, 실시형태 1 내지 9 중 어느 하나의 주제는, 오토마톤을 기계 코드로 변환하는 것이 오토마톤을 병렬 기계를 프로그래밍하도록 구성된 이미지로 변환하는 것을 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 11에서, 실시형태 1 내지 10 중 어느 하나의 주제는 이미지를 발행하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 12에서, 실시형태 1 내지 11 중 어느 하나의 주제는, 오토마톤의 진입 차수를 제어하기 위해 양화를 언롤링하는 것이 진입 차수의 제한의 함수로서 양화를 언롤링하는 것을 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 13에서, 실시형태 1 내지 12 중 어느 하나의 주제는 진입 차수의 제한은 오토마톤의 상태로의 전이 개수에 대한 제한을 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 14에서, 실시형태 1 내지 13 중 어느 하나의 주제는, 오토마톤의 진입 차수를 제어하기 위해 양화를 언롤링하는 것이 타깃 디바이스의 진입 차수 제약에 기초하여 언롤링하는 것을 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 15에서 실시형태 1 내지 14 중 어느 하나의 주제는, 양화가 정규 표현인 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 16에서, 실시형태 1 내지 15 중 어느 하나의 주제는, 오토마톤의 진입 차수를 제어하기 위해 양화를 언롤링하는 것이 임계값에 기초하여 오토마톤의 진입 차수를 제어하기 위해 양화를 언롤링하는 것을 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 17에서, 실시형태 1 내지 16 중 어느 하나의 주제는, 임계값이 병렬 기계의 하드웨어 제한에 기초하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 18에서, 실시형태 1 내지 17 중 어느 하나의 주제는, 언롤링하는 것이 오토마톤의 각 상태에 대한 진출 전이를 임계 개수 미만으로 제한하는 것을 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 19에서, 실시형태 1 내지 18 중 어느 하나의 주제는, 언롤링하는 것이 오토마톤의 각 상태에 대한 진출 전이를 최소화하는 것을 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 20에서, 실시형태 1 내지 19 중 어느 하나의 주제는, 변환하는 것이 양화를 위한 반복된 표현이 널 가능할 때 제로 회 매칭될 수 있는 반복된 표현의 비 널 가능한 형태를 가지는 양화로 양화를 언롤링하는 것을 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 21에서, 실시형태 1 내지 20 중 어느 하나의 주제는, 변환하는 것이 양화가 단일 개수의 루프와 매칭될 때 양화를 언롤링하여 시리즈로 링크된 단일 개수와 같은 다수의 표현을 나타내는 상태를 가지는 오토마톤을 형성하는 것을 포함하고 상기 표현은 상기 양화에 대한 반복된 표현에 대응하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 22에서, 실시형태 1 내지 21 중 어느 하나의 주제는, 양화가 다수 개의 루프와 매칭될 때 다수 개의 루프가 제1개의 루프(n1)와 제2개의 루프(n2)를 포함하고, 양화를 언롤링하는 것이 n1-1개의 루프와 매칭될 수 있는 제1 양화와, 1 내지 n2-n1+1개의 루프와 매칭될 수 있는 제2 양화로 양화를 분할하는 것을 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 23에서, 실시형태 1 내지 22 중 어느 하나의 주제는 이미지를 병렬 기계에 로딩하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 24에서, 실시형태 1 내지 23 중 어느 하나의 주제는 컴퓨터 판독가능한 매체에 이미지를 저장하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 25에서, 실시형태 1 내지 24 중 어느 하나의 주제는 오토마톤에서 진출 전이에 대해 진입 전이를 트레이트오프시키는 것에 의해 진입 차수와 진출 차수를 제어하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 26에서, 실시형태 1 내지 25 중 어느 하나의 주제는 각 상태에 대한 진입 전이는 언롤링될 때 임계 개수 미만으로 제한되는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 27에서, 실시형태 1 내지 26 중 어느 하나의 주제는, 진입 차수가 진출 차수의 비로 제한되는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 28에서, 실시형태 1 내지 27 중 어느 하나의 주제는, 진입 차수가 진입 전이의 임계값이 오토마톤의 상태에 대해 도달될 때까지 진출 차수의 비로 제한되는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 29에서, 실시형태 1 내지 28 중 어느 하나의 주제는, 병렬 기계가 병렬 기계를 프로그래밍하도록 구성된 이미지를 포함하고, 컴퓨터에 통신가능하게 연결되고 병렬 기계에 이미지를 로딩하도록 구성된 디바이스를 더 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 30에서, 실시형태 1 내지 29 중 어느 하나의 주제는, 오토마톤의 진입 차수를 제어하기 위해 양화를 언롤링하는 것이 진입 차수의 제한의 함수로서 양화를 언롤링하는 것을 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 31에서, 실시형태 1 내지 30 중 어느 하나의 주제는 진입 차수의 제한이 오토마톤의 상태로의 전이 개수에 대한 제한을 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 32에서, 실시형태 1 내지 31 중 어느 하나의 주제는, 오토마톤의 진입 차수를 제어하기 위해 양화를 언롤링하는 것이 타깃 디바이스의 진입 차수 제약에 기초하여 언롤링하는 것을 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 33에서, 실시형태 1 내지 32 중 어느 하나의 주제는, 오토마톤의 진입 차수를 제어하기 위해 양화를 언롤링하는 것이 임계값에 기초하여 오토마톤의 진입 차수를 제어하기 위해 양화를 언롤링하는 것을 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 34에서, 실시형태 1 내지 33 중 어느 하나의 주제는 임계값이 병렬 기계의 하드웨어 제한에 기초하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 35에서, 실시형태 1 내지 34 중 어느 하나의 주제는 정규 표현을 구문 트리로 파싱하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 36에서, 실시형태 1 내지 35 중 어느 하나의 주제는, 오토마톤을 기계 코드로 변환하는 것이 오토마톤을 병렬 기계를 프로그래밍하도록 구성된 이미지로 변환하는 것을 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 37에서, 실시형태 1 내지 36 중 어느 하나의 주제는 이미지를 발행하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 38에서, 실시형태 1 내지 37 중 어느 하나의 주제는, 오토마톤의 진출 차수를 제어하기 위해 양화를 언롤링하는 것이 진출 차수의 제한의 함수로서 양화를 언롤링하는 것을 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 39에서, 실시형태 1 내지 38 중 어느 하나의 주제는 진출 차수의 제한은 오토마톤의 상태로부터의 전이 개수에 대한 제한을 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 40에서, 실시형태 1 내지 39 중 어느 하나의 주제는, 오토마톤의 진출 차수를 제어하기 위해 양화를 언롤링하는 것이 타깃 디바이스의 진출 차수 제약에 기초하여 언롤링하는 것을 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 41에서, 실시형태 1 내지 40 중 어느 하나의 주제는, 오토마톤의 진출 차수를 제어하기 위해 양화를 언롤링하는 것이 임계값에 기초하여 오토마톤의 진출 차수를 제어하도록 양화를 언롤링하는 것을 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 42에서, 실시형태 1 내지 41 중 어느 하나의 주제는 임계값이 병렬 기계의 하드웨어 제한에 기초하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 43에서, 실시형태 1 내지 42 중 어느 하나의 주제는, 언롤링하는 것이 오토마톤의 각 상태에 대해 진입 차수를 임계 개수 미만으로 제한하는 것을 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 44에서, 실시형태 1 내지 43 중 어느 하나의 주제는, 언롤링하는 것이 오토마톤의 각 상태에 대해 진입 전이를 최소화하는 것을 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 45에서, 실시형태 1 내지 44 중 어느 하나의 주제는, 변환하는 것이 양화에 대한 반복된 표현이 널 가능할 때 제로 회 매칭될 수 있는 반복된 표현의 비 널 가능한 형태를 가지는 양화로 양화를 언롤링하는 것을 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 46에서, 실시형태 1 내지 45 중 어느 하나의 주제는, 변환하는 것이 양화가 단일 개수의 루프와 매칭될 수 있을 때 시리즈로 링크된 단일 개수와 같은 다수의 표현을 나타내는 상태를 가지는 오토마톤을 형성하도록 양화를 언롤링하는 것을 포함하고 상기 표현은 양화에 대한 반복된 표현에 대응하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 47에서, 실시형태 1 내지 46 중 어느 하나의 주제는, 양화가 제1개의 루프(n1)와 제2개의 루프(n2)를 포함하는 다수 개의 루프와 매칭될 수 있을 때 양화를 언롤링하는 것이 양화를, n1-1개의 루프와 매칭될 수 있는 제1 양화 및 1 내지 n2-n1+1개의 루프와 매칭될 수 있는 제2 양화로 분할하는 것을 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.

실시형태 48에서, 실시형태 1 내지 47 중 어느 것의 주제를 사용하여 생산된 이미지에 의하여 프로그래밍된 병렬 기계를 포함한다.

Claims (48)

1. 컴퓨터로 구현되는 방법으로서,
   양화(quantification)를 오토마톤(automaton)으로 변환하는 단계; 및
   상기 오토마톤을 타깃 디바이스(target device)에 대응하는 기계 코드(machine code)로 변환하는 단계를 포함하되,
   변환하는 단계는 상기 오토마톤의 진입 차수(in-degree)를 제어하도록 상기 양화를 언롤링(unrolling)하는 것을 포함하는 것인, 컴퓨터로 구현되는 방법.
2. 제1항에 있어서, 표현(expression)을 상기 양화를 포함하는 비 언어 특정 표현(non-language specific representation)으로 파싱(parsing)하는 단계를 더 포함하는, 컴퓨터로 구현되는 방법.
3. 제2항에 있어서, 표현을 비 언어 특정 표현으로 파싱하는 단계는 정규 표현(regular expression)을 구문 트리(syntax tree)로 파싱하는 단계를 포함하는 것인 컴퓨터로 구현되는 방법.
4. 제1항에 있어서, 변환하는 단계는, 상기 양화에 대한 반복된 표현이 널 가능(nullable)할 때, 제로 회(zero times) 매칭될 수 있는 상기 반복된 표현의 비 널가능한 형태(non-nullable form)를 가지는 양화로서 상기 양화를 언롤링하는 단계를 포함하는 것인 컴퓨터로 구현되는 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 오토마톤을 기계 코드로 변환하는 단계는, 상기 오토마톤을, 병렬 기계를 프로그래밍하도록 구성된 이미지로 변환하는 단계를 포함하는 것인 컴퓨터로 구현되는 방법.
6. 제5항에 있어서, 이미지를 발행하는 단계를 더 포함하는, 컴퓨터로 구현되는 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 오토마톤의 진입 차수를 제어하도록 상기 양화를 언롤링하는 단계는 진입 차수의 제한의 함수로서 상기 양화를 언롤링하는 단계를 포함하는 것인 컴퓨터로 구현되는 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 진입 차수의 제한은 상기 오토마톤의 상태로의 전이 개수에 대한 제한을 포함하는 것인 컴퓨터로 구현되는 방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 오토마톤의 진입 차수를 제어하도록 상기 양화를 언롤링하는 단계는 상기 타깃 디바이스의 진입 차수 제약에 기초하여 언롤링하는 단계를 포함하는 것인 컴퓨터로 구현되는 방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 양화는 정규 표현인 것인 컴퓨터로 구현되는 방법.
11. 제1항에 있어서, 상기 오토마톤의 진입 차수를 제어하도록 상기 양화를 언롤링하는 단계는 임계값에 기초하여 상기 오토마톤의 진입 차수를 제어하도록 상기 양화를 언롤링하는 단계를 포함하는 것인 컴퓨터로 구현되는 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 임계값은 상기 병렬 기계의 하드웨어 제한에 기초하는 것인 컴퓨터로 구현되는 방법.
13. 명령을 포함하는 컴퓨터 판독가능한 매체로서, 상기 명령은, 컴퓨터에 의해 실행될 때, 상기 컴퓨터로 하여금,
    양화를 오토마톤으로 변환하는 동작; 및
    상기 오토마톤을 타깃 디바이스에 대응하는 기계 코드로 변환하는 동작을 수행하게 하는 것이며,
    상기 변환하는 동작은 상기 오토마톤의 진출 차수를 제어하도록 상기 양화를 언롤링하는 동작을 포함하는 것인 컴퓨터 판독가능한 매체.
14. 제13항에 있어서, 언롤링하는 동작은 상기 오토마톤의 각 상태에 대한 진출전이를 임계 개수 미만으로 제한하는 동작을 포함하는 것인 컴퓨터 판독가능한 매체.
15. 제13항에 있어서, 언롤링하는 동작은 상기 오토마톤의 각 상태에 대해 진출 전이를 최소화하는 동작을 포함하는 것인 컴퓨터 판독가능한 매체.
16. 제13항에 있어서, 변환하는 동작은, 상기 양화에 대한 반복된 표현이 널 가능할 때, 제로 회 매칭될 수 있는 반복된 표현의 비 널가능한 형태를 가지는 양화로서 상기 양화를 언롤링하는 동작을 포함하는 것인 컴퓨터 판독가능한 매체.
17. 제13항에 있어서, 변환하는 동작은,
    상기 양화가 단일 개수의 루프와 매칭될 수 있을 때, 시리즈로 링크된 단일 개수와 같은 다수의 표현을 나타내는 상태를 가지는 오토마톤을 형성하도록 상기 양화를 언롤링하는 동작을 포함하고, 상기 표현은 상기 양화에 대한 반복된 표현에 대응하는 것인 컴퓨터로 판독가능한 매체.
18. 제13항에 있어서, 상기 양화가 다수 개의 루프와 매칭될 수 있을 때, 상기 다수 개의 루프는 제1개의 루프(n1)와 제2개의 루프(n2)를 포함하며, 상기 양화를 언롤링하는 동작은,
    상기 양화를, n1-1개의 루프와 매칭될 수 있는 제1 양화와, 1 내지 n2-n1+1개의 루프와 매칭될 수 있는 제2 양화로 분할하는 동작을 포함하는 것인 컴퓨터로 판독가능한 매체.
19. 제13항에 있어서, 상기 명령은, 상기 컴퓨터로 하여금, 상기 이미지를 병렬 기계에 로딩하는 동작을 수행하게 하는 것인 컴퓨터로 판독가능한 매체.
20. 제13항에 있어서, 상기 명령은, 상기 컴퓨터로 하여금, 컴퓨터로 판독가능한 매체에 상기 이미지를 저장하는 동작을 수행하게 하는 것인 컴퓨터로 판독가능한 매체.
21. 컴퓨터로서,
    소프트웨어를 저장한 메모리; 및
    상기 메모리에 통신가능하게 연결된 프로세서를 포함하되,
    상기 소프트웨어는, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금,
    양화를 오토마톤으로 변환하는 동작; 및
    상기 오토마톤을 타깃 디바이스에 대응하는 기계 코드로 변환하는 동작을 수행하게 하며,
    상기 변환하는 동작은 상기 오토마톤의 진입 차수 또는 진출 차수를 제어하도록 상기 양화를 언롤링하는 동작을 포함하는 것인 컴퓨터.
22. 제21항에 있어서, 상기 소프트웨어는, 상기 프로세서로 하여금, 상기 오토마톤에서 진출 전이에 대해 진입 전이를 트레이드오프함으로써 상기 진입 차수와 진출 차수를 제어하게 하는 것인 컴퓨터.
23. 제22항에 있어서, 각 상태에 대한 상기 진입 차수는 언롤링될 때 임계 개수 미만으로 제한되는 것인 컴퓨터.
24. 제22항에 있어서, 상기 진입 차수는 상기 진출 차수의 비로 제한되는 것인 컴퓨터.
25. 제24항에 있어서, 상기 진입 차수는 진입 전이의 임계값이 상기 오토마톤의 상태에 도달될 때까지 상기 진출 차수의 비로 제한되는 것인 컴퓨터.
26. 시스템으로서,
    컴퓨터를 포함하되,
    상기 컴퓨터는,
    양화를 오토마톤으로 변환하는 동작; 및
    상기 오토마톤을 타깃 디바이스에 대응하는 기계 코드로 변환하는 동작을 수행하도록 구성되며,
    상기 변환하는 동작은 상기 오토마톤의 진입 차수 또는 진출 차수를 제어하도록 상기 양화를 언롤링하는 동작을 포함하는 것인 시스템.
27. 제26항에 있어서, 상기 기계 코드는 병렬 기계를 프로그래밍하도록 구성된 이미지를 포함하며,
    상기 컴퓨터에 통신가능하게 연결되고 상기 이미지를 병렬 기계에 로딩하도록 구성된 디바이스를 더 포함하는 시스템.
28. 제26항에 있어서, 상기 오토마톤의 진입 차수를 제어하도록 상기 양화를 언롤링하는 동작은 진입 차수의 제한의 함수로서 상기 양화를 언롤링하는 동작을 포함하는 것인 시스템.
29. 제28항에 있어서, 상기 진입 차수의 제한은 상기 오토마톤의 상태로의 전이 개수에 대한 제한을 포함하는 것인 시스템.
30. 제26항에 있어서, 상기 오토마톤의 진입 차수를 제어하도록 상기 양화를 언롤링하는 동작은 상기 타깃 디바이스의 진입 차수 제약에 기초하여 언롤링하는 동작을 포함하는 것인 시스템.
31. 제26항에 있어서, 상기 오토마톤의 진입 차수를 제어하도록 상기 양화를 언롤링하는 동작은 임계값에 기초하여 상기 오토마톤의 진입 차수를 제어하도록 상기 양화를 언롤링하는 동작을 포함하는 것인 시스템.
32. 제31항에 있어서, 상기 임계값은 상기 병렬 기계의 하드웨어 제한에 기초하는 것인 시스템.
33. 제1항의 방법에 의해 생성된 이미지에 의해 프로그래밍된 병렬 기계.
34. 컴퓨터로 구현되는 방법으로서,
    양화를 오토마톤으로 변환하는 단계; 및
    상기 오토마톤을 타깃 디바이스에 대응하는 기계 코드로 변환하는 단계를 포함하되,
    변환하는 단계는 상기 오토마톤의 진출 차수를 제어하도록 상기 양화를 언롤링하는 단계를 포함하는 것인 컴퓨터로 구현되는 방법.
35. 제34항에 있어서, 정규 표현을 구문 트리로 파싱하는 단계를 더 포함하는, 컴퓨터로 구현되는 방법.
36. 제34항에 있어서, 상기 오토마톤을 기계 코드로 변환하는 단계는 상기 오토마톤을 병렬 기계를 프로그래밍하도록 구성된 이미지로 변환하는 단계를 포함하는 것인 컴퓨터로 구현되는 방법.
37. 제36항에 있어서, 상기 이미지를 발행하는 단계를 더 포함하는, 컴퓨터로 구현되는 방법.
38. 제34항에 있어서, 상기 오토마톤의 진출 차수를 제어하도록 상기 양화를 언롤링하는 단계는 진출 차수 제한의 함수로서 상기 양화를 언롤링하는 단계를 포함하는 것인 컴퓨터로 구현되는 방법.
39. 제38항에 있어서, 상기 진출 차수 제한은 상기 오토마톤의 상태로부터의 전이의 개수에 대한 제한을 포함하는 것인 컴퓨터로 구현되는 방법.
40. 제34항에 있어서, 상기 오토마톤의 진출 차수를 제어하도록 상기 양화를 언롤링하는 단계는 상기 타깃 디바이스의 진출 차수 제약에 기초하여 언롤링하는 단계를 포함하는 것인 컴퓨터로 구현되는 방법.
41. 제34항에 있어서, 상기 오토마톤의 진출 차수를 제어하도록 상기 양화를 언롤링하는 단계는 임계값에 기초하여 상기 오토마톤의 진출 차수를 제어하도록 상기 양화를 언롤링하는 단계를 포함하는 것인 컴퓨터로 구현되는 방법.
42. 제41항에 있어서, 상기 임계값은 상기 병렬 기계의 하드웨어 제한에 기초하는 것인 컴퓨터로 구현되는 방법.
43. 명령을 포함하는, 컴퓨터로 판독가능한 매체로서, 상기 명령은, 상기 컴퓨터에 의해 실행될 때, 상기 컴퓨터로 하여금,
    양화를 오토마톤으로 변환하는 동작; 및
    상기 오토마톤을 타깃 디바이스에 대응하는 기계 코드로 변환하는 동작을 수행하게 하며,
    변환하는 동작은 상기 오토마톤의 진입 차수를 제어하도록 상기 양화를 언롤링하는 동작을 포함하는 것인 컴퓨터로 판독가능한 매체.
44. 제43항에 있어서, 언롤링하는 동작은 상기 오토마톤의 각 상태에 대한 상기 진입 진이를 임계 개수 미만으로 제한하는 동작을 포함하는 것인 컴퓨터로 판독가능한 매체.
45. 제43항에 있어서, 언롤링하는 동작은 상기 오토마톤의 각 상태에 대해 진입 전이를 최소화하는 동작을 포함하는 것인 컴퓨터로 판독가능한 매체.
46. 제43항에 있어서, 변환하는 동작은, 상기 양화에 대한 반복된 표현이 널 가능할 때, 제로 회 매칭될 수 있는 반복된 표현의 비 널 가능한 형태를 가지는 양화로서 상기 양화를 언롤링하는 동작을 포함하는 것인 컴퓨터로 판독가능한 매체.
47. 제43항에 있어서, 상기 변환하는 동작은,
    상기 양화가 단일 개수의 루프와 매칭될 수 있을 때, 시리즈로 링크된 상기 단일 개수와 같은 다수의 표현을 나타내는 상태를 가지는 오토마톤을 형성하도록 상기 양화를 언롤링하는 동작을 포함하고, 상기 표현은 상기 양화에 대한 반복된 표현에 대응하는 것인 컴퓨터로 판독가능한 매체.
48. 제43항에 있어서, 상기 양화가 다수 개의 루프와 매칭될 때, 상기 다수개의 루프는 제1개의 루프(n1)와 제2개의 루프(n2)를 포함하고, 상기 양화를 언롤링하는 동작은,
    상기 양화를 n1-1개의 루프와 매칭될 수 있는 제1 양화 및 1 내지 n2-n1+1개의 루프와 매칭될 수 있는 제2 양화로 분할하는 동작을 포함하는 것인 컴퓨터로 판독가능한 매체.

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