Цифровое вычислительное устройство для гибридных вычислительных машин Советский патент 1986 года по МПК G06J1/00 

1262540

иовибратор 10, входы и выходы устройства. В составе гибридной вьгчислительной машины устройство управляет процессом решения, который сводится к минимизации некоторой целевой функции, построенной по условиям регааемой задачи. Управление заключается в задании направления изменения машинных переменных в соответствии с вычисленной методом синхронного детектирования величиной G, близкой к антиградиенту целевой функции. 2 лл.

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к , устройствам гибридных вычислительных машин, управляющих процессом решения задач, которые сведены к минимизации целевой функции. Целью изобретения является повьнпение точности и устойчивости процесса решения. Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, счетчик 2 признаков направлений поиска, блок 3 памяти признаков направлений поиска, группу 4элементов ЖКПЮЧАЩЕЕ ИЛИ, группу 5элементов И, группу 6 счетчиков, группу 7 регистров, блок 8 задания с цикла, содержащий дешифратор 9 и одСО

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам гибридных вычислительных машин, управляющих процессом решения задач, которые сведены к минимизации целевой функции, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, где применяется гибридная вычислительная техника для целей регаения оптимизационных задач, например при управлении технологическими процессами.

Целью изобретения является повышение точности и устойчивости процесса решения.

На фиг. 1 приведена блок-схема цифрового вычислительного устройства для гибридных вычислительных машин; на фиг. 2 - таблица значений двоичных компонент векторов задающих направления поиска (дпя размерности пространства поиска ).

Устройство (фиг. О содержит генератор 1 тактовых импульсов, счетчик 2 признаков направлений поиска, блок 3 памяти признаков направлений поиска, группу 4 элементов ИСКЛЮЧАМОЩЕ ИЛИ, группу 5 элементов И группу 6 счетчиков, группу 7 регистров, блок 8 задания цикла, содержа1ЦИЙ дешифратор 9 и одновибратор 10, вход 11 устройства, выходы 12,,..., 12 признаков направления поиска, выходы 13.,,..., 13 антиградиента.

Цифровое вычислительное устройство для гибридных вычислительных машин работает следующим образом.

В составе гибридной вычислительной машины предлагаемое устройство управляет процессом решения, который сводится к минимизации некоторой целевой функции, построенной по условиям решаемой задачи.

Управление заключается в задании направления, изменения машинных переенных в соответствии с вычисленной методом синхронного детектирования величиной G, близкой к антиградиенту целевой функции.

Особенностью формирования величины G в предлагаемом устройстве является использование знака изменения целевой функции при движении в поисковых направлениях и использование системы направлений поисковых колебаний, соответствующих функциям Уолша.

Входным сигналом предлагаемого устройства является двоичный сигнал Г,, содержащий информацию о направлении изменения целевой функции и представляющий знак производной от целевой функции по времени. Величина О- 0, если при движении в поисковом направлении целевая функция убывает, и , если целевая функция возрастает.

Выходными сигналами устройства являются векторный сигнал, задающий направления поисковых колебаний

s(s,S2,...,s,),

и векторный сигнал, представляющий знаковую,аппроксимацию антиградиента целевой функции

G(g,,fi,

r-- hВ предлагаемом устройстве поисковые колебания задаются вдоль п взаимно ортогональных направлений. Для организации поисковых колебаний используется 2h векторов, задающих направления поиска и соответствующих функциям Уолша. Компоненты 1векторов, задающих направления поиска, представляются одноразрядными двоичными числами. Каждому направляющему вектору соответствует пр изнак (номер . Для выполнения поисковых колебаний векторы направлений поиска задаются в порядке возрастания номеров, при этом каждый вектор с четным номером направлен противоположно вектору с последующим нечетным номером. Компоненты вектора G, аппроксими рующего антиградиент, определяются за цикл поисковых колебаний длиной 2h шагов в соответствии с выражениемЪ-. где п - размерность пространства поиска; - компоненты вектора G; G - значение сигнала G на k-м шаге цикла; S,v - значение i-й компоненты ве тора задающего направление поиска на k-м шаге цикла. Тактовые сигналы поступают с выхода генератора 1 сигналов на вход счетчика 2, который является двоичным счетчиком с числом состояний дв Состояние счетчика изменяется по за нему фронту-тактовых сигналов. Код признака (двоичный код номера) поступает с его выходов на входы блок 3 и входы блока 8. В блоке 3 хранят ся значения компонент векторов зада ющих направления поиска. Пример про граммирования ПЗУ для случая пр веден в таблице на фиг. 2. По номе ру направления поиска блок 3 формир ет на входах, которые являются выхо дами 2о,.,.,2 устройства, соотве ствующий вектор направления поиска. Одновременно компоненты направляюще го вектора-поступают на входы группы 4, которая содержит п логических элементов HCKJTOMACTJEE ИЛИ, peaлизующих умножение величины S и по ступающей с входа 11 устройства величины Сц. Значения произведений j поступают с выходов элементов группы 4 на управляющие входы группы 5, которая содержит п логических элементов И. В конце каждого шага поисковых колебаний тактовый сигнал с. выхода генератора тактовых сигналов проходит через элементы И (соответствующие С ) на информационные входы группы 6 счетчиков, которая содержит п двоичных счетчиков с числом cocTOHHtiH не менее 2п + +i. Количество тактовых сигналов, поступающих в счетчики за цикл поисковых колебаний определяет величины соответствующих компонент д,, причем нулевое состояние счетчика соответствует величине компоненты (в относительных единицах), а состояние - величине компоненты +1. Значению соответствует состояние счетчика п. Выходные коды счетчиков (значения компонент д.) поступают на входы регистров. В начале каждого цикла поисковых колебаний с выхода блока 8 на управляющие входы счетчиков и регистров приходит сигнал, по переднему фронту которого накопленные значения компонент д заносятся в регистры, а счетчики устанавливаются в нулевое состояние. На выходах регистров, которые являются выходами 13, ,..., 13h устройства, найденные на предыдущем цикле значения компонент д , сохраняются в течение очередного цикла неизменными и используются для задания направления изменения переменных. Выходной сигнал блока 8 задания цикла формируется одновибратором 10 по переднему фронту сигнала дещифратора 9, который вьщеляет нулевое состояние блока признаков направлений поиска. Формула изобре.тения Цифровое вычислительное устройство для гибридных вычислительных машин, содержащее генератор тактовых импульсов, счетчик признаков направления поиска и блок памяти признаков направления поиска, причем выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом счетчика признаков направления поиска, выходы которого соединены с адресными входами блока памяти признаков направления поиска, выходы которого соединены с выходами признаков направления поиска устройства, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности и устойчивости процесса решения, оно содержит группу элементов ИСКЛЮЧАЮЕЕ ИЛИ,.группу элементов И, группу счетчиков, группу регистров и блок задания цикла, содержащий дешифратор и одновнбратор, причем вход устойства соединен с первыми входами

5 12625406

элементов ИСЮЮЧАСТЩЕ ИЛИ группы, ,группы, выходы которого соединены с второй вход i-ro ( Г7п) элемента1-й группой выходов антиградиента.V ИСКЛЮЧАЮОдаЕ ИЛИ группы подключен кустройства, выход генератора тактоt-му выходу блока памяти призна рввых импульсов соединен с вторыми вхонаправления поиска,выход i-го (i 1,n)5 дами элементов И группы, выходы счет элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группычика признаков направления поиска соединен с первым входом i-ro эле-соединены с входами де гифратора, вымента И, вьп(од которого соединен соход которого соединен с входом односчетным входом i-ro счетчика груп-вибратора, выход которого подключен пы, выходы которого соединены с ин-О к входам сброса счетчиков групп и формациоНными входами t-ro регистра входам синхронизации регистров группы.

фиг. 2