COMPUTATIONAL COMPLEXITY OF THE NETWORK MODEL OF SORTING OF A LINEAR NUMBER ARRAY

Authors

  • Tetiana Borysivna Martyniuk Vinnytsia National Technical University
  • Oleksandr Ivanovych Cherniak Vinnytsia National Technical University
  • Bohdan Ihorovych Krukivskyi Vinnytsia National Technical University
  • Salem Nasser Mokhamed Mokhamed University of Aden

DOI:

https://doi.org/10.31649/1999-9941-2019-45-2-64-71

Keywords:

computational complexity, sorting, linear number array

Abstract

In the development of advanced software and hardware for modern computing, the interest is the improvement of methods of associative processing of information such as procedures of sorting and selection. That ensures the realization of effective search for the required information in the data arrays. The need for parallel non-processing of large amounts of information entails the appropriate organization of associative memory, as well as the development and using of perspective technical devices. The sorting is important procedure in such application areas as solving economic problems, managing databases, sorting of IP addresses in computer networks, processing signals and images (for example, in nonlinear median image filtering). The analysis of known sorting methods have shown that the most effective method of parallel sorting, taking into account its hardware implementation by the sorting network, is the pairwise exchange. At the same time, the degree of parallelism of any sorting method for its hardware implementation directly depends on the number of comparison schemes that work in parallel in each view. For a pairwise exchange method, the degree of parallelism is determined by the value ]n/2[, where n is the number of input numerical values ​​or the dimension of the input linear number array. In this article methods of implementing of the sorting algorithm by the method of pairwise exchange with the link topology between elements of the number array in the form of "tape" and "ring" are analyzed. For example, the parallel sorting algorithm using the pairwise exchange method is described. The simulation at a high-level C ++ language is done. The obtained statistical and graphic results of modeling are analyzed. The analysis of graphical modeling results shows the dependence of the form O(n) between the number of sort cycles and the dimensionality n of the input array. That confirms the effectiveness of the hardware implementation of sorting by pairwise exchange on the sorting network due to the regularity of the structure and connections in the sorting process. The ability to statistically determine not only the number of sorting cycles with a given dimension of 

the number array, but also the corresponding number of comparisons and transposition greatly extends the possibilities of improving the known and creating new ways of synchronous sorting of elements of a linear array by hardware in the form of a sorting network.

Author Biographies

Oleksandr Ivanovych Cherniak, Vinnytsia National Technical University

Ph.D., Associate Professor, Department of Computer Engineering

Bohdan Ihorovych Krukivskyi, Vinnytsia National Technical University

Master's Degree in Computer Systems and Automation

Salem Nasser Mokhamed Mokhamed, University of Aden

PhD, Lecturer

References

Д.Э.Кнут, Искусство программирования. Т.3. Сортировка и поиск. М., Россия: Издательский дом «Вильямс», 2003.

Е.А.Яценко, «Регулярные схемы алгоритмов адресной сортировки и поиска», Управляющие системы и машины, №5, с.61-66. 2004.

Однокристальный ассоциативный процессор САМ 2000, [Електронний ресурс]. Режим доступу: http://data.mf.grsu.by/citforum/htdocs/hardware/vich_sist/index.shtml Дата звернення: Травень. 15, 2019.

К.Дж.Тербер, Архитектура высокопроизводительных вычислительных систем. М., Россия: Гл.ред. физ-мат. Лит-ры, 1985.

В.П.Гергель, и Р.Г.Стронгин, Основы параллельных вычислений для многопроцессорных вычислительных систем. Нижний Новгород, Россия: Изд-во ННГУ им. Н.Лобачевского, 2003.

Е.Ф.Очин, Вычислительные системы обработки изображений. Л., Россия: Энергоатомиздат. Ленингр.отд-ние, 1989.

Хранение и сортировка адресов IP, [Електронний ресурс]. Режим доступу: http://www.compodoc.ru/sort/index.html Дата звернення: Травень. 17, 2019.

Алгоритмы. Сортировка и операции с упорядоченными последовательностями, [Електронний ресурс]. Режим доступу: http://alglib.chat.ru/sort/index.html Дата звернення: Травень. 10, 2019.

В.Р.Григорьев, «Нейросетевая организация алгоритмов сортировки на трехмерном оптическом нейрочипе», Автометрия, №3, с.28-37. 1993.

Г.Лорин, Сортировка и системы сортировки. М.,Россия: Мир, 1983.

В.Мдовгань, В.А.Титенко, С.В.Выдрина, и Б.В.Клюйков, «Устройство для сортировки чисел», Патент России G06F7/08. №2246750 МКИ (2005), 20.02.2005.

Т.Б.Мартинюк, і В.В.Хом’юк, «Оцінювання ефективності алгоритмів мультиобробки масивів даних», Вісник Вінницького політехнічого інституту, №5, с.76-82. 2005.

Т.Б.Мартинюк, А.В.Кожем’яко, А.І.Колівошко, і О.В.Карась, «Дослідження ефективності кільцевої сортувальної мережі», Інформаційні технологіїї та комп’ютерна інженерія, №1, с.68-71. 2015.

V.P.Kozhemyako, T.B.Martynyuk, R.A.Rasenko, and I.L.Pekhan, “Structure of Optoelectronic Sort-ing Memory”, Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології, №1(3), с. 26-29. 2002.

Т.Б.Мартинюк, Мохамед Салем Нассер Мохамед, і В.В.Власійчук, «Модель сортувальної мережі», Інформаційні технологіїї та комп’ютерна інженерія, №3, с.217-220. 2005.

Т.Б.Мартинюк, Л.В.Огороднійчук і Мохамед Салем Нассер Мохамед, «Оптимізований опис алгоритмів мультиобробки у базисі систем алгоритмічних алгебр Глушкова», Вісник Вінницького політехнічного інституту, №6, с.162-165. 2006.

В.П.Кожемяко, Т.Б.Мартынюк, и В.В.Хомюк, «Особенности структурного программирования синхронных алгоритмов», Кибернетика и системный анализ, №5, с.122-133. 2006.

Джесс. Либерти, С++ Энциклопедия. М.,Россия: Издательство ДиаСофт, 2000.

Р.Сэджвик, Фундаментальные алгоритмы на С++. Анализ/Структуры данных/Сортировка/Поиск. СПб.,Россия: ООО «ДиаСофтЮП», 2002.

Downloads

Abstract views: 464

Published

2019-10-15

How to Cite

[1]
T. B. Martyniuk, O. I. Cherniak, B. I. Krukivskyi, and S. N. M. Mokhamed, “COMPUTATIONAL COMPLEXITY OF THE NETWORK MODEL OF SORTING OF A LINEAR NUMBER ARRAY”, ІТКІ, vol. 45, no. 2, pp. 64–71, Oct. 2019.

Issue

Section

Mathematical modeling and computational methods

Metrics

Downloads

Download data is not yet available.

Most read articles by the same author(s)

1 2 3 > >>