Устройство для программирования цифровых интегрирующих структур Советский патент 1976 года по МПК G06F9/00 

специально лриспособлишого для программирования ЦИС. Его использование упрощает подгото,В|ку и сокращает время программирования задач для ЦИС, а та;кже позволяет использовать ЦИС без сопровождающей у иверсальной ЦВМ.

Цель изобретения - расширение класса рещаемых задач.

Это достигается тем, что В предлагаемое устройство введепы блок формирования систем дифферепциальиых уравнепий Швипона, блок формирова ипя программ .коммутаци, блок формирования кодов операций, блок формирсвапия програ.мм для вычисления 1ачальиых зиачеинй н бло.к формирования систем масщтаб«ых соотношений, соединенные двухсторонними связями с запомииающим б,:1оком исходных данных п блоком управления, зааомииающпй блок стандартных систем урагзпеиий Шеинона, запоминающий блок кодов операций, запоминающий блОК подпро рамм ком мутации, запоминающий блок подпрограмм для расчета начальных значений и запоминающий блок систем масщтабных соотиошеппй, соеди1ненпые двухсторонними связями с блоком управления. Выход запоминающего бло.ка стаидартных систем дифференциальных уравиеинй Шеннона соединен с входом блока формирован:- я снстем днфференцпалыпдх уравиенпй Шеннона, выход запоминающего блока подпрограмм комл1утан.пп соедппсн с ВХОД.ОМ блока фо рмнрования програ.мм коммутации, выход запоминающего блока кодов операций соединен с входом формирования кодов операций. Выход запоми,нающего блока подпрограмм для расчета начальных зпачепий соединен с выходом блока формирования nporpa-MiM для вычисления начальных значений, а выход запоминающего блока систем масщтабных соотнощ енпй - с входом блока формирования систем масштабных соотиощений.

Цовышепие эффективност ; и расширение возможностей автономного использоваииу ЦИС для работы в реальном масштабе времени, а та|Кже освобождение ЦВМ н -математическое обеспечение ЦВ.М для программирования достигается за счет реализацнн нзобретения в виде автопомпого с:1сцпали:1прО анпого цифрового автомата, осу цеств,чяюн,его ПОЛНУЮ подготовку программ для ЦИС.

Цредлагаемое устройство нозвОляет просто и эффективно Осуществлять автоматическое преобразование в программы решения На ЦИС широкого круга функциональных зазпсимостей (элбМеитарных фун.кцнй. снстем линейных и .нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений, снстем алгебраических и трансцендентных уравнений, интегралов н др.), не содержащих гн1пертранспенде,нтных фун1кций. Для осуществления этого нреобраз0|ва1ния исходная задача описывается на непроцедурном специализирозанном языке программирования высокого уровня и взо;иггся в устройство программирозапия.

Цример заниси системы дифференциальных уравнений

у + sin (х + I) х I . пу + Ьх/о Т, А ,, С;. УК --- с-,, у ., Cj

на языке програ,ммирования: begin - вычисление координат; argument /; function х, у; constant а, Ь, с,,

Со, Сз

sistem - преобразование системы в программу решения для ЦИС;

end.

Ио исходной задаче, записанной на языке нрограммирования, нредлагаемое устройство осуществ:1яет формирование системы днффереициальных ура1внений Шеннона, программы соединения решающих блоков ЦИС,

кодо.з онерадпй, необходимых для настрой,ки решаюицгх блоков, снстемы масштабных соотношеннй, но которой рассчитываются масштабы д-ля ЦИС с ф1 кспро1занной занятой, а также вычисление иача.мьных з 1аче;1ий псрсMCiiHblX.

Иа чертеже иоказа1на блок-схема нредлаracMoio устройства, где / - бло:к ввода исходных да.нных, 2 - заноминаюшнй б.юк исход 1ых данных. .J - блок ун.равлення. 4 -

арнфметнческий блок, 5 - бло.к формирования снстем дифференциальных уравнеиий Шеннона, 6 - блок формирования программ коммутации, 7 - блок формирования .кодов операций, 8 - блок формирования программ

для вычисления начальных значений, 9 - блок фор.мировання систем масштаб1 ых соотношеннй, 10 - за.помииающий блок станда-ртных систем ура.внеинй Шенно-н.а, // - заиомннающий блок подпрограмм ломмутацип, 12 - заг10минающ1 Й блок кодов олсрапий, 13 - запомина1Они1Й блок подпрограмм для расчета начальных значений, 14 - запомц:нающий блок систем масштабных соотношений, 15 - блок вывода.

Б..-1С(: ввода, соединенный одно:торэ;:.;;ей

связью с запоми. блоко.м и двухсторонней связью с блоком управления, пред;1азначен для .ввода 1 сходных данных в за.поминающий блОК. Запом1.нающцй блок, осуществляюи ий хранение исходной, нромежуточной и резхльтлрующей ннформаций, связан: двухсторО 1ими связями С блоком упразления, с apиф ieтпчecким блоком, а также с блоком формнрова;ния систем дис|1фе.оенциаль. урав;1ений Шеннона, с блоком формнрова:П1я нр0:грам.м .коммутации, с блоком формирования кодов оиера.ций, с блоком фopiмиpoзaния программ для вычисления :-1ачальных 3;iai4eний, с блоко.м формирования систем масштабHijix с.оотношений.

Блок управления соединен дзухстороиними связями со всеми без исключения блохами ир:едлагае1мого устройства и лредназиачен для упра.вления работой этих блоков.

Арифметичеокий блок, связанный двухсторовними связями с запоминающим блоком, с блоком управления с односторонней связью, с блоком вывода, служит для предварительного преобразования текста исходной задачи, расчета Начальных значений переменных и вычисления масштаба для ЦИС с фихсирова.НИОЙ занятой.

В процессе преобразования осуществляется синтаксический .контроль и сегментация текста входной програм мы, идентификация переменных, перекодировка текста программы в промежуточный внутреи.ний код ai преобразование перекодированного текста в бесскобочную форму записи.

Блоки 5-9, соеди.ненные двухсторонпнми связями с запоминающим блоком 2, блоком управления 3 и односторонними связями с блоками 10-/4,:нредназначены соответственно для формирования систем дифференциальных уравнений Шеннона для всей исходной задачи, нрограмМ 1коммутации, кодов операций, програММы для вычисления начальных значеннй переменных системы масштабных соотношений. По сформированным нрограммам для вычисления начальных 3;начений и системам о.1асштабных соотношений в арифметическом блоке осуществляется расчет начальных значений переменных для решающнх блоков ЦИС и ироггзводится вычисление масштабов иеремеиных для ЦИС с фиксированной запятой.

Запоминающие бло(ки 10-14, соединенные двухсторонними связями С блоком унравления и одностороиними связями (.выходы) с блоками (с входал1и) 5-9, предназначены соответстве.нно для хра.нения стандартных систем уравнений Шеннона, подпрограмм коммутации, кодов операций, подпрограмм для расчета начальных значений, систем масштабных соотношений.

Блок вывода, связанный дзухсторонп.п.ми связями с блолхОМ управлення и односторонней связью (вход) с арнфметическим блоком (с выходом) служит для вывода (контрольной Ииформацип о синтаксических ошшхах l транслируемом тексте исходной задачи и прогпам.1Ы решения для ЦИС.

Устройство работает следующим образом.

Текст исходной задачи, записанной на языке программироваиия, и исходные числовые данные вводятся с иомощью блока ввода исходных данных в запоминающий блок исходных да.нных. Цосле этого в арифметическом бло,ке осуществляется перекодироэка спмзолов введенного текста .на внутренний 1код рассматриваемого устройства и производится синта.ксический контроль текста. При обнаружении синтаксических ошибок информации об этом «а.капливается в блаке 2, иередается через арифметический 4 блоку вывода 15

и работа устройства прекращается до исправления ошибок. Если же в тексте не обнаружено синтаксических ошибок, в арнфметичеcix&M блоке после перекодироаки спм.волов иоследовательно осуществляется сегментация исходной нрогра.ммы, идентнфикация переменных задач (составление словаря переменных) и преобразование сегментов задачи в бесскобочную (польокую инверсную) запись.

Сегмент нролраммы, нредставленной в бесскобочной форме записи, заиоминаетсн в запоминающем блоке. После этого бло1К управления посылает сигнал в блок 5 формирования систем диффереиц11альных уравнении

Шеннона. Блок 5 просматривает сегмент нрогра-ммы, находящийся в данный л омент в запоминающем блоке, и выбирает очередной фун.кциональиый символ и соответствующие ему операнды. Затем из запоминающего блока осуществляется счнтьг.вание соответствующей этому функциональному символу стандартней системы уравнений Шенлона п замена ее условных операндов истинными, являющимися аргументами обрабатываемого в даннь;й момент функцнонального снмвола. Сформи ованная таким образом система диффе;:епцт1альных уравнер.ий Шеннона пересылается 3 зппомпнаюиип блок 2. Далее но фукхщюнальному символу и его операндам блоч

6, спользуя соответствующую этому фуилЦ1 0;1аЛЬНОМу символу подпрограмму KOMiMyтации из запоминающего блока //, осуществляет формирование программы коммутации. Аналогичио блоком 7 с использованием

пнфор:Мацни из запоминающего блока 12 для этого же фун1кцио1 ального символа производится формированне кодов операций, необходимых для «астройки решающих блоков ЦИС, а блоком 8 с исиользо.ванием подпрограммы из запоминающего блока 75 осуществляется формирование программы расчета начальных значений, соответству1ощих данному функциональному СИМВОЛУ.

Если предлагаемое устройство применяется

для программировання ЦИС с фи хсированной запятой, то блок 9. используя иеобходимую информацшо пз лапоми.нающего блока 14, формирует систему масштабных соотиошений для исходной задачи. После этого блок

.5 производит выборку следующего функционального снмвола из хранящегося . блоке 2 сегмента программ и соотве- ству1оии1х ему операндов, и процесс преобразования, onncaiпый выше, повторяется до тех нор, пока не

будет преобразована вся исходная программа.

Далее на основе хра1нящейся в запоми1 ающем блоке 2 сформированной программы расчета начальных значений и исходной числозой информации в арифметическом бло.ке 4 производится вычислепие начальных значений всех неременных. Если программирова : -г осуш,ест1вляется для ЦИС с фиксированной запятой, то в арифметическом блоке 4

после расчета начальных значений происходят вычисление -м-асштабов па основе сформированной и х)апящейся в блоке системы масштабных соотношеннй и масштабнрованне начальных значений.

По окончанни трашсляцни исходной программы в запоминающем блоке 2 размещается следующая информация, система дифференциальных уравнений Шеннона, э.квивалентная исходной задаче, нрограмма коммутации решающих блоков, коды операций рсмпающпх блоков ЦИС, начальные значения для всех решающих блоков ЦРЮ, система масштаб; ых соота1ошвн11 й. С:н1Стема ураане;1ия Ше11нона н система масштабных соогношен1 Й сохраняется 3 блО|Ке 2 для иснользазания -Н.ри x-Oirrpo.ie правильности нолучеииой ннформацнн и отладие программы в ЦИС.

Вся хранящаяся в запоминающем блохе 2 информация по соответствующему сигналу из блока управления 3 может быть .выведена из устройства с номощью блока вы-зода /5.

Таким образом, предлагаемое устройство з,а счет расширения функций н-рототина позволяет без иснользовапня универсальной ЦВМ осуществлять програм1мированпе :;1 фровых интегрирующих структур за более корот1кнй промежуток времени и inponie известных устройств.

Формула и 3 о б р е т е н и я

Устройство для программирования цифровых иитеприрующих структур, содержащее блок ввода исходных данных, выход которого соединен с входом заноминающего блока исходных данных, соединеиного двухсторонними -связями с арифметическим блоком, выход которого соединен с входом блока вывода, и блок унравленпя, соедп СН;1ый дзухсторон.ншми сз;гзял1н с блоком ввода исходных данных, запоминающим блоком исходных данных, арифметическим блоком н 6;ioxoM вывода, о т л и ч а ю Hi е е с я тем, что, с целью расшнрения «ласса рещаемых задач, в -iero введены блох формирования систем ди(|)ференциальных уравнений Шеппона, блок ф-ормнрова:ння программ коммутации, блок формирования кодов онераций, блок (jjopMiipoBaния нро-грамм для вычис:1е}гия нача.чьных значений н 6;iOK фор.мнрозання систем масштабных соотнощений, соединенные двухсторонними связямн с зан0:минающим блоком нсходных данных и блоко-м упра,вления, заноминающий блок стандартных систем уравнений Шеннона, за 1оминаюпи1й блО|К ноднрограмм з оммутац1П1, заномииаклций б.тОК кодов операций, запоминающий блак подпрограмм для расчета на чальных 311аче(нй li запомипакянпй блок систем мсштабных соотнощений, соединенные дву.хстороннн ми связями с блоком управления, причем, выход запоминающего блока ста-ндартных систем диффереидиальпых

уравненнй Шенно/ia соединен с входом б,1ока фор.мирования систем дифференциальных уравнений Шеннона, выход заноми 1акнцего блока ноднрограмм коммутации соединен с в.ХОдо;м блоха формирования программ коммутации, выход заномииающего блО|Ка кодов операций соеди,нен с входом блоКа формирования (КОДОВ операций, выход запоминающего бложа ноднрограмм для расчета )1ачальпых значений соединен с выходом блока формир-ования лрограм.м для выч сления начальных значений, а выход запомииающего блока систем масштабных соотнощений соединен с вхо. дом блока форм)1роБа}1ня систем масщтаб.-плх соотношений.

.г

t