リダクション

変換した Simulink モデルを小さく読みやすくするリダクションを、それぞれリダクション前とリダクション後のモデルとともに示します。

5 リダクション

Modelifyが初めて実行する変換は非常に冗長な変換です。SimulinkのブロックはC言語のコード内の各演算に対して生成されます。その結果、比較的少量のコードにも関わらず大規模なモデルが生成される可能性があります。この冗長な変換を改善するため、C言語のコードでロジックを表す上で、もしくは、モデルを変更して可読性を向上させる上で必要な数のブロックを減らすリダクションを適用することができます。

リダクションは複数の方法でモデルを簡素化、または、改善します。リダクションは以下の目標の少なくとも1つを達成します:

同じ成果を挙げるよりシンプルなブロック、または、より高いレベルのSimulinkのブロックと置き換えることで、ブロックの数を減らします。
一連のブロックを置き換え、特定のモデルリングガイドラインに準拠させます。
シミュレーションの結果に影響を与えないモデルの一部を削除します。オリジナルのC言語のコードにデッドコードが存在するケースが該当します。

個別に各リダクションを有効、または、無効にすることができます。そのため、会社で利用するモデリングガイドラインに一致させる上で必要なリダクションのみ有効にすることが可能です。

「リダクション」ページで、Advanced Arithmetic、Constant Vector、Demux などのリダクションがチェックボックス、カテゴリー、説明とともに並んでいます。

各リダクションの説明を以下に掲載します。各リダクションの説明にはリダクションの前と後のモデルのスクリーンショットが含まれています。画像は横並び、または、上下に表示されます。1点目の画像はリダクション前のモデルを表します。

Absolute Value

このリダクションはロジックが絶対値を示すブロックのセットを絶対値のブロックに置き換えることでモデルを簡素化します。

2点のケースが考えられます。絶対値を返すケース（ケース 1）と負の絶対値を返すケース（ケース 2）です。

ケース 1:

Relational Operator が入力 i を 0 より大きいと判定すると Switch ブロックが i を、そうでなければ i に −1 を掛けた値を渡します。 — リダクション前

1 つの Abs ブロックが入力 i を return_value に渡します。 — リダクション後

ケース 2:

Relational Operator が i を 0 より大きいと判定すると Switch ブロックが i に −1 を掛けた値を、そうでなければ i を渡します。 — リダクション前

Abs ブロックと、それに続く Unary Minus ブロックが入力 i を return_value に渡します。 — リダクション後

Advanced Arithmetic

このリダクションは次の方法でモデルの簡素化を行います。

Sumブロックから値が0の定数を削除します。
Productブロックから値が1の定数を削除します。
同じ入力を算術ブロックに低減します。

Sumブロックから値が0の定数を削除

2つのケースが考えられます: ConstantブロックとSumブロックを単純に削除するケース（ケース1）とUnary Minusブロックを追加する必要があるケース（ケース 2）です。

ケース 1:

Sum ブロックが入力 p に Constant 0 を足し、Product ブロックがその結果に Constant 3 を掛けます。 — リダクション前

Product ブロックが p に Constant 3 を直接掛けます。 — リダクション後

ケース 2:

Sum ブロックが Constant 0 から入力 p を引き、Product ブロックがその結果に Constant 3 を掛けます。 — リダクション前

Unary Minus ブロックが p の符号を反転し、Product ブロックがそれに Constant 3 を掛けます。 — リダクション後

Productブロックから値が1の定数を削除

2つのケースが考えられます: ConstantブロックとProductブロックを単純に削除するケース（ケース 1）と逆数のMath Functionブロックを追加する必要があるケース（ケース 2）です。

ケース 1:

Product ブロックが Constant 1 に入力 p を掛け、2 つ目の Product ブロックがその結果に Constant 3 を掛けます。 — リダクション前

1 つの Product ブロックが p に Constant 3 を掛けます。 — リダクション後

ケース 2:

Product ブロックが Constant 1 を入力 p で割り、2 つ目の Product ブロックがその結果に Constant 3 を掛けます。 — リダクション前

Math Function ブロックが p の 1/u を計算し、Product ブロックがそれに Constant 3 を掛けます。 — リダクション後

同じ入力を算術ブロックに削除

Productブロックと一致する入力を低減し、Math Functionブロックと置き換えます。

Square (u^2)

Productブロックと一致する入力が2つ存在する場合、2乗のMath Functionブロックに低減されます。

Product ブロックが入力 p を p 自身に掛け、別の Product ブロックが Constant 3 に Constant 3 を掛け、Sum ブロックが 2 つの積を足します。 — リダクション前

2 つの Math Function ブロックが p と Constant 3 の u² を計算し、Sum ブロックがそれらを足します。 — リダクション後

Power (u^v)

Squareリダクションと同様に、Productブロックに同じ値を持つ入力が2つ以上存在する場合、このリダクションは適用されます。

このリダクションはArithmeticリダクションが有効にされている場合のみ適用され、2つの入力を持つ一連のProductブロックを複数の入力を持つ単一のProductブロックに折り畳みます。

Product ブロックが入力 p を 3 つ掛け合わせます。 — リダクション前

Math Function ブロックが p を Constant 3 乗します。 — リダクション後

Power of base 10 (10^u)

値10を持つConstantsブロックからProductブロックに2つ以上の入力が存在する場合、Power of base 10 Math Functionブロックに低減されます。

このリダクションはArithmeticリダクションが有効にされている場合のみ適用されます。

Product ブロックが 3 つの Constant 10 を掛け合わせます。 — リダクション前

Math Function ブロックが 10 の Constant 3 乗を計算します。 — リダクション後

Reciprocal (1/u)

このリダクションは、Productブロックに対する1つめの入力が値1の定数であり、残りの入力はその他のリダクションにより単一のブロックに低減される（例ではSquareリダクション）場合、適用されます。

このリダクションはArithmeticリダクションが有効にされている場合のみ適用されます。

Product ブロックが Constant 1 を入力 p で 2 回割ります。 — リダクション前

Math Function ブロックが p を 2 乗し、2 つ目の Math Function ブロックがその逆数を求めます。 — リダクション後

Arithmetic

このリダクションは複数のSumブロックを複数の入力を持つ単一のSumブロックに低減します。

Sum ブロックが Constant 3 と入力 p1 を足し、2 つ目の Sum ブロックがその結果から入力 p2 を引きます。 — リダクション前

1 つの Sum ブロックが Constant 3 と p1 を足し、p2 を引きます。 — リダクション後

同様に複数のProductブロックを複数の入力を持つ単一のProductブロックに低減します。

Product ブロックが Constant 3 に入力 p1 を掛け、2 つ目の Product ブロックがその結果を入力 p2 で割ります。 — リダクション前

1 つの Product ブロックが Constant 3 に p1 を掛け、p2 で割ります。 — リダクション後

Bus Assignment

同じバスの入力が用いられている複数のBus Assignmentブロックを単一のBus Assignmentブロックに低減します。

1 つの Bus Assignment ブロックがバス s の G と B の両方を設定します。 — リダクション後

バスの全ての要素が複数のBus Assignmentブロックによって割り当てられている場合、全てBus Creatorブロックに置き換えられます。

3 つの Bus Assignment ブロックが続けて、Constant 0 から作ったバスのフィールド R、G、B を Constant 10、100、255 に設定します。 — リダクション前

1 つの Bus Creator ブロックが Constant 10、100、255 を R、G、B としてバスを作ります。 — リダクション後

Bus Selector

同じバスの入力が用いられている場合、複数のBus Selectorブロックをまとめます。

1 つの Bus Selector ブロックがバス s から R と B の両方を取り出して Sum ブロックに渡します。 — リダクション後

Constant Vector

Constantブロックのグループ、および、単一のベクトル出力を作成するMuxブロックをConstant 1-D ベクトルに置き換えます。

Mux ブロックが Constant 1、3、5 をベクトルにまとめ、Selector ブロックが 1 つの要素を選びます。 — リダクション前

1 つの Constant ブロックがベクトル [1; 3; 5] を Selector ブロックに渡します。 — リダクション後

同様に、定数のグループ、Muxブロック、および、2次元の配列を作ることが可能なVector Concatenateブロックが存在する場合、行列信号を作る単一のConstantブロックに全て置き換えられます。

3 つの Mux ブロックが Constant 10 から 60 を 2 つずつまとめ、Vector Concatenate ブロックがそれらを 2×3 の行列にまとめます。 — リダクション前

1 つの Constant ブロックが 2×3 の行列 [10 30 50; 20 40 60] を持ちます。 — リダクション後

Data Type Conversions

変換されたモデルに不要なData Type Conversion ブロックが含まれる場合があります。これは通常オリジナルのC言語のコード内の不要なキャスト演算子によって引き起こされます。

Data Type Conversion ブロックが p を int32 に、d を single に変換してから Product ブロックが割り算をし、3 つ目がその結果を double に変換します。 — リダクション前

Product ブロックが Data Type Conversion ブロックなしで p を d で割り、double を出力します。 — リダクション後

Dead Paths

これはシミュレーションの出力に影響を与えない図の一部を削除します。デッドコード、または、C言語の関数の利用されていないパラメータが該当します。

入力 p と Constant 2 の Sum の横で、p と Constant 1 の Sum と入力 temp がそれぞれ Terminator で終わっています。 — リダクション前

p と Constant 2 の Sum だけが残っています。 — リダクション後

Demux

同じベクトル入力が用いられている複数のSelectorブロックを単一のDemuxブロックに低減します。

ベクトルから一部の要素が選択されない場合、Demuxブロックから対応する出力がTerminatorブロックにつなげられます。リダクションは削除予定のSelectorブロックの数が加えられる可能性のあるTerminatorブロックの数よりも多い場合のみ適用されます。

5 つの Selector ブロックが入力 array の要素を 1 つずつ選び、Sum ブロック、Relational Operator、Switch に渡します。 — リダクション前

1 つの Demux ブロックが入力 array を 3 つの要素に分け、Sum ブロック、Relational Operator、Switch に渡します。 — リダクション後

From and Goto

2つ、または、2つ以上のつながりを持つInportブロックがFromブロックとGotoブロックを使って簡素化されます。大きな図においては、線の分岐が多いと大量の線の交差および混乱を引き起こしかねません。このようなケースでは、GotoブロックとFromブロックの使用により、可読性が改善される可能性があります。

1 本の線が入力 p を Relational Operator に、さらにモデルを横切って Switch に運びます。 — リダクション前

Goto ブロックが p に [p] のタグを付け、From ブロックがそれを Relational Operator と Switch に渡します。 — リダクション後

Gain

図で定数により積を表すブロックを検索し、Gainブロックと置き換えます。このリダクションはGainブロックに対して単式内の定数を検知し、分類します。

Product ブロックが入力 p に Constant K5 を掛け、また p に Constant 2 と Constant 5 を順に掛け、Sum ブロックが結果を足します。 — リダクション前

K5 の Gain ブロックと 2 * 5 の Gain ブロックが p に掛け、Sum ブロックがそれらを足します。 — リダクション後

Group Action Transitions

複数の一連のアクションを単一の遷移に移します。

Stateflow のフローチャートが p、i、d、calculated を 1 つずつ 4 つの遷移で計算してから、calculated を MAX と比べます。 — リダクション前

同じフローチャートが p、i、d、calculated を、4 つのアクションをまとめた 1 つの遷移で計算します。 — リダクション後

Increment

1の加算または減算を表すブロックをそれぞれIncrement Stored Integerブロック、Decrement Stored Integerブロックと置き換えます。

Sum ブロックが入力 p1 に Constant 1 を足し、別の Sum ブロックが入力 p2 から Constant 1 を引き、Product ブロックがその結果を掛けます。 — リダクション前

Increment Stored Integer ブロックが p1 に 1 を足し、Decrement Stored Integer ブロックが p2 から 1 を引き、Product ブロックがそれらを掛けます。 — リダクション後

Logical Blocks

同じ演算子を持つ複数のLogical Operatorブロックを単一のブロックに低減します。また、TRUE/FALSE Constants リダクションが有効にされている場合、最適化も実行します。演算子がANDであり、値の一つがfalseの場合、結果は常にfalseになります。このようなケースでは、Logical Operatorブロックを削除し、状況に応じて信号を別ルートに変更します。また、演算子がORで値の一つがtrueの場合も同様の最適化を実施します。