SU1374240A1 - Устройство дл решени задачи коммиво жера - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано дл  определени  кратчайшего пути коммиво жера, проход щего через все вершины графа. Целью изобретени   вл етс  повьшение быстродействи  устройства. Из передающей части модели начального узла графа посылаетс  сигнал, в первом разр де которого содержитс  импульс, указывающий на приход сигнала в узел, единица в К-м разр де М-й группы которого определ ет номер ветви, по которой сигнал прошел в М-ю вершину графа. Сигнал задерживаетс  в модел х ветвей на врем , кратное 2 , где Н - номер ветви. При поступлении сигнала в М-ю модель по К-й вход щей ветви в его соответствующий разр д записываетс  единица, после чего сигнал вьщаетс  на выход модели.- В приемной части модели анализируетс  наличие единичных сигналов в дои из групп, что свидетельствует о прохождении сигналом всех вершин графа. 3 з.п. ф-лы, 6 ил. (Л

Description

н

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано дл  определени  кратчайшего пути коммиво жера, проход щего через все вершины графа.

Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  устройства.

На фиг. 1 изображена функциональна  схема устройства; на фиг. 2 - пример топологии граф а, соответствующий функциональной схеме, представленной на фиг. 1; на фиг. 3 - пример функциональной схемы промежуточного

шины в графе, ,...,Р (Р-1) - номер ветви, вход щей в М-ю вершину графа, Р - количество вершин в графе, определ ет номер ветви, по которой сигнал пришел в М-ю вершину графа.

Посылаемьй сигнал задерживаетс  в модел х 4 ветви. Величина задержки в ветви выбираетс  равной 2, где .-М - номер ветви. Этим достигаетс  исключение возможности одновременного прихода двух сигналов в одну и ту же модель 3 узла. При поступлении сигнала в какую-либо модель 3 в него

20

узла; на фиг. 4 - пример функциональ- 5 вводитс  признак ветви, по которой ной схемы приемной части модели на чального узла; на фиг. 5 - функциональна  схема блока анализа; на фиг. 6 - временные диаграммы работы тактового генератора.

Устройство содержит передающую часть 1 модели начального узла, приемную часть 2 модели начального узла, модели 3 промежуточных узлов и модели 4 ветвей. .,25

Модель 3 промежуточного узла содержит триггеры 5, элементы И 6, триггер 7, элементы И 8 и 9, кольцевой регистр 10 сдвига, элемент ИЛИ11, элементы ИЛИ 12, повторитель 13 им- 30 пульсов регистра 14 сдвига, схему 15 анализа,.элементы ИЛИ 16, элементы И 17 и элемент ИЛИ 18.

Приемна  часть 2 модели начального узла содержит триггеры 19, элемент ИЛИ 20, триггер 21, элемент И 22, счетчик 23, элемент ИЛИ 24, элементы И 25, элемент ИЛИ 26, элемент И-НЕ 27, элементы И 28 и 29, элементы ИЛИ 30, регистр 31 сдвига, элементы л И 32, триггеры 33, элемент ИЛИ 34, триггер 35, элемент И 36, блок 37 анализа.

В блок 37 анализа вход т регистры

35

он пришел в данный узел графа,- т.е. записываетс  единица в разр д сигнала , местоположение которого определ  ет номер ветви, после чего сигнал по сылаетс  дальше по всем ветв м, исход щим из данного узла.

Если сигнал, пришедший в узел, содержит импульс, соответствующий од ной из инцидентных ветвей данного уз ла, то, следовательно, он пришел.в узел повторно и поэтому уничтожаетс 

Сигнал, пришедший в конечный узел и содержащий импульсы, соответствующие ветв м, инцидентных всем узлам сетевого графика, запоминаетс . Если во врем  работы устройства поступает еще один сигнал с признаками ветвей, инцидентных всем узлам, и в результа те анализа будет установлено, что длительность пути, пройденного этим сигналом, меньше, чем длительность пути, пройденного ранее запомненным сигналом, то запоминаетс  новый сигнал, а предьщущий стираетс . По окончании анализа в модели конечного узла отображаетс  путь и его длительность. Врем  работы устройства , равное К+1, выбираетс  дл  обеспечени  анализа всех возможных путей

38, элементы И 39, сумматор 40, эле- .g соответствующих полным циклам графа, мент И 41, регистр 42, схемы 43 срав- и выбора кратчайшего из них.

нени , элементы И 44, триггеры 45, элементы И 46, счетчик 47, элемент И 48, счетчик 49, блок 50 индикации.

Устройство работает следующим образом .

Из передающей части 1 модели из начального узла по всем исход щим ветв м посылаетс  сигнал, в первом разр де которого содержитс  импульс, используемый в качестве маркера, ука- (Зывающего на приход сигнала в узел, единица в К-м разр де М-й группы которого, где ,...,Р - номер вер0

5 вводитс  признак ветви, по которой

5

0

л

5

он пришел в данный узел графа,- т.е. записываетс  единица в разр д сигнала , местоположение которого определ ет номер ветви, после чего сигнал посылаетс  дальше по всем ветв м, исход щим из данного узла.

Если сигнал, пришедший в узел, содержит импульс, соответствующий одной из инцидентных ветвей данного узла , то, следовательно, он пришел.в узел повторно и поэтому уничтожаетс .

Сигнал, пришедший в конечный узел и содержащий импульсы, соответствующие ветв м, инцидентных всем узлам сетевого графика, запоминаетс . Если во врем  работы устройства поступает еще один сигнал с признаками ветвей, инцидентных всем узлам, и в результате анализа будет установлено, что длительность пути, пройденного этим сигналом, меньше, чем длительность пути, пройденного ранее запомненным , сигналом, то запоминаетс  новый сигнал, а предьщущий стираетс . По окончании анализа в модели конечного узла отображаетс  путь и его длительность. Врем  работы устройства , равное К+1, выбираетс  дл  обеспечени  анализа всех возможных путей.

0

5

Модель 3 работает следукнцим об- разом.

С приходом сигнала по какой-либо из ветвей начальный импульс устанавливает триггер 7 и один из триггеров 5, соответствующий данной ветви, в единичное состо ние. При этом открываетс  элемент И 8 и на регистр 10 поступают тактовые импульсы от генератора ГИ, одновременно через элемент ИЛИ 12 сигнал поступает в регистр 14. При этом через элемент К+1 и элемент ИЛИ 12 импульс регистра 10,

соответствующий ветви, по которой пришел сигнал, запишетс  в регистр 14 по импульсам от генератора СГИ.

Если сигнал приходит в данный узел не первый раз, то в двух разр дах регистра 14, соответствующих двум вход щим -ветв м, по которым пришел сигнал, будут записаны единицы. Импульсы, соответствующие единицам в этих разрезах, через элементы ИЛИ. 16, И 17 и через элемент ИЛИ 18 поступают на вход элемента И 9. Импульс с (Н+1)-го выхода регистра 10 переводит в нулевое состо ние триггеры 5 и 7 и поступает на первый вход элемента И 9. При этом на его выходе по вл етс  импульс, который устанавливает регистр 14 в нулевое состо ние.

Если сигнал приходит в данный узел первьй раз, то импульс на выходе элемента И 9 не будет сформирован и содержимое регистра 14 будет выдаватьс  через повторитель 13 во все исход щие ветви.

Приемна  часть 2 модели начального узла работает следующим образом.

Сигнал, поступающий по какой-либо из ветвей, через элементы ИЛИ 20 и 24 имцульса СГИ записьшаетс  в регистр 31 .

Единичный сигнал с выхода триггера 19, соответствующего ветви, по которой пришел сигнал, открывает определенный элемент И 25. Импульс, пос- тупающий с выхода счетчика 23 на вто рой вход элемента И 25, записываетс  через элемент ИЛИ 24 в регистр 31 в разр д, соответствующий ветви, по которой поступил сигнал. Сдвиг им-, пульсов СГИ относительно импульсов ГИ необходим дл  учета времени, необходимого дл  установлени  кода в счетчике 23, и времени срабатывани  элементов И 25 и ИЛИ 24, а также дл  обеспечени  правильности записи сигнала в регистр 31.

(Н+1)-й импульс с выхода счетчика 23 подаетс  на второй вход элемента И 27. Если сигнал прошел все узлы сети , то на входах всех элементов ИЛИ,

Перед началом решени  задачи в каждый из регистров 38 заноситс  число , равное длине соответствующей ветви , а в регистр 42 - число, превышающее сумму длительностей всех ветвей сети. При поступлении в приемную часть начального узла сигнала, прошедшего все узлы, с пр мых выходов

соответствующих узлам сети, по вл ютс  импульсы, вызывающие импульс на выходе элемента И 29. Этот импульс

подаетс  на первый вход элемента И-НЕ триггеров 33 сигналы поступают на 27 и через элемент И 28 подаетс  на первые входы тех из элементов И 39 первые входы элементов И 32 и второй и на вторые входы тех элементов И 44, вход элемента ИЛИ 26. На выходах эле- которые соответствуют ветв м, прой10

15

20

25

- ,

74240

ментов И 32, вторые входы которых соединены с разр дами регистра 31, в которых записаны единицы, т.е. с разр дами, соответствующими ветв м сети, по которым передавалс  сигнал, по вл ютс  импульсы, перевод щие соответствующие триггеры 32 в единичное состо ние.

Сигналы с выходов триггеров 33 поступают в устройство 37 анализа, определ ющее длительность пути, и на вход элемента ИЛИ 34, выходной, сигнал которого переводит триггер 35 в единичное состо ние. Сигнал с пр мого выхода триггера 35 подаетс  на второй вход элемента И 36. При этом импульсы ГИ запускают счетчик 49. Выходной сигнал с элемента ИЛИ 26 переводит триггеры 19, 21 и 33 в нулевое состо ние, подт гива  схему к анализу нового сигнала.

Если за. врем , необходимое дл  прохождени  всех сигналов, не придет новый сигнал, прошедший все узлы, то импульс с выхода переполнени  счетчика 49 поступает в блок 37 анали.за, разреша  индикацию пути коммиво жера в устройстве 50 индикации, и переводит триггер 35 в нулевое состо ние .

Если сигнал, записанный в регистр 31, прошел не все узлы сети, то на выходе элемента И 29 не по витс  импульс . В этом случае на выходе элемента И-НЕ 27 после поступлени  на его второй вход импульса со счетчика 23 по вл етс  импульс, который через элемент ИЛИ 26 переводит триггеры 19, 21 и 33 в нулевое состо ние, прекраща  процесс анализа. Если за врем  анализа поступает несколько сигналов, прошедших все узды сети, то устройство 37 анализа выбирает путь минимальной длины.

Устройство анализа работает следующим образом.

Перед началом решени  задачи в каждый из регистров 38 заноситс  число , равное длине соответствующей ветви , а в регистр 42 - число, превышающее сумму длительностей всех ветвей сети. При поступлении в приемную часть начального узла сигнала, прошедшего все узлы, с пр мых выходов

30

40

45

50

денным сигналом. Элементы И 39, на которые подаетс  сигнал с пр мых выходов триггеров 33, открываютс , и числа, записанные в регистрах 38, через открытые .элементы И 39. подаютс  на сумматор 40, определ ющий длину пройденного пути. С выхода сумматора 40 число, соответствующее длине пройденного пути, поступает на первый вход схемы 43 сравнени , на второй вход которой подаетс  число, записанное в регистр 42.

Если число на первом входе схемы 43 сравнени  меньше числа на его втором входе, то с выхода схемы 43 ;подаетс  единичный сигнал на первые входы всех элементов.И 44, на второй вход элемента И 41, на второй вход счетчика 47 и на инверсные входы триггеров 45. Тем самым триггеры 45 подготавливаютс  к записи новой информации , а в счетчик 47 записываетс  единица.

Число, хран щеес  в сумматоре 40, через открытый элемент И 41 записываетс  в регистр 42. Импульсы с выходов элементов 44, на обоих входах которых имеютс  единичные сигналы, перевод т в единичное состо ние те; триггеры 45, которые соответствуют .ветв м, пройденным сигналом, обеспечива  фиксацию ветвей пути, проход щего через все узлы.

Если при поступлении в приемную

часть модели начального узла сигнала прошедшего все узлы, окажетс , что длина его пути больше числа, хран щегос  в регистре 4.2, то на втором выходе схемы 43 будет нулевой сигнал , который запрещает запись длительности пути, пройденного разр д- ньм сигналом, в регистр 42 и изменение состо ни  триггеров 45.

Если при поступлении в приемную часть модели начального узла сигнала , прошедшего все.узлы, окажетс , что его длительность равна числу, хран щемус  в регистре 45, то на первом выходе схемы 43 будет единичный сигнал, который увеличивает значение счетчика 47 на единицу.

После определени  всех путей, проход щих через все узлы, состо ние триггеров 45 соответствует составу кратчайшего пути, проход щего через все узлы.

Claims (4)

1.Устройство дл  решени  задачи коммиво жера, содержащее модель на чальнохго узла графа, Р-1 моделей промежуточных узлов графа, где Р - количество вершин графа и Р(Р-1) моделей ветвей, соединенные в соответствии

с топологией графа, причем модель начального узла графа содержит пере- дакщий и приемный модуль-, тактовый вход устройства подключен к тактовому входу приемного модул  модели начального узла графа и тактовым входам всех моделей промежуточных узлов графа, отличающеес  тем, что, с целью повьш1енр  быстродействи  устройства, Т-та  модель ветви (,...,Р(Р-1)) содержит элемент задержки , величина которой пропорциональна 2 .

2.Устройство по п.1, о т л и - чающеес  тем, что передающий модуль начального узла графа-содержит генератор одиночного импульса , вход пуска которого  вл етс  входом пуска устройства, а выход  вл етс  информационным выходом модели начального уэла.

3.Устройство ПОП.1, отличающеес  тем, чтб М-  модель промежуточного узла графа (,..., Р-1) содержит блок сопр жени , регистр сдвига и схему сравнени , причем тактовый вход модели промежуточного узла графа подключен к тактовому входу блока сопр жени  и входу признака сдвига регистра сдвига, последовательный информационный выхрд которого  вл етс  информационным выходом модели промежуточного узла графа , К-й информационный вход которой (,.., Р-1) подключен к К-му информационному входу блока сопр жени , информационный вькод которого подключен к информационному входу регистра сдвига, К-й разр д М-й группы парал- лельного информационного выхода которого подключен к К-му входы схемы сравнени , выход признака конца слова блока сопр жени  подключен к входу опроса схемы сравнени , выход признака Больше которой подключен к входу установки в О регистра сдвига.

4.Устройство по П.1, отличающеес  тем, что приемный модуль модели начального узла содержит блок сопр жени , регистр

сдвига, две схемы сравнени  М Групп из К ключей, блок задани  топологии, сумматор, регистр и блок пам ти, причем К-й информационный вход блока сопр жени   вл етс  К-м информационным входом приемного модул  модели .начального узла графа, информационный выход блока сопр жени  подключен к информационному входу регистра сдвига, вход признака сдвига которого  вл етс  тактовым входом приемного модул  модели начального узла графа и соединен с тактовым входом блока сопр жени , выход признака конца слова которого подключен к входу опроса первой Схемы сравнени , выход признака наличи  единиц во всех группах информационных входов которой подключен к управл нмцим входам всех ключей всех групп, К-й разр д М-й группы информационного выхода регистра сдвига подключен, к К-му информа- .ционному входу М-й группы первой схемы сравнени  и информационному входу К-го ключа М-й группы, выход которого подключен к Н-му разр ду информационного выхода блока пам ти () и к К-му входу опроса М-й группы блока задани  топологии , Н-й информационный выход кото- рог.о  вл етс  выходом веса пути в М-ю вершину графа по К-й вход щей ветви и подключен к входу Н-го слагаемого сумматора, выход которого подключен к первому информационному входу второй схемы сравнени  и информационному входу регистра, выход которого подключен к второму информационному входу второй схемы сравнени , выход признака Меньше которой подк1Йо- чен к входам признаков записи регистра и блока пам ти-.

qjus.l

фиг.г

9т ГИ

9mfH

uii р

Om iS

I

Фиг. 5

tr

Фиг.6