УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ЭКСТРЕ/1^АЛЬНОГО ЗНАЧЕНИЯ ФУНКЦИИ -«i-,,. Советский патент 1970 года по МПК G06F7/64 

Описываемое устройство относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в специализированных вычислительных устройствах и системах автоматического управления.

Известны устройства для определения экстремального значения функции, состоящие из сумматоров, клапанов, блока накопления приращений, блока управляющих сигналов и элементов памяти.

Точность функционального преобразования известных устройств относительно низка.

Описываемое устройство отличается тем, что в нем входная шина соединена со входом блока задержки и первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом элемента памяти, а выход - со входом блока накопления приращений, первый выход которого соединен со входом блока управляющих сигналов, а второй выход соединен с первым входом блока клапанов поправки. Второй вход блока клапанов поправки соединен с первым выходом блока управляющих сигналов, а выход - с первым входом сумматора поправки; второй выход блока управляющих сигналов соединён с первым входом блока клапанов входных приращений, второй вход которого соединен с выходом блока задержки, а выход - со вторым входом сумматора поправки,

выход которого через инвертор знака соединен со входом элемента памяти.

Это нозволяет значительно расширить динамический диапазон изменения отрабатываемых величин и повысить точность воспроизведения функциональных зависимостей. Кроме упомянутого, предлагаемое устройство расширяет логические возможности высокопроизводительного класса вычислительных средств - цифровых интегрирующих машин с многоразрядными приращениями.

На чертеже представлена блок-схема описываемого устройства, где: /-вход устройства; 2 - входной сумматор; 3 - блок накоплеппя приращений; 4 - блок выработки управляющих сигналов; 5 - элемент (блок) задержки; 6 - клапан поправки; 7-блок клапанов входных приращений; 8 - сумматор поправки; 9 - блок изменения знака выходного приращения; W - элемент памяти; 11 - выход устройства.

Назначение указанных элементов и блоков устройства.

Входной сумматор 2 предназначен для суммирования многоразрядных входных приращений и приращений (тоже многоразрядных), поступающих по цепи обратной связи с выхода // данного устройства.

с выхода входного сумматора 2 с некоторой постоянной величиной, знак которой зависит от того, минимальное или максимальное значение функции необходимо выделить.

Блок 4 выработки управляющих сигналов анализирует текущее значение суммы, накапливаемой в блоке накопления приращений 3, и на основе данного анализа вырабатывает сигналы управления клапаном поправки 6 и блоком 7 клапанов входных приращений.

Элемент задержки 5 предназначен для того, чтобы выходные приращения не поступили бы на вход блока 7 клапанов входных приращений раньше, чем на другом входе последнего появится управляющий сигнал из блока 4 выработки управляющих сигналов.

Клапан поправки 6 используется для управления подачей поправки из блока 5 накопления приращений на сумматор поправки 8. Все управление сводится к пропусканию или запрету поправки в соответствии с сигналом из блока 4 выработки управляющих сигналов.

Блок 7 клапанов входных приращений в соответствии с сигналом из блока 4 выработки управляющих сигналов либо пропускает приращения, поступающие на его вход с выхода элемента задержки 5, на сумматор поправки 8, либо запрещает их.

Сумматор поправки В суммирует приращение, поступивщее с выхода блока 7 клапа юв входных приращений с поправкой, поступившей с выхода клапана поправки 6.

Блок 9 изменения знака выходного приращения изменяет знак выходного приращения на противоположный.

Элемент памяти 10 предназначен для запоминания на один шаг приращений с выхода блока 9 изменения знака выходных приращений. С выхода элемента памяти 10 в каждом данном щаге решения на соответствующий вход сумматора 2 каждый раз поступает выходное приращение устройства предыдущего шага с противоположным знаком.

Алгоритм управления прохождением входных приращений через блок в зависимости от величины, накапливаемой в блоке накопления приращений, выведен на основе анализа характерных случаев поведения функции, максимальное или минимальное значение которой выделяется и приводится ниже:

2 и

N

ходной и входной функции, а также накапливаемой суммы; Лг/ - вес кванта функции;

ДгУ« ,

-отношение приращения входной функции к кванту Д«;

отнощение прираА.У

щения выходной функции к кванту Ур - накапливаемая сумма; у Р х} - функция расчленения 1, позволяющая из числа выделить группу разрядов от г до / включительно, из которых образуется число у, причем знак у совпадает со знаком х.

Перед началом вычислений в блок накопления приращений заносятся начальные данные:

- (II)

Ду

при выделении максимального значения

и : (III)

Ду

при выделении минимального значения.

Как видно из (II) и (III), начальные данные не зависят от начального значения исследуемой функции.

Рассмотрим работу предлагаемого устройства. Процессы выделения максимального или минимального значения идентичны, поэтому будем вести рассуждения относительно выдепения только одного, например максимального, значения.

Выражения в скобках относятся к случаю

выделения минимальных значений функций.

Если функция в данном шаге принимает значение, большее (меньщее) любого предыдущего значения, то на выходе 11 имеются приращения, отличные от нуля. В следующем щаге они с противоположным знаком по цепи обратной связи, состоящей из блока 9 и элемента памяти 10, поступят на соответствующий вход сумматора 2 и далее в блок 3 накопления приращений, где компенсируют входное приращение предыдущего щага. Следовательно, положительные (отрицательные) приращения не накапливаются, и с приходом первого же неположительного (неотрицательного) приращения на выходе 11 будут отсутствовать.

Если же функция некоторое время принимает значения, меньшие (большие) какого-то предыдущего значения, то в первый же шаг этого периода на выходе 11 приращений не будет и входное приращение не скомпенсируется по цепи обратной связи, то есть оно накопится на блоке накопления приращений. Следующие приращения этого периода тоже будут накапливаться, так как суммарное приращение не будет положительным (отрицательным). Таким образом, на выходе приращений не будет до тех пор, пока функция остается не более (не менее) какого-то предыдущего значения, то есть в устройстве, накапливающем выходные приращения устройства выНИИ функц.ии, будет храниться максимальное (минимальное) значение. Поправка в выходные приращения вводится в том случае, если функция в предыдущем щаге имела значение, меньщее (большее) какого-то предыдущего значения, а в данном шаге она превысила (стала меньше) его, то есть происходит скачок через определеппое интересующее нас значение. Предмет язо.бретения Устройство для выделения экстремального значения функции, представленной потоком многоразрядных приращений , состоящее из сумматоров, клапанов, блока накопления приращений, блока управляющих сигналов и элементов памяти, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности работы устройства, в нем входная щина соединена со входом блока задержки и первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом элемента памяти, а выход - со входом блока пакопления приращений, первый выход которого соединен со входом блока управляющих сигналов, а второй выход соединен с первым входом блока клапанов поправки, второй вход блока клапанов поправки соединен с первым выходом блока управляющих сигналов, а выход - с первым входом сумматора поправки, второй выход блока управляющих сигналов соединен с первым входом блока клапанов входных приращений, второй вход которого соединен с выходом блока задержки, а выход соединен со вторым входом сумматора поправки, выход которого через инвертор знака соединен со входом элемента памяти.