本節(jié)書摘來自華章出版社《信息物理融合系統(tǒng)（CPS）設(shè)計(jì)、建模與仿真——基于 Ptolemy II 平臺》一書中的第3章，第3.3節(jié)，作者：［美］愛德華·阿什福德·李（Edward Ashford Lee），更多章節(jié)內(nèi)容可以訪問云棲社區(qū)“華章計(jì)算機(jī)”公眾號查看

3.3　小結(jié)

數(shù)據(jù)流是一個(gè)簡單和通用的計(jì)算模型，其中角色的執(zhí)行由輸入數(shù)據(jù)的可用性來驅(qū)動。它對流（expressing streaming）應(yīng)用的表示特別有用，其中長數(shù)據(jù)值序列通過計(jì)算選擇路徑，如常見的信號處理和多媒體應(yīng)用。
SDF是一個(gè)簡單的（盡管是有限制的）數(shù)據(jù)流形式，它能進(jìn)行大量的靜態(tài)分析和有效的執(zhí)行。DDF更為靈活，但是對它的控制也更具挑戰(zhàn)性，并且執(zhí)行開銷更大，因?yàn)樗谶\(yùn)行時(shí)進(jìn)行調(diào)度決策的定制。它們兩者可以整合到一個(gè)模型中，因于DDF產(chǎn)生額外的開銷，因此僅應(yīng)用在非用不可的地方。SDF和DDF在模態(tài)模型中的良好運(yùn)用將在第8章解釋。使用SDF和DDF的模態(tài)模型提供一個(gè)通用的并發(fā)程序模型。
補(bǔ)充閱讀：IO角色
以下是在IO庫中重要的輸入/輸出角色：

FileReader和FileWriter通過URL或者URI從本地磁盤或從指定的遠(yuǎn)程位置讀和寫文件。對于FileReader，在一個(gè)單個(gè)輸出字符串令牌上產(chǎn)生文件的全部內(nèi)容。對于FileWriter，將每個(gè)輸入字符串令牌寫入一個(gè)文件，重寫之前的文件內(nèi)容。在這兩種情況下，可以為每次點(diǎn)火給出新的文件名。為了從標(biāo)準(zhǔn)輸入讀取，指定System.in為文件名。為了寫入標(biāo)準(zhǔn)輸出，指定System.out為文件名。LineReader和LineWriter類似，除了它們每次讀和寫一行。
CSVReader和CSVWriter讀和寫CSV格式或者逗號分隔值（分隔符可以是任何東西，不一定是逗號）的文件或URL。將CSV文件轉(zhuǎn)換成記錄令牌，并將記錄（record）令牌轉(zhuǎn)換為CSV文件。文件的第一行定義記錄的文件名。為了使用CSVReader，需要幫助類型系統(tǒng)決定輸出類型。其最簡單的實(shí)現(xiàn)方法是可以用后向類型推斷（backward type inference）（見14.1.4節(jié)）。它設(shè)置CSVReader角色輸出端口的數(shù)據(jù)類型為最通用的類型，這個(gè)類型能被角色下游接受。例如，如果角色下游從記錄中提取字段，類型約束將自動地要求那些字段出現(xiàn)并具有兼容的類型。也可以強(qiáng)制輸出類型使用[Customize→Ports]上下文菜單命令。
在IO庫中還包含了下面的角色：

ArrowKeySensor對鍵盤的方向鍵做出響應(yīng)，并產(chǎn)生輸出。
DirectoryListing輸出指定目錄下與命名某一模式相匹配的文件名數(shù)組。
練習(xí)

3.1.3節(jié)補(bǔ)充閱讀：多速率數(shù)據(jù)流角色中描述的多速率角色與第2章補(bǔ)充閱讀：數(shù)組處理角色和補(bǔ)充閱讀：數(shù)組構(gòu)建與拆分角色中描述的數(shù)組角色對用SDF構(gòu)建集合操作（collectiveoperations）很有用，這些都是對數(shù)據(jù)數(shù)組的操作。這個(gè)練習(xí)探討利用SDF實(shí)現(xiàn)所謂的多對多分散/收集（all-to-all scatter/gather）。具體地說，就是構(gòu)建一個(gè)模型，使它產(chǎn)生以下所示的4個(gè)數(shù)組，它們的值如下：

并將它們轉(zhuǎn)換為具有如下值的數(shù)組

請用ArrayToElements和ElementsToArray，以及ArrayToSequence和SequenceTo Array（對于后者，可能需要Commutator和Distributor）。評論方法的優(yōu)缺點(diǎn)。提示：可能必須明確地將連接的通道寬度設(shè)置為1。雙擊線路并設(shè)置值。可能要嘗試用MultiInstanceComposite。

如圖3-15中的模型，在例3.15中有討論。使用IterateOverArray角色實(shí)現(xiàn)這個(gè)相同的模型，并且只用SDF指示器而不用DDF指示器（見2.7.2節(jié)）。

Ptolemy II中的DDF指示器支持一個(gè)稱為ActorRecursion的角色，它是一個(gè)對包含它的復(fù)合角色的遞歸。例如，圖3-16所示的模型實(shí)現(xiàn)Eratosthenes篩選法，其用來尋找素?cái)?shù)的方法詳見kann和 MacQueen（1977）。
使用這個(gè)角色實(shí)現(xiàn)一個(gè)計(jì)算斐波那契數(shù)的復(fù)合角色。即復(fù)合角色的一次點(diǎn)火需要實(shí)現(xiàn)以下點(diǎn)火函數(shù)：

f : N → N，對于所有n ∈ N，

圖3-16　在DDF中使用ActorRecursion的Eratosthenes篩選法
當(dāng)ActorRecursion點(diǎn)火時(shí)，它復(fù)制分層結(jié)構(gòu)中上層的復(fù)合角色（即它的容器，或者它容器的容器等），層次的名稱與它的recursionActor參數(shù)值相同。ActorRecursion的實(shí)例用那些與容器匹配的端口來填充。這個(gè)角色應(yīng)該視為對特殊種類高階角色的一個(gè)高度的實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)（experimental realization）。這是一個(gè)高階角色，因?yàn)樗膮?shù)由一個(gè)包含它的角色來指定。然而，它的實(shí)現(xiàn)是非常低效的。它每次點(diǎn)火所引用的角色的副本會帶來巨大的時(shí)間和空間開銷。一個(gè)更好的實(shí)現(xiàn)方式是使用類似于面向過程語言中所使用的棧幀的方法（stack frame approach）。而它使用的這個(gè)方法更像是在運(yùn)行時(shí)復(fù)制源代碼并解釋它。為了提高執(zhí)行效率，如果角色已經(jīng)提前創(chuàng)建，那么要避免創(chuàng)建副本。僅憑圖3-16中的圖像，沒有辦法分辨ActorRecursion實(shí)例引用了哪個(gè)復(fù)合角色。因此，無法從它的可視化表示中真正地閱讀該程序。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的《信息物理融合系统（CPS）设计、建模与仿真——基于 Ptolemy II 平台》——3.3　小结...的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。