SU1124318A1 - Устройство дл моделировани графов - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГРАФОВ, содержащее блок управлени , выполненный в виде счетчика и генератора тактовых импульсов, первый вход которого соединен с выходом переполнени  счетчика, a второй вход с входом пуска устройства, модели вершин, соединенные согласно тополо гни исследуемого графа, регистр сдвига и группу элементов И, причем кажда  модель вершины выполнена в виде первого, второго и третьего элементов Л, триггера, первого элемента НЕ, .счетчика, первого блока индикации, причем в модели вершины выход первого элемента И соединен с входом счетчика , выход которого подключен к , входу первого блока индикации, выход триггера соединен с первым входом второго элемента И, причем выход последнего разр да регистра сдвига подключен к счетному входу счетчика блока управлени , a выход генератора тактовых импульсов блока управлени  соединен с входом сдвига регистра сдвига, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности моделировани , в устройство дополнительно введены дешифратор и регистр, a блок управлени  дополнительно содержит элемент задержки, дешифратор и запоминающее устройство, причем адресные входы запоминающего устройства соединены с выходом дешифратора, входы которого соединены с выходами счетчика блока управлени , счетный вход которого соединен с входом эле- мента задержки, кажда  модель вершины дополнительно содержит первый, второй и третий рггистры, первую, вторую и третью группы элементов И, второй элемент НЕ, второй блок инди§ кации и сумматор, причем выход первого элемента И в каждой модели верten шины соединен с первым входом третье-, го элемента И, выход которого подключен к информационному входу первого регистра, выход которого соединен с информационными входами элементов И первой группы, управл ющие входы которых объединены и. соединены с входом первого элемента НЕ модели вершины, выход которого соединен с N9 первыми входами элементов И второй группы, выходы которых соединены с :о входами второго регистра, выход которого подключен к информационному эо входу второго элемента И и к информационным входам элементов И третьей группы, управл ющие входы которых объединены и соединены с входом первого элемента НЕ, выходы элементов И третьей группы соединены с первой группой входов сумматора, втора  группа входов которого соединена с выходами элементов И первой группы, выход сумматора соединен с входом третьего регистра и вторьми входами

Description

элементов И второй группь, третьи входы которых соединены с входами второго блока индикации и подключены к выходу третьего регистра, выход триггера модели ве.ршины через второй элемент НЕ соединен с первым входом первого элемента И модели вершины , выходы запоминающего устройства блока управлени  соединены с установочными входами регистра, выходы разр дов которого через дешифратор соответственно соединены с управл ющими входами элементов И группы, информационные входы которых соединены с выходами вторых элементов НЕ соответствующих моделей вершин, выходы

24318

элементов И группы подключены к входам триггеров соответствующих моделей вершин, выходы всех разр дов регистра сдвига, кроме последнего, соединены с вторыми входами первых элементов И соответствующих моделей вершин, выход последнего разр да сдвига соединен с управл ющими входами элементов И первой группы всех моделей вершин, управл ющие входы первых регистров всех моделей вершин объединены и подключены к выходу элемента задержки блока управлени ,выход второго элемента И каждой модели вершин соединен с вторым входом третьего элемента И соответствующей модели вершин.

Изобретение относитс  к электронному моделированию и может быть использовано дл  решени  задач на графах, в частности дл  нахождени  максимальных сильносв занных подграфов , а также дл  нахо щени  весов редуцированного графа на всех этапах редукции и подсчета числа св зей .каждой вершины с ее предшественниками ,

Известно устройство дл  исследовани  графов, содержащее модели вершин, соединенные между собой согласно топологии графа, регистры, блок управлени , группу элементов И, триггеры, элементы ИЛИ lj ,

Недостатком известного устройства  вл етс  невозможность организации процесса разложени  графа на максимальные сильно св занные подграфы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  устройство , содержащее модели вершин, соединенные между собой согласно топологий исследуемого графа, регистр, вход и первый выход которого подключены к первому выходу и входу блока управлени , второй, третий и четвертый выходы которого соединены . соответственно с первым, вторым и третьим входами моделей вершин, информационные выходы регистра соединены с первыми входами элементов И

группы, второй вход каждого из которых подключен к первому выходу соответствующей модели вершины, выходы элементов И группы подключены соответственно к четвертым входам моделе вершин, кажда  из которых содержит первый и второй триггеры, первьй и второй элементы ИЛИ, первый и второй формирователи импульсов, первьй шестой элементы И, элемент НЕ, счетчик импульсов, блок индикации 2j .

Недостатком известного устройства  вл етс  низка  точность.

Цель изобретени  - повышение точности моделировани .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  моделировани  графов, содержащее блок управлени , выполненный в виде счетчика и генератора тактовых импульсов, первьй вход которого соединен с выходом переполнени  счетчика, авторой вход - с входом пуска устройства , модели вершин, соединенные согласно топологии исследуемого графа, регистр сдвига и группу элементов И, причем кажда  модель вершины выполнена в виде первого, второго и третьего элементов И, триггера, первого элемента НЕ, счетчика, первого блока индикации, причем в модели вершины выход первого элемента И соединен с входом счетчика, выход которого подключей к входу первого блока индикации , выход триггера соединен с перBbw входом второго элемента И, причем выход последнего разр да регистра сдвига подключен к счетному входу счетчика блока управлени , а выход генератора тактовых импульсов блока управлени  соепинен с входом сдвига регистра сдвига, дополнительно введены дешифратор и регистр, а блок управлени  дополнительно содержит элемент задержки, дешифратор и запоминающее устройство, причем адресные входы запоминающего устройства соединены с выходом дешифратора, входы которого соединены с выходами счетчика блока управлени , счетный вход которого соединен с входом элемента задержки, кажда  модель вершины дополнительно содержит первый, второй и третий регистры, первую, вторую и третью группы элементов И, второй элемент НЕ, второй блок индикации и сумматор, причем выход первого элемента И в каждой модели вершины соединен- с первьм входом третьего элемента И, выход которого подключен к информационному входу первого регистра, выход которого соединен с информационными входами элементов И первой группы, управл ющие входы которых объединены и соединены с входом первого элемента НЕ модели вершины, выход которого соединен с первьии входами элементов И второй группы, выходы которых соединены с входами второго регистра, выход которого подключен к информационному входу второго элемента И и к информационным входам элементов И третьей группы, управл ющие входы которых

объединены и соединены с входом первого элемента НЕ, выходы элементов И третьей группы соединены с первой группой входов сумматора, втора  группа входов которого соединена с выходами элементов И первой группы, выход сумматора соединен с входом третьего регистра и вторыми входами элементов И второй группы, третьи входы которьк соединены с входами второго блока индикации и подключены к выходу третьего регистра , выход триггера модели вершины через второй элемент НЕ соединен с первым входом первого элемента И модели вершкны, выходы запоминающего устройства блока управлени  соединены с установочными входами регистра, выходы разр дов которого через дешифратор соответственно соединены с управл ющими входами элементов И группы, информационные входы которых соединены с выходами вторых элементов НЕ соответствующих моделей вершин, выходы элементов И группы подключены к входам триггеров соответствующих моделей вершин, выходы всех разр дов регистра сдвига, кроме последнего, соединены с вторыми входами первых элементов И соответствующих моделей вершин, выход последнего разр да регистра сдвига соединен с управл ющими входами элементов И первой группы всех моделей вершин, управл ющие входы первых регистров всех моделей вершин объединены и подключены к выходу элемента задержки блока управлени , выход второго элемента И каждой модели вершины соединен с вторым входом третьего элемента И соответствующей модели вершин.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства дл  моделировани  графа; на фиг. 2 - модель вершины; на фиг. 3 - блок управлени  .

Устройство содержит модели вершин исследуемого графа 1, Ij, ..., 1,, блок 2 управлени , регисп-р 3 сдвига, группу элементов И 4, 42, ... п регистр 5 номера вершины графа, дешифратор 6, полюса (входы и выходы) моделей вершин 7-15 и блока управлени  16-19.

В состав каждой модели вершины Ц, ... Ц вход т (фиг. 2) третий и первьй элементы И 20 и 21, перва  и треть  группа элементов И 22 и 23, второй элемент И 24, втора  группа элементов И 25, первый, второй и третий регистр 26-28, сумматор 29, второй и первый элементы НЕ 30 и 31, триггер 32, счетчик 33 числа св зей, первый и второй блоки 34 и 35 индикации .

В состав блока 2 управлени  вход т (фиг. 3) запоминающее устройство 36, дешифр атор 37, счетчик 38 циклов, генератор 39 тактовых импульсов и элемент 40 задержки.

Устройство работает следующим образом.

Посредством полюсов 11, 15 и 12, 14 модели вершин коммутируютс  между собой в соответствии со структурой исследуемого графа. Регистр 3 сдвига , регистр 5 номера вершины графа, регистры 26, 27 и 28, сумматоры 29, счетчики 33ЧИсла св зей, счетчик 3 циклов обнул ютс , триггеры 32 всех моделей вершин устанавливаютс  в нулевое состо ние. На регистры 27 занос тс  коды весов каждой вершины исследуемого графа, а в счетчик 38 циклов - код адреса, обеспечиваю щего выборку из запоминающего устройства 36 кода номера вершины графа , начина  с которой необходимо начать редукцию графа. В jiepBbrii раз р д регистра 3 сдвига заноситс  единица. Запускаетс  генератор 39 тактовых импульсов. В кдждом цикле работы устройства производитс  редукци  одной вершины графа, номер которой задан в регист ре 5 номера вершины графа. Цикл, в свою очередь, состоит из N+1 тактов (N рабочих и один управл ющий), в каждом из которых устанавливаетс  наличие св зи между редуцируемой и опрашиваемой вершинами, и в случае наличи  такой св зи она фиксируетс  в счетчике 33 числа св зей, а ве редуцируемой вершины суммируетс  с весом опрашиваемой. Такой опрос ведетс  дл  всех вершин графа, за исключением редуцируемой в данном цик ле. Пусть в качестве редуцируемой выбрана вершина графа с номером 1 (т.е. ее модель 1j). В регистре 5 номера вершины графа находитс  двоичный код ее номера, а на соответст вующем выходе дешифратора 6 - едини ный сигнал. Этот сигнал поступает на второй вход элемента И 4|, на пе вый вход которого через полюс 13 (выход 1) модели вершины 1 подаетс  единичный сигнал с выхода элемен та НЕ 30. Сигнал с выхода элемента И 4 через полюс 8 (вход 2) модели вершины If поступает на единичный вход триггера 32 и устанавливает его в единичное состо ние. В резуль тате, единичный сигнал с выхода три гера 32 по вл етс  на полюсе 14 (выход 2) модели вершины 1j, а код веса, приписанного этой вершине, с регистра 27 через элемент И 24 по тупает на полюс 15 (выход 3) модели вершины 1( . В то же врем  генератор 39 тактовых импульсов вьщает тактовые сигналы сдвига, которые поступают на полюс 17 (выход 1) блока 2 управлени  и далее на вход сдвига регистра 3 сдвига. В каждом такте работы единичный сигнал с соответствующего разр да регистра сдвига, начина  с первого, поступает последовательно через полюса 9 (входы 3) моделей вершин на второй вход элемента И 21. При наличии св зи опрашиваемой вершины с редуцируемой (через полюса 12 и 14 в соответствии с топологией графа) на первый вход элемента И 21 также поступает единичный сигнал с полоса 12. На третий вход элемента И 21 единичный сигнал поступает с выхода элементаНЕ 30. Если номера опрашиваемой и редуцируемой ве|ршин совпадают, то с выхода элемента НЕ 30 на третий вход элемента И 21 поступает нулевой сигнал и сигнал опроса не проходит. При открытом элементе И 21 сигнал опроса поступает на второй вход элемента И 20, на первый вход которого через полюс 11 (вход 5) модели вершины поступает код веса редуцируемой вершины. При открытом элементе И 20 код веса редуцируемой вершины с ее выхода поступает на вход регистра 26 модели вершины. Одновременно по сигналу с выхода элемента И 21 в счетчике 33 осуществл етс  подсчет св зей опрашиваемой вершины с.редуцируемой, а информаци  об этом отражаетс  в блоке 34 индикации . Приход очередного тактового сигнала с генератора 39 тактового импульса на вход сдвига регистра 3 сдвига приводит к по влению единичного сигнала на выходе следующего старшего разр да регистра 3 и описанный процесс повтор етс  дл  очередной модели вершины. Последовательное поступление N сигналов с генератора 39 тактовых импульсов на вход сдвига регистра 3 сдвига обеспечивает подключение N моделей вершин и, следовательно, осуществл етс  последовательный просмотр всех вершин исследуемого графа. Очередной (Нн-1)-й сигнал сдвига с генератора 39 тактовых импульсов поступает на вход регистра 3 сдвига и обуславливает по вление единичного сигнала на выходе последнего ( N-fl)-ro разр да регистра, подключен ного к полюсам 10 (входам 4) моделей верпшн и полюсу 16 (входу) блока 2 управлени . Указанный сигнал, поданный на полюс 11 модели вершин, проходит далее на первые входы элементов И 22 и 23 первой и третьей групп и вход элемента НЕ 31; В результате этого, коды весов редуцируемой и опрашиваемой вершин с регистров 26 и 27 посту пают на сумматор 29, где суммируютс , и далее код суммы весов вершин поступает на регистр 28 и затем в блок 35 индикации. Одновременно сигнал с выхода элемента НЕ 31 подаетс  на второй вход элементов И 25 группы и блокирует поступление кода с регистра 28 на регистр 27. На третий вход элементов И 25 группы подаетс  сигнал с сумматора 29,- который блокирует передачу кода из регистра 28 в регистр 27 при нулевой сумме в сумматоре. Кроме того, сигнал с выхода последнего (N-fl)-ro разр да регистра 3 через полюс 16 блока 2 управлени  поступает на входы счетчика 38 циклов и элемента 40 задержки. Содержимое счетчика циклов увеличиваетс  нь единицу, и в запоминающем устройстве 36 выбираетс  очередна   чейка, в которой записан код номера следующей редуцируемой вершины. Сигнал с выхода элемента 40 задержки через полюс 18 (выход 2) блока 2 управлени  поступает на полюса 7 (входы 1) всех моделей вершин и далее в каждой модели на вход устано ки нул  регистра 26, устанавлива  его в нулевое состо ние. Так завершаетс  один цикл редукции . В результате его реализации осуществл етс  последовательный просмотр всех вершин графа, в регистрах 28 моделей вершин записаны коды их новых весов с учетом веса редуци18в руемой в этом цикле вершины и наличи  св зей опрашиваемой вершины с редуцируемой. В счетчике 33 числа св зей содержитс  код числа св зей, учитывающий число сворачиваемых св зей в цикле редукции. Информаци  о весах вершин и числе св зей редуцированного графа в данном цикле редукции отражаетс  соответственно в бло-ках 35 и 34 индикации. Очередной тактовый сигнал с генератора 39 импульсов начинает новый цикл редукции. Этот сигнал приводит в исходное состо ние регистр 3 сдвига . В результате, сигнал на выходе (N+1)-ro разр да становитс  нулевьм. Он поступает на входы элементов И 22 и 23 и элемента НЕ 31. Сигнал с выхода элемента НЕ 31 разблокирует элементы И 25 группы, и новый код веса данной вершины с регистр  28 переписываетс  в регистр 27. После этого осуществл етс  редукци  очередной вершины графа, номер которой поступил в регистр 5 номера вершины графа из  чейки запоминающего устройства 36 через полюс 19 (выход 3) блока 2 управлени . Дальнейша  последовательность операций соответствует рассмо тренн ой. Устройство позвол ет управл ть глубиной редукции по усмотрению пользовател . В конце последнего цикла редукции сигнал подаетс  на вход счетчика 38 циклов и переполн ет его, по вл  сь на выходе переполнени  (управл ющем выходе), откуда он поступает на вход останова генератора тактовых импульсов. На этом работа схемы устройства прекращаетс . После окончани  М циклов редукции рассматриваемый граф в соответствии с его топологией можно предста- : ВИТЬ в виде числа независимых сегментов . Таким образом, введение в устройство новых блоков и св зей между ними позвол ет повысить точность моделировани  графов.

7

I

-«W

1,

15

12

12

.0.

2.

«X

19

fn

n

n

Д

3

и

f

19

It

II

ГТ1 m

I I у A.JLJ

16 О

M:mD

38

J7

Останов.

Пуск

39

/7Ь

иг.З

19

-о

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГРАФОВ, содержащее блок управления, выполненный в виде счетчика и генератора тактовых импульсов, первый вход которого соединен с выходом переполнения счетчика, а второй вход с входом пуска устройства, модели вершин, соединенные согласно топологии исследуемого графа, регистр сдвига и группу элементов И, причем каждая модель вершины выполнена в виде первого, второго и третьего элементов И, триггера, первого элемента НЕ, счетчика, первого блока индикации, причем в модели вершины выход первого элемента И соединен с входом счетчика, выход которого подключен к . входу первого блока индикации, выход триггера соединен с первым входом второго элемента И, причем выход последнего разряда регистра сдвига подключен к счетному входу счетчика блока управления, а выход генератора тактовых импульсов блока управления соединен с входом сдвига регистра сдвига, отличающееся тем, что, с целью повышения точнос ти моделирования, в устройство дополнительно введены дешифратор и регистр, а блок управления дополнительно содержит элемент задержки,, дешифратор и запоминающее устройство, причем адресные входы запоминающего устройства соединены с выходом дешифратора, входы которого соединены с выходами счетчика блока управления, счетный вход которого соединен с входом эле мента задержки, каждая модель вершины дополнительно содержит первый, второй и третий регистры, первую, вторую и третью группы элементов И, второй элемент НЕ, второй блок индикации и сумматор, причем выход пер- g вого элемента И в каждой модели вер· шины соединен с первым входом третье-.^ го элемента И, выход которого подключен к информационному входу первого регистра, выход которого соединен с информационными входами элементов И первой группы, управляющие входы которых объединены и соединены с входом первого элемента НЕ модели вершины, выход которого соединен с первыми входами элементов И второй группы, выходы которых соединены с входами второго регистра, выход которого подключен к информационному входу второго элемента И и к информационным входам элементов И третьей группы, управляющие входы которых объединены и соединены с входом первого элемента НЕ, выходы элементов И третьей группы соединены с первой группой входов сумматора, вторая группа входов которого соединена с выходами элементов И первой группы, &

   СО выход сумматора соединен с входом третьего регистра и вторьми входами элементов И второй группы, третьи входы которых соединены с входами второго блока индикации и подключены к выходу третьего регистра, выход триггера модели вершины через второй элемент НЕ соединен с первым входом первого элемента И модели вершины, выходы запоминающего устройства блока управления соединены с установочными входами регистра, выходы разрядов которого через дешифратор соответственно соединены с управляющими входами элементов И труппы, информационные входы которых соединены с выходами вторых элементов НЕ соответствующих моделей вершин, выходы элементов И группы подключены к входам триггеров соответствующих моделей вершин, выходы всех разрядов регистра сдвига, кроме последнего, соединены с вторыми входами первых элементов И соответствующих моделей вершин, выход последнего разряда сдвига соединен с управляющими входами элементов И первой группы всех моделей вершин, управляющие входы первых регистров всех моделей вершин объединены и подключены к выходу элемента задержки блока управления,выход второго элемента И каждой модели вершин соединен с вторым входом третьего элемента И соответствующей модели вершин,