Вычислительное устройство для операций над матрицами Советский патент 1986 года по МПК G06F17/16 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть применено при построении специализированных и проблемноориентированных процессоров для операций над матрицами, а также в качестве функционального расширения для микропроцессоров и микроэвм.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет реализации операции деления матриц.

На чертеже показана схема предлагаемого вычислительного устройства для операций над матрицами.

Вычислительное устройство для one- раций над матрицами содержит первую матрицу (1-1X и ) регистров 1 коэффициентов, и сдвиговых регистров 2 результата, и сдвиговых регистров 3 свободньпс членов, ь сумматоров 4, ге- нератор 5 тактовых импульсов, первую матрицу (к кп ) групп элементов И 6, вторую матрицу ( ь « и) групп элементов И 7, счетчик 8, вьгкод 9 результата, вход 10 начальной установки устройства, вторую матрицу () ре- г истров 11 коэффициентов, вход 12 коэффициентов, счетчик 13 столбцов, вход 14 режима работы и блок 15 муль30

типлексоров.

1,-если во втором разряде i-го регистра 3 U), если во втором разряде i-ro регистра 3 О

(PI

( к+ 1)

1. (к).

а. J

где

{К1

- к-ая двоичная цифра f-го

KOpHHj

h-i - разрядность представления неизвестных.

После достижения счетчиком 8 значения -п блокируется работа генератора 5 тактовых импульсов, Вычисленные корни считываются из устройства через блок 15 мультиплексоров по выходам 9 результата.

При обращении матрицы в регистры 1 коэффициентов первой матрицы заносятся элементы обращаемой матрицы, а в регистры 11 коэффициентов второй матрицы - единичная матрица.

. При делении матриц в регистры 1 коэффициентов первой матрицы заносятся элементы матрицы-делителя,а в регистры 11 коэффициентов второй мат- - элементы матрицы-делимого.

При умножении матриц сначала в регистры 1 коэффициентов первой матриУстройство работает с ледующим образом.

Через блок 15 мультиплексоров вводятся исходные данные в зависимости от целей использования устройств, перемножаемые матрицы; матрица, возводимая в степень; обращаемая матрица; матрица коэффициентов при решении системы линейных алгебраических уравнений; матрица и вектор; два вектора.

При решении системы линейных алгебраических уравнений вида

,,

-Ъ

J -1

через блок 15 мультиплексоров по входу 12 коэффициентов устройства в регистры 1 коэффициентов первой матрицы вводятч;я коэффициенты системы | J-tj ) в регш:тры 3 - сво- бодные члены Ь ( i. 1 , ь ) . После подачи сигнала на вход начальной установки 10 устройства запускается генератор 5 тактовых импульсов. На каждом к-ом шаге вычислений определяется одна цифра в значении всех корней, фор- мируем1згк в регистрах 2 результата

(К)

, (-5.( К)

г

)

-Ь , 1 И ,п , К О, (,7 ... т,

Щ) заносятся элементы одной из матриц-сомножителей для вычисления об- ратной матрицы, а потом в регистры 11 коэффициентов второй матрицы - вторая матрица-сомножитель.

При возведении матрицы в степень L вычисления производятся, как и при умножении, только установкой по входу начальной установки устройства 10 счетчика столбцов 13 в ноль L раз.

При возведении матрицы в степень (- L, ) вьгаисления производятся, как при обращении матрицы, только установкой по входу начальной установки устройства 10 счетчика столбцов 13 в

ноль L

раз .

Формула изобретения

Вычислительное устройство для операций над матрицами, содержащее первую матрицу (h 1 f, ) рег истров ратэффициентов, первую и вторую матрн1у 1 (п X ул ) групп элементов И, сдвиговых регистров результата, н сдвиговых регистров свободных членов, ь сумматоров, счетчик, генератор тактовых импульсов, причем прямые выходы регистров коэффициентов i -и строки первой матрицы ( i 1, , где f - размерность матрицы) соединены с первыми

входами элементов И групп 1 -и строкию гистров результата объединены и соепервой матриць, инверсные выходы ре- ги,стров коэффициентов -и строки первой матрицы соединены с первыми входами элементов И групп i -и стродинены с первым информационным входом блока мультиплексоров, выходы ре- гистров коэффициентов первой матрицы объединены и соединены с вторым инки второй матрицы, выходы элементов И 15 Формационным входом блока мультиплек- групп i --и строки первой и второй соров, выходы регистров коэффициентов

второй матрицы объединены и соединены с третьим информационным входом бломатрии, объединены и соединены с первым входом -го сумматора, выход которого соединен с входом i -го сдвика мультиплексоров, вход коэффициенгового регистра свободных членов, вы-2о тов устройства соединен с четвертым

ход которого соединен с вторым входом )-го сумматора, выход второго разряда I -го сдвигового регистра свободных членов соединен с вторыми входа30

ми элементов И групп i-х столбцов 25 типлексоров, входы регистров коэффициентов второй матркцы объединены и соединены с вторым выходом блока мультиплексоров, входы н сдвиговых регистров свободных членов объединены и соединены с третьим выходом блока мультиплексоров, выход результата устройства со единен с четвертым выходом блока мультиплексоров, первый и второй входы управления блока мультиплексоров соединены соответственно с входом режима работы устройства и выходом переноса счетчика столбцов, третий вход управления блока мультиплексоров соединен с выходом переноса счетчика и счетным входом счетчика столбцов, выход переноса которого соединен с входом запуска генератора тактовых импульсов, а вход установки |счетчика столбцов соединен с входом начальной установки устройства.

первой и второй матриц и входом первого разряда i-го сдвигового регистра результата, прямой выход первогр разряда i-го сдвигового регистра свободных членов соединен с третьими входами элементов И групп i -го столбца первой матрицы, инверсный выход первого разряда 1 -го сдвигового регистра свободных членов соединен с третьими входами элементов И групп i -го столбца второй матрицы и входом второго разряда i-го сдвигового регистра результата, прямой выход генератора тактдвых импульсов соединен с входами управления сдвигом h, сдвиговых регистров результата и синхровходами п сдвиговых регистров свободных членов, инверсный выход генератора тактовых импульсов соединен с входами управления сдвигом и. сдви35

40

31634

говых регистров свободных ч,ггено1з и со счетным входом счетчика, о т .ч и- чающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет реализации операции деления матриц, в него введены вторая матрица регистров коэффициентов, счетчик столбцов, блок мультиплексоров, причем выходы и сдвиговых рединены с первым информационным входом блока мультиплексоров, выходы ре- гистров коэффициентов первой матрицы объединены и соединены с вторым инка мультиплексоров, вход коэффициенинформационным входом блока мультиплексоров, входы регистров коэффициентов первой матрицы объединены и соединены с первым выходом блока муль30

25

25

35

25

40

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть применено при построении специализированных и проблемноориентированных процессоров для onepaiyiA над матрицами, а также для расширения функциональных возможностей для микропроцессоров и микроэвм. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет реализации операции деления матриц. Цель изобретения достигается за счет введения в устройство матрицы регистров коэффициентов, счетчика столбцов и блока мультиплексоров с соответствукмцими функциональными связями между ними и известными блоками устройства. Устройство может использоваться для нахождения перемножаемых матриц, матриц, возводимых в степень, обращаемых матриц, матриц коэффициентов при решении системы линейных алгебраических уравнений матрицы и вектора, двух векторов. 1 ил. с S (Л

Редактор Н. Рогулич

Составитель М, Сергеев

Техред о.Сопко Корректоре, Черни

Заказ 2772/51Тираж 671 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. Д/5

Произтзодственно-полиграфическое пред11,риятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4