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Product of Elements

复制或求一个标量输入的倒数,或者缩减一个非标量输入

  • Product of Elements block

库:
Simulink / Math Operations
HDL Coder / HDL Floating Point Operations
HDL Coder / Math Operations

描述

Product of Elements 模块输入一个标量、向量或矩阵。您可以使用此模块:

  • 原样复制标量输入

  • 求标量输入的倒数(用 1 除以它)

  • 通过将所有元素相乘或者对元素进行连续逆变,将向量或矩阵缩减为标量

  • 使用以下选项之一将矩阵缩减为向量:

    • 将每一行或每一列的元素相乘

    • 对每一行或每一列的元素进行连续逆变

Product of Elements 模块在功能上相当于预设了两个模块参数值的 Product 模块:

  • 乘法按元素(.*)

  • 输入的数目*

将这两个参数之一设置为非默认值即可将 Product of Elements 模块更改为在功能上等效于 Product 模块或 Divide 模块。

端口

输入

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要进行乘法或除法运算的第一个输入,作为标量、向量、矩阵或 N 维数组提供。

数据类型: half | single | double | int8 | int16 | int32 | int64 | uint8 | uint16 | uint32 | uint64 | Boolean | fixed point

要进行乘法或除法运算的第 N 个输入,作为标量、向量、矩阵或 N 维数组提供。

数据类型: half | single | double | int8 | int16 | int32 | int64 | uint8 | uint16 | uint32 | uint64 | Boolean | fixed point

要与其他输入相乘的输入信号。

依存关系

要启用一个或多个 X 端口,请为输入的数目参数指定一个或多个 * 字符。

数据类型: half | single | double | int8 | int16 | int32 | int64 | uint8 | uint16 | uint32 | uint64 | Boolean | fixed point

要进行除法或逆运算的输入信号。

依存关系

要启用一个或多个 ÷ 端口,请为输入的数目参数指定一个或多个 / 字符。

数据类型: half | single | double | int8 | int16 | int32 | int64 | uint8 | uint16 | uint32 | uint64 | Boolean | fixed point

输出

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通过对输入进行乘法、除法或逆运算来计算得出输出。

数据类型: half | single | double | int8 | int16 | int32 | int64 | uint8 | uint16 | uint32 | uint64 | Boolean | fixed point

参数

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常设

控制模块的两个属性:

  • 模块上的输入端口数

  • 是乘以还是除以每个输入来得到输出

如果您指定:

  • 1*/

    模块有一个输入端口。在按元素模式下,模块按照 Product of Elements 模块说明处理输入。在矩阵模式下,如果参数值为 1*,则模块将输出输入值。如果值为 /,则输入必须为方阵(包括作为简并情况的标量),模块将输出逆矩阵。有关详细信息,请参阅按元素模式矩阵模式

  • 大于 1 的整数值

    模块的输入的数量由整数值指定。输入依乘法参数指定的按元素模式或矩阵模式相乘。有关详细信息,请参阅按元素模式矩阵模式

  • 不带引号的含有两个或更多 */ 字符的字符串

    模块的输入的数量由字符向量长度指定。乘以与 * 字符相对应的每个输入来得到输出。除以与 / 字符相对应的每个输入来得到输出。依乘法参数指定的按元素模式或矩阵模式进行运算。有关详细信息,请参阅按元素模式矩阵模式

编程用法

模块参数Inputs
类型:字符向量
值:'2' | '*' | '**' | '*/' | '*/*' | ...
默认值:'*'

指定模块是执行按元素(.*) 还是矩阵(*) 乘法。

编程用法

模块参数Multiplication
类型:字符向量
值:'Element-wise(.*)' | 'Matrix(*)'
默认值:'Element-wise(.*)'

指定要乘以的维度是所有维度还是指定的维度

选择所有维度并选择配置参数 使用针对行优先数组布局优化的算法 时,Simulink® 为仿真启用行优先算法。要生成行优先代码,除选择使用针对行优先数组布局优化的算法外,还要将配置参数 数组布局 (Simulink Coder) 设置为行优先。列优先和行优先算法仅在乘法顺序上不同。在某些情况下,由于对同一数据集的运算顺序不同,列优先算法和行优先算法的输出可能存在微小的数值差异。

当选择指定的维度时,您可以将维度指定为 12

依存关系

要启用此参数,请将输入的数目设置为 * 并将乘法设置为按元素(.*)

编程用法

模块参数CollapseMode
类型:字符向量
值:'All dimensions' | 'Specified dimension'
默认值:'All dimensions'

要进行乘法运算的维度需指定为小于或等于输入信号的维度数量的整数。

依存关系

要启用此参数,请进行如下设置:

  • 输入的数目设置为 *

  • 乘法设置为按元素(.*)

  • 乘法运算维度设置为指定的维度

编程用法

模块参数CollapseDim
类型:字符向量
值:'1' | '2' | ...
默认值:'1'

指定采样时间间隔。要继承采样时间,请将此参数设置为 -1。有关详细信息,请参阅指定采样时间

依存关系

仅当您将此参数设置为 -1 以外的值时才可见。要了解详细信息,请参阅不建议设置采样时间的模块

编程用法

模块参数:SampleTime
类型:字符串标量或字符向量
默认值:"-1"

信号属性

指定输入信号是否必须全部具有相同的数据类型。如果启用此参数,则在输入信号类型不同时,仿真过程中会发生错误。

编程用法

模块参数InputSameDT
类型:字符向量
值:'off' | 'on'
默认值:'off'

Simulink 检查的输出范围的下限值。

Simulink 使用最小值执行下列操作:

注意

输出最小值不会饱和或剪切实际输出信号。请改用 Saturation 模块。

编程用法

模块参数OutMin
类型:字符向量
'[ ]'| 标量
默认值'[ ]'

Simulink 检查的输出范围的上限值。

Simulink 使用最大值执行下列操作:

注意

输出最大值不会饱和或剪切实际输出信号。请改用 Saturation 模块。

编程用法

模块参数OutMax
类型:字符向量
'[ ]'| 标量
默认值'[ ]'

为输出选择数据类型。该类型可以继承、直接指定或表示为数据类型对象,如 Simulink.NumericType。有关详细信息,请参阅 控制信号的数据类型

当您选择继承的选项时,模块的行为如下所示:

  • 继承: 从内部规则继承 - Simulink 在考虑嵌入式目标硬件的属性的同时,会选择相应的数据类型来平衡数值准确性、性能和生成的代码大小。如果更改了嵌入式目标的设置,则依内部规则选择的数据类型可能会发生变化。例如,如果该模块将 int8 类型的输入乘以 int16 的增益,并且将 ASIC/FPGA 指定为目标硬件类型,则输出数据类型为 sfix24。如果指定未指定(假定通用 32 位)(即通用 32 位微处理器)为目标硬件,则输出数据类型为 int32。如果目标微处理器不能提供适应输出范围的字长,Simulink 软件将在诊断查看器中显示错误。

    有时软件不能同时满足优化代码效率和保证数值准确性这两个需求。如果内部规则不能满足您对数值准确性或性能的特定需求,请使用下列选项之一:

    • 显式指定输出数据类型。

    • 使用简单的选项继承: 与输入相同

    • 显式指定默认数据类型(例如 fixdt(1,32,16)),然后使用定点工具为您的模型提供数据类型建议。有关详细信息,请参阅 fxptdlg (Fixed-Point Designer)

    • 要指定您自己的继承规则,请使用继承: 通过反向传播继承,然后使用 Data Type Propagation 模块。有关如何使用此模块的示例说明,请参阅 Signal Attributes 模块库中的 Data Type Propagation Examples 模块。

  • 继承: 通过反向传播继承 - 使用驱动模块的数据类型。

  • 继承: 与第一个输入相同 - 使用第一个输入信号的数据类型。

依存关系

当输入是小于单精度的浮点数据类型时,继承: 从内部规则继承输出数据类型取决于 Inherit floating-point output type smaller than single precision 配置参数的设置。当对数据类型进行编码所需的位数小于对单精度数据类型编码所需的 32 位时,数据类型小于单精度。例如,halfint16 小于单精度。

编程用法

模块参数OutDataTypeStr
类型:字符向量
'Inherit: Inherit via internal rule | 'Inherit: Same as first input' | 'Inherit: Inherit via back propagation' | 'double' | 'single' | 'int8' | 'uint8' | 'int16' | 'uint16' | 'int32' | 'uint32' | 'int64' | 'uint64' | 'fixdt(1,16)' | 'fixdt(1,16,0)' | 'fixdt(1,16,2^0,0)' | '<data type expression>'
默认值'Inherit: Inherit via internal rule'

选择此参数可防止定点工具覆盖您在模块上指定的输出数据类型。有关详细信息,请参阅Use Lock Output Data Type Setting (Fixed-Point Designer)

编程用法

模块参数LockScale
类型:字符向量
值:'off' | 'on'
默认值:'off'

选择定点运算的舍入模式。您可以选择:

向上

朝正无穷方向舍入正数和负数。等同于 MATLAB® ceil 函数。

收敛

将数值舍入到最邻近的可表示值。如果出现结值,则舍入到最邻近的偶数整数。等同于 Fixed-Point Designer™ convergent 函数。

向下

朝负无穷方向舍入正数和负数。等同于 MATLAB floor 函数。

最邻近值

将数值舍入到最邻近的可表示值。如果出现结值,则朝正无穷方向舍入。等同于 Fixed-Point Designer nearest 函数。

舍入

将数值舍入到最邻近的可表示值。如果出现结值,则将正数朝正无穷方向舍入,将负数朝负无穷方向舍入。等同于 Fixed-Point Designer round 函数。

最简

在向负无穷大方向舍入和向零舍入之间选择,以生成尽可能有效的舍入代码。

将数值向零舍入。等同于 MATLAB fix 函数。

有关详细信息,请参阅舍入 (Fixed-Point Designer)

模块参数始终舍入到最邻近的可表示值。要控制模块参数的舍入方法,请在封装字段中使用 MATLAB 舍入函数输入表达式。

编程用法

模块参数RndMeth
类型:字符向量
值:'Ceiling' | 'Convergent' | 'Floor' | 'Nearest' | 'Round' | 'Simplest' | 'Zero'
默认值:'Floor'

指定对溢出是进行饱和处理还是绕回处理。

操作原理说明对溢出的影响示例

选中此复选框 (on)。

您的模型可能有溢出,并且您希望在生成的代码中具有显式饱和保护。

将溢出饱和处理为数据类型能够表示的最小值或最大值。

int8(有符号 8 位整数)数据类型可以表示的最大值为 127。任何大于此最大值的模块运算结果都会导致 8 位整数溢出。如果选中此复选框,模块输出将在达到 127 时饱和。类似地,模块输出将在达到最小输出值 -128 时饱和。

不选中此复选框 (off)。

您需要优化所生成代码的效率。

您希望避免过度地指定信号超出范围时的处理方式。有关详细信息,请参阅信号范围错误故障排除

溢出会绕回到由数据类型表示的适当值。

int8(有符号 8 位整数)数据类型可以表示的最大值为 127。任何大于此最大值的模块运算结果都会导致 8 位整数溢出。清除该复选框时,软件会将导致溢出的值解释为 int8,这可能产生意外结果。例如,以 int8 表示的模块结果 130(二进制 1000 0010)为 -126。

如果选中此复选框,饱和将应用于模块中的每个内部操作,而不仅仅应用于输出或结果。通常,代码生成过程可以检测何时不会发生溢出。在这种情况下,代码生成器不会生成饱和代码。

编程用法

模块参数SaturateOnIntegerOverflow
类型:字符向量
值:'off' | 'on'
默认值:'off'

选择要指定的数据类别。

  • 继承 - 数据类型的继承规则。选择 Inherit 将在右侧启用另一个菜单/文本框,您可以在其中选择继承模式。

  • 内置 - 内置数据类型。选择 Built in 将在右侧启用另一个菜单/文本框,您可以在其中选择内置数据类型。

  • 定点 - 定点数据类型。选择定点将启用可用于指定定点数据类型的其他参数。

  • 表达式 - 计算结果为数据类型的表达式。选择 Expression 将在右侧启用另一个菜单/文本框,您可以在其中输入表达式。

有关详细信息,请参阅使用数据类型助手指定数据类型

依存关系

要启用此参数,请点击显示数据类型助手按钮。

为此信号选择数据类型覆盖模式。

  • 当您选择 inherit 时,Simulink 从信号的上下文(即:从 Simulink 中使用该信号的模块、Simulink.Signal 对象或 Stateflow® 图)中继承数据类型覆盖设置。

  • 当您选择 off 时,Simulink 忽略信号上下文的数据类型覆盖设置,并使用为信号指定的定点数据类型。

有关详细信息,请参阅 Simulink 文档中的使用数据类型助手指定数据类型

依存关系

要启用此参数,请将模式设置为内置定点

提示

由于能够关闭单个数据类型的数据类型覆盖,您可以在应用数据类型覆盖时更好地控制模型中的数据类型。例如,您可以使用此选项确保数据类型满足下游模块的要求,而忽略数据类型覆盖设置。

指定定点数据是有符号还是无符号。有符号数据可以表示正值和负值,无符号数据只表示正值。

  • 有符号,将定点数据指定为有符号数据。

  • 无符号,将定点数据指定为无符号数据。

有关详细信息,请参阅使用数据类型助手指定数据类型

依存关系

要启用此参数,请将模式设置为 Fixed point

指定存储量化整数的字的位大小。有关详细信息,请参阅指定定点数据类型

依存关系

要启用此参数,请将模式设置为定点

将定点数据类型的小数长度指定为正整数或负整数。有关详细信息,请参阅指定定点数据类型

依存关系

要启用此参数,请将定标设置为二进制小数点

指定定点数据的定标方法,以避免发生溢出情况并最大限度地减少量化错误。有关详细信息,请参阅指定定点数据类型

依存关系

要启用此参数,请将模式设置为定点

指定定点数据类型的斜率。有关详细信息,请参阅指定定点数据类型

依存关系

要启用此参数,请将定标设置为斜率和偏置

将定点数据类型的偏置指定为任意实数。有关详细信息,请参阅指定定点数据类型

依存关系

要启用此参数,请将定标设置为斜率和偏置

模块特性

数据类型

Boolean | double | fixed point | half | integer | single

直接馈通

多维信号

可变大小信号

过零检测

算法

Product of Elements 模块使用以下算法对浮点、内置整数和定点类型的输入执行按元素运算。

输入按元素运算算法

实数标量,u

乘法y = u
除法y = 1/u

实数向量或矩阵,包含元素 u1, u2, u3, ..., uN

乘法y = u1*u2*u3*...*uN
除法y = ((((1/u1)/u2)/u3).../uN)

复数标量,u

乘法y = u
除法y = 1/u

复数向量或矩阵,包含元素 u1, u2, u3, ..., uN

乘法y = u1*u2*u3*...*uN
除法y = ((((1/u1)/u2)/u3).../uN)

如果为按元素乘法或除法指定的维度是矩阵的一行或一列,算法将应用于该行或该列。请考虑 示例。

上面的 Product of Elements 模块连续对四个元素求逆,将矩阵输入缩减为标量:

  • y = ((((1/2+i)/3)/4-i)/5)

下面的 Product of Elements 模块通过沿第二个维度连续求逆,将矩阵输入缩减为向量:

  • y(1) = ((1/2+i)/3)

  • y(2) = ((1/4-i)/5)

扩展功能

C/C++ 代码生成
使用 Simulink® Coder™ 生成 C 代码和 C++ 代码。

PLC 代码生成
使用 Simulink® PLC Coder™ 生成结构化文本代码。

定点转换
使用 Fixed-Point Designer™ 设计和仿真定点系统。

版本历史记录

在 R2006a 之前推出

另请参阅

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