Вычислительный узел гибридного сеточного процессора для решения нелинейных задач теории поля Советский патент 1991 года по МПК G06G7/46 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для решения нелинейных задач теории поля, описываемых дифференциальными уравнениями в частных производных, на сеточных моделях.

Цель изобретения - повышение точности решения нелинейных задач теории поля.

На чертеже представлена схема вычислительного узла гибридного сеточного процессора.

Вычислительный узел включает кодо- управляемые резисторы 1, регистры 2, ключи 3.1-3.4 второй регистр 4, накапливающий конденсатор 5, первый согласующий резистор 6, первый цифроанало- говый преобразователь 7, первый регистр 8, второй цифроаналоговый преобразователь 9, третий регистр 10, компаратор 11, кодоуправляемый блок 12 нелинейности второго порядка, четвертый регистр 13, второй согласующий

резистор 14, оптроны 15, первую 16 и вторую 17 группы информационных и управляющих входов, выход 18 и смежные точки 19 узла.

Оптроны 15 выбираются с линейными характеристиками изменения проводимости в зависимости от изменения управляющего потенциала, или управляющего тока. При применении оптронов с нелинейной характеристикой можно моделировать таким образом соответствующую нелинейность моделируемых параметров, либо корректировать эту характеристику соответствующим подбором нелинейных характеристик блока 12. Можно также программным способом задавать значения коэффициентов нелинейности, эта процедура осуществляется занесением соответствующих кодовых сигналов в регистр 13. Выход блока 12 может быть подключен к источникам излучения оптронов 15 и без согласук Це(Л

оэ оо

ел to

о ю

го резистора 14. Компартор 11 имеет разностный выход.

Вычислительный узел работает следующим образом,

Решение на гибридном сеточном процессоре отыскивается в виде суперпозиции двух решений: одного - в виде опорных значений моделируемой функции другого - в виде отклонений от заданного уровня. При этом имеются фактически две сеточные модели: первая - из кодоуправляемых резисторов 1 для моделирования опорного уровня моделируемой функции, вторая - из оптро- нов 15 для моделирования нелинейных эффектов. При сопряжении сеток производится цифровое управление параметрами управляющих цепей оптронов. Каждый узловой элемент сеточных моделей набран из включенных в узловую точку межузловых проводимостей с локальным управлением. Такая структура узлового элемента позволяет эффективно моделировать задачи с существенной неоднородностью, например, многослойных гетерогенных систем, при этом каждый моделируемый слой заменяется узловым элементом и параметры этого элемента, порой сильно отличающиеся, задаются в соответствии с геометрией и физическими характеристиками моделируемого слоя. Сеточный процессор позволяет проводить решение в любом из трех базовых режимов работы при использовании данного вычислительного узла на цифроуправляемой сеточной модели, на аналоговой опто- электронной сеточной модели, на гибридной сеточной модели, являющейся совокупностью двух первых. При этом аналоговая сеточная модель позволяет повысить быстродействие и сразу же получать решение, на этой же модели можно проигрывать большое количество вариантов, а выбранные затем варианты уточняются на более точной гибридной модели, в которой цифровым методом задаются опорные значения моделируемых функций и соответствующие им значения межузловых проводимостей, а также коэффициенты нелинейностей блоков 12, отклонения от опорных значений моделируемых функций реализуется на оптронах 15. Получаемое на такой составной сеточной модели решение }эатем может быть уточнено уже на циф- роуправляемой модели с заданием локальных неоднородностей.

Преобразователь 7 предназначен для задания узловых функций источников. Этот бпок также может быть

применен для задания граничных и начальных условий, в последнем случае включены ключи 3.2 и 3.4 и производится зарядка конденсатора 5 в соответствии с начальными условиями решаемой задачи.

. Преобразователь 9 служит для задания опорного сигнала, относительно которого на выходе компаратора 11,

по сути являющегося блоком сравнения, формируется разностный сигнал, управляющий грез блок 12 светимостью источников излучения оптронов 15 и, соответственно, проводимостью фоторезисторов этих оптронов.

Формула изобретения

5

0

5

0

5

0

5

Вычислительный узел гибридного сеточного процессора для решения не- .линейных задач теории поля, содержащий кодоуправляемые резисторы, первые выводы которых объединены и являются выходом вычислительного узла, первый ключ и первый регистр, выход которого подключен к входу первого цифроана- логового преобразователя, выход которого соединен с первым выводом первого согласующего резистора, о т- личающийся тем, что, с целью повышения точности,в него введены регистры, ключи, оптроны, накапливающий конденсатор, второй цифро- аналоговый преобразователь, компаратор, второй согласующий резистор и кодоуправляемый блок нелинейности второго порядка, выход которого через второй согласующий резистор подключен к анодам фотодиодов оптронов, катоды фотодиодов оптронов соединены с шиной нулевбго потенциала, выходы второго регистра подключены к управляющим входам ключей, информационные входы которых соединены с первыми выводами кодоуправляемых резисторов, информационные входы первого и второго ключей подключены соответственно к второму и первому выводам первого согласующего резистора, выход третьего ключа соединен с первым входом компаратора и первыми выводами фоторезисторов оптронов, вторые выводы фоторезисторов оптронов подключены к соответствующим вторым

516352026

выводам кодоуправляемых резисторов, -входом компаратора, выход которого выход четвертого ключа через накал- подключен к информационному входу ко: ливаюций конденсатор подключен к ши- доуправляемого блока нелинейности

не нулевого потенциала, выход третьего регистра через цифроаналоговый преобразователь соединен с вторым

5

второго порядка, управляющий вход которого соединен с выходом четвертого регистра.

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для решения нелинейных задач теории поля, описываемых дифференциальными уравнениями в частных производных, на сеточных моделях. Цель изобретения - повышение точности решения нелинейных задач теории поля. Вычис- лительнпй узел содержит резисторы, регистры, ключи, накапливающий конденсатор, согласующие резисторы, циф- роаналоговые преобразователи, компаратор, кодоуправляемый блок нелинейности второго порядка, оптроны. 1 ил.

ПЈ

.

I г - . I

11

S

18

Я.

I

3.. JJ 3.4