For Each Subsystem

入力信号またはマスク パラメーターの個々の要素またはサブ配列にアルゴリズムを適用

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ライブラリ:
Simulink / Ports & Subsystems
HDL Coder / Ports & Subsystems

説明

For Each Subsystem ブロックは、シミュレーション タイム ステップ中に入力信号またはマスク パラメーター配列の各要素またはサブ配列で実行を繰り返すサブシステムを作成するための開始点として事前構成されている Subsystem ブロックです。

サブシステム内のブロックのセットは、元の信号またはマスク パラメーター配列の 1 つの要素またはサブ配列に適用されるアルゴリズムを表します。このサブシステム内では、状態をもつ各ブロックは、処理対象の各要素またはサブ配列ごとに独立した状態セットを維持します。したがって、このサブシステムの操作は動作の点で、元の入力信号またはマスク パラメーター配列の各要素についてサブシステムの内容をコピーし、そのコピーを使用して各要素を処理することに似ています。サブシステム内のブロック セットが要素またはサブ配列を処理するとき、サブシステムは結果を連結して出力信号を形成します。

サブシステムの構成

For Each Subsystem ブロックには、このサブシステムの制御ブロックとして機能する For Each ブロックが含まれます。For Each ブロックのパラメーターを指定して、サブシステム入力またはマスク パラメーターを要素またはサブ配列に分解する処理、および個別の結果を連結して出力信号にする処理を設定します。ブロック パラメーター [分割次元] および [分割幅] で、入力信号またはマスク パラメーター配列をスライスする次元と各スライスの幅をそれぞれ指定します。行ベクトルを分割するには、[分割次元] を 2 に指定します。列ベクトルを分割するには、[分割次元] を 1 に指定します。パラメーター [分割オフセット] を使用して、分割の間のギャップまたはオーバーラップを指定します。データのサブセットに対する処理を制限するには [反復回数] を指定します。このブロック パラメーターの詳細については、For Each を参照してください。

入力信号のサブシステムへの分割

各反復に分割する入力信号を For Each Subsystem で指定するには、For Each ブロックのダイアログ ボックスの [入力分割] タブを使用します。分割する信号を指定するときは、[分割次元] パラメーター、[分割幅] パラメーター、[分割オフセット] パラメーターを指定します。

サブシステムのマスク パラメーターの分割

For Each Subsystem ブロックのマスク パラメーターは分割できます。分割は、システムの構造は変えずにパラメーターの値を変えて反復処理する場合に便利です。この場合、パラメーターごとにモデルを変更して追加の入力信号を分割する方法では煩雑になります。代わりに、For Each Subsystem にマスク パラメーターを追加します。詳細については、簡単なマスクの作成を参照してください。分割するマスク パラメーターを選択するには、For Each ブロックのダイアログ ボックスの [パラメーターの分割] タブを使用します。詳細については、以下の分割パラメーターの選択を参照してください。

出力の連結

結果を連結する次元を定義するには、[出力連結] タブで [連結の次元] を指定します。

サブ配列ごとにブロックによって生成された結果は、連結次元に沿って積み上げられます。既定では、次元 1 (y 軸) が使用され、結果が垂直に積み上げられることを意味します。ただし、連結の次元を 2 に指定すると、結果は水平方向 (x 軸) に連結されます。したがって、行ベクトルが処理されると、連結された結果は、最初のケースは行列になり、2 番目のケースは行ベクトルになります。

分割パラメーターの選択

分割する入力信号またはサブシステムのマスク パラメーターを選択するときは、それらを各反復用に要素またはサブ配列に分解する方法を指定しなければなりません。[分割次元] パラメーターと [分割幅]、[分割オフセット] パラメーターで整数値を設定します。

例として、次の形式の入力信号行列 A について考えてみます。

ラベル d₁ と d₂ は、それぞれ次元 1 と次元 2 を定義します。分割次元と分割幅の両方に対して既定の設定 1、分割オフセットに 0 が保持されると、Simulink^® は分割幅に等しい幅つまり 1 要素分の幅で分割次元 1 に対して直角にスライスします。

行列 A は、次の 3 つの行ベクトルに分解されます。

代わりに分割次元 2 を指定すると、Simulink は次元 2 に対して直角にスライスして、次の 3 つの列ベクトルを形成します。

[分割次元] を 2 に設定する以外に、[分割幅] を 2 および [分割オフセット] を -1 に設定すると、Simulink は 2 つのオーバーラップする 3 行 2 列の分割を処理に使用します。

[分割オフセット] パラメーターの使用例については、モデル slexForEachOverlapExample を開いてください。

既定では、入力信号またはマスク パラメーターのすべての分割が処理されます。分割のサブセットを処理するには、処理する分割数を [反復回数] として入力します。上記の行列の例では、[分割オフセット] を 0 (既定の設定) に、[反復回数] を 2 に設定すると、入力行列 A の最初の 2 行または 2 列のみが処理されます。

メモ

Simulink で 1 次元と見なされるのは信号だけです。マスク パラメーターは、方向に応じて行ベクトルか列ベクトルのどちらかになります。行ベクトルを分割するには、分割次元を 2 (列方向) に指定します。列ベクトルを分割するには、分割次元を 1 (行方向) に指定します。

コード再利用のサポート

特定のモデルの場合、For Each Subsystem ブロックは、Simulink Coder™ 生成コードでのコードの再利用を向上させます。スカラー アルゴリズムが同じである、2 つの再利用可能な Atomic Subsystem ブロックを格納したモデルが、信号の各要素に適用されるとします。これらのサブシステムの入力信号次元が異なる場合、Simulink Coder 生成コードには 2 つの異なる関数が含まれます。これら 2 つのサブシステムを入力の各要素を同じアルゴリズムで処理するように設定された 2 つの同じ For Each Subsystem ブロックに置き換えることができます。この場合、Simulink Coder 生成コードは、入力信号の要素数でパラメーター化される 1 つの関数で構成されます。モデルの For Each Subsystem ブロックの一意のインスタンスごとに 1 回呼び出されるので、この関数は 2 回呼び出されることになります。これらのケースのそれぞれに対して、入力信号の要素はそれぞれ異なる値をもちます。

マルチコア実行のサポート

ラピッド アクセラレータ モードでモデルのシミュレーションを行う場合、Simulink は For Each Subsystem のより高速なシミュレーションのため、マルチコア実行を使用します。Simulink は、対象となる各 For Each Subsystem について、ラピッド アクセラレータ モードで実行される最初の 2 タイム ステップを自動的にプロファイリングして、並列実行時間と逐次実行時間を比較します。続いて、Simulink は、そうすることによって実行時間の速度が増すようであれば、シミュレーション実行の後続のタイム ステップにおいて、並列のマルチコア実行に For Each Subsystem を指定します。入れ子にされた For Each Subsystem の場合、マルチコア実行は最上位サブシステムにのみ適用されます。連続状態または Function Caller ブロックを含む For Each Subsystem にはマルチコア実行は適用されません。

特定の For Each Subsystem についてマルチコア実行を抑止するには、サブシステム内の For Each ブロックの MultithreadedSim パラメーターを 'off' に設定します。

set_param(ForEachBlockName,'MultithreadedSim','off')

For Each Subsystem ブロック自身ではなく、サブシステム内の For Each ブロックのパラメーターであることに注意してください。モデル内のすべての For Each Subsystem についてマルチコア実行を抑止するには、モデルの MultithreadedSim パラメーターを 'off' に設定します。

set_param(ModelName,'MultithreadedSim','off')

マルチコア実行を再度有効にするには、関連する MultithreadedSim パラメーターを既定値である 'auto' に設定します。

例については、For Each Subsystem を使用したマルチスレッド シミュレーションを参照してください。

メモ

ラピッド アクセラレータ モードでモデルのシミュレーションを行うかモデルからコードを生成する場合に、For Each Subsystem でマスク パラメーターを分割するときは、分割されたパラメーターを参照する For Each Subsystem 内のすべての式が調整可能な式である必要があります。調整可能な式の制限 (Simulink Coder)を参照してください。

S-Function のサポート

For Each Subsystem ブロックは、C-MEX S-Function と Level-2 MATLAB^® S-Function の両方をサポートします。ただし、S-Function が次の手法のいずれかを使用して複数の実行インスタンスをサポートすることが条件です。

• C-MEX S-Function は mdlSetWorkWidths メソッドで ssSupportsMultipleExecInstances(S, true) を宣言しなければなりません。

• Level-2 MATLAB S-Function は、Setup メソッドで block.SupportsMultipleExecInstances = true を宣言しなければなりません。

これらの仕様を使用する場合:

• DWork や Block I/O などの実行時データを、グローバル変数または永続変数を使用して、あるいは S-Function のユーザー データ内でキャッシュしないでください。

• For Each Subsystem ブロックでは、mdlStart から mdlTerminate までの S-Function の各実行メソッドは、S-Function によって処理される各要素に対して 1 回呼び出されます。したがって、mdlTerminate に対する繰り返しの呼び出しで同じメモリを開放することのないように確認する必要があります。たとえば、mdlSetWorkWidths 内でランタイム パラメーターのメモリを割り当てる C-MEX S-Function について考えます。mdlTerminate でこのメモリを開放する必要があるのは 1 回だけです。解決策として、mdlTerminate をはじめて呼び出した後にポインターを空に設定します。

例

Simulink Subsystem のセマンティクス

この一連の例では、さまざまなタイプの Simulink® Subsystem と、これらの Subsystem のシミュレーション実行時にどのようなセマンティクスが使用されるかという例を示します。各例では、モデルと、そのモデルの実行方法に関する違いを説明しています。

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For Each Subsystem を使用した同等のダイナミクスをもつオブジェクトのモデル化

この例では、同等のダイナミクスをもつ複数のオブジェクトを For Each Subsystem を使用してモデル化する方法を示します。オブジェクトの数は、入力信号の長さでパラメーター化されます。

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For Each Subsystem によるスカラー アルゴリズムのベクトル化

この例では、For Each Subsystem の使用方法を示します。この例では、簡単にするために、ベクトルで演算を行います。

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For Each Subsystem による 2 次元信号のタイル処理

この例では、For Each Subsystem の使用方法を示します。この例では、行列で演算を行います。

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メッセージを使用して通信する温度制御システム

部屋にあるサーモスタットからのメッセージを処理し、メッセージを使用してさまざまな受信側と制御コマンドをやり取りすることによる室温の分散制御。

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For Each Subsystem を使用したマルチスレッド シミュレーション

ラピッド アクセラレータ シミュレーションで For Each Subsystem を使用して複数のコアでのモデルの実行を高速化します。

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制限

For Each Subsystem ブロックの制限の詳細については、For Each Subsystem の制限を参照してください。

端子

入力

In — Subsystem ブロックへの信号入力

スカラー | ベクトル | 行列

Subsystem ブロックへの信号入力。スカラー、ベクトルまたは行列として指定します。Inport ブロックを Subsystem ブロック内に配置することで、ブロックへの外部入力端子が追加されます。端子ラベルは Inport ブロックの名前と一致します。

ローカル環境から信号を受信するには、Inport ブロックを使用します。

データ型: half | single | double | int8 | int16 | int32 | int64 | uint8 | uint16 | uint32 | uint64 | Boolean | fixed point | enumerated | bus

出力

Out — Subsystem ブロックからの信号出力

スカラー | ベクトル | 行列

Subsystem ブロックからの信号出力。スカラー、ベクトルまたは行列として返されます。Outport ブロックを Subsystem ブロック内に配置することで、ブロックへの外部出力端子が追加されます。端子ラベルは Outport ブロックの名前と一致します。

信号をローカル環境に送信するには、Outport ブロックを使用します。

データ型: half | single | double | int8 | int16 | int32 | int64 | uint8 | uint16 | uint32 | uint64 | Boolean | fixed point | enumerated | bus

ブロックの特性

データ型	Booleana | busa | doublea | enumerateda | fixed pointa | halfa | integera | singlea
直達	いいえ
多次元信号	はいa
可変サイズの信号	いいえ
ゼロクロッシング検出	いいえ
a 実際のデータ型または機能のサポートは、ブロックの実装に依存します。

拡張機能

C/C++ コード生成

Simulink® Coder™ を使用して C および C++ コードを生成します。

実際のコード生成のサポートは、ブロックの実装に依存します。

HDL コード生成

HDL Coder™ を使用して FPGA 設計および ASIC 設計のための Verilog および VHDL のコードを生成します。

HDL Coder™ には、HDL の実装および合成されたロジックに影響する追加のコンフィギュレーション オプションがあります。

For Each Subsystem の HDL コードを生成すると、コード ジェネレーターは入力信号と出力信号の要素を反復する for-generate ループを使用しようと試行します。for-generate ループは可読性を向上し、コードの行数を減少させます。これを使用しないと、大きなベクトル信号のコードが数百行におよぶ可能性があります。サブシステムは、ベクトルおよび 2D 行列の入力信号をサポートします。For Each Subsystem 内のブロックの HDL コードを生成 (HDL Coder)を参照してください。

HDL コード生成の非ゼロの分割オフセットを使用できます。コード ジェネレーターはマスク パラメーター値として、スカラー、ベクトル、または行列をサポートしています。For Each Subsystem ブロック内のマスク パラメーターの要素、1D 分割、2D 分割について HDL コードを生成できます。For Each Subsystem ブロック内で、マスク パラメーターを Constant ブロックの [定数値] パラメーターまたは Gain ブロックの [ゲイン] パラメーターとして使用します。

制限

• For Each Subsystem ブロックを DUT として使用することはできません。

• HDL コード生成では、For Each ブロックの SpecifiedNumIters パラメーターを設定できません。SpecifiedNumIters の値が既定値である -1 と等しくない場合、HDL コード生成を行うとエラーが返されます。

HDL アーキテクチャ

アーキテクチャ	説明
Module (既定値)	サブシステムとそのサブシステム内のブロックのコードを生成します。
BlackBox	ブラック ボックス インターフェイスを生成します。生成された HDL コードには、サブシステムの入力/出力端子定義のみ含まれます。したがって、モデル内のサブシステムを使用して、手動作成された既存の HDL コードへのインターフェイスを生成できます。 サブシステムのブラックボックス インターフェイスの生成は、クロック信号を使用しない Model ブロック インターフェイスの生成と似ています。
No HDL	生成されたコードからサブシステムを削除します。シミュレーションでサブシステムを使用できますが、HDL コード内では "ノーオペレーション" として扱います。

ブラック ボックス インターフェイスのカスタマイズ

[BlackBox] アーキテクチャについて、端子名をカスタマイズして、外部コンポーネントのインターフェイスの属性を設定できます。ブラック ボックスまたは HDL コシミュレーション インターフェイスのカスタマイズ (HDL Coder)を参照してください。

HDL ブロック プロパティ

一般
AdaptivePipelining	合成ツール、ターゲット周波数、乗算器の語長に基づくパイプラインの自動挿入。既定の設定は [inherit] です。AdaptivePipelining (HDL Coder)も参照してください。
BalanceDelays	あるパスに新しい遅延が導入されたことを検出し、それに一致する遅延を他のパスに挿入します。既定の設定は [inherit] です。BalanceDelays (HDL Coder)も参照してください。
ClockRatePipelining	パイプライン レジスタを低速のデータ レートではなく高速のクロック レートで挿入します。既定の設定は [inherit] です。ClockRatePipelining (HDL Coder)も参照してください。
ConstrainedOutputPipeline	既存の遅延を設計内で移動することによって出力に配置するレジスタの数。分散型パイプラインではこれらのレジスタは再分散されません。既定の設定は 0 です。詳細については、ConstrainedOutputPipeline (HDL Coder)を参照してください。
DistributedPipelining	パイプライン レジスタの分散、またはレジスタのリタイミング。既定の設定は [inherit] です。DistributedPipelining (HDL Coder)も参照してください。
DSPStyle	乗算器のマッピングの合成属性。既定の設定は [なし] です。DSPStyle (HDL Coder)も参照してください。
FlattenHierarchy	生成された HDL コードからサブシステム階層を削除します。既定の設定は [inherit] です。FlattenHierarchy (HDL Coder)も参照してください。
InputPipeline	生成されたコードに挿入する入力パイプライン ステージ数。分散型パイプラインと制約付き出力パイプラインでは、これらのレジスタを移動できます。既定の設定は 0 です。詳細については、InputPipeline (HDL Coder)を参照してください。
OutputPipeline	生成されたコードに挿入する出力パイプライン ステージ数。分散型パイプラインと制約付き出力パイプラインでは、これらのレジスタを移動できます。既定の設定は 0 です。詳細については、OutputPipeline (HDL Coder)を参照してください。
SharingFactor	単一の共有リソースにマッピングされる、機能的に等価なリソースの数。既定の設定は 0 です。リソース共有 (HDL Coder)も参照してください。
StreamingFactor	時間多重化されてシリアルのスカラー データ パスに変換される、パラレル データ パスの数、またはベクトルの数。既定値は 0 であり、パラレル データ パスがそのまま実装されます。ストリーミング (HDL Coder)も参照してください。

ターゲット仕様

このブロックは DUT にできないため、[ターゲット仕様] タブのブロック プロパティ設定は無視されます。

複素数データのサポート

ブロックでは、HDL コード生成の複素数データ信号はサポートされていません。複素信号を入力するには、その複素信号を信号の配列に変換してからブロックに入力します。詳細については、For Each Subsystem 内のブロックの HDL コードを生成 (HDL Coder)を参照してください。

固定小数点の変換

Fixed-Point Designer™ を使用して固定小数点システムの設計とシミュレーションを行います。

実際のデータ型のサポートは、ブロックの実装に依存します。

バージョン履歴

R2010a で導入

参考

For Each | Subsystem

トピック

• For Each Subsystem を使用したアルゴリズムの繰り返し
• For Each Subsystem における信号のログ記録