Устройство для решения дифференциальных уравнений Советский патент 1977 года по МПК G06F17/13 G06F17/11 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при построении цифровых интегрирующих машин и однородных структур.

Известно устройство для решения дифференциальных уравнений высоких порядков 1, содержаш,ее интеграторы, соединенные последовательно, блоки умножения, входы которых подключены к выходам соответствующих интеграторов, а выходы - к входам первого интегратора.

Недостатком этого устройства является большой объем аппаратурных затрат для решения дифференциальных уравнений высоких порядков.

Известно также наиболее близкое к изобретению устройство для решения дифференциальных уравнений, содержащее интеграторы, соединенные последовательно, блоки умножения и сумматор 2.

Известное устройство также имеет большой объем аппаратурных затрат.

Цель изобретения - упрощение устройства.

Это достигается тем, что в устройство введены регистр и узел выделения приращения. Выход сумматора соединен с первым входом узла выделения приращения, первый выход этого узла через регистр - с первым входом сумматора, остальные входы которого связаны с выходами блоков умножения. Первый и

второй ВХОДЫ каждого блока умножения подключены к выходам соответствующего последующего интеграторов, а третий к четвертый ВХОДЫ ЯВЛЯЮТСЯ входами соответствующих групп ВХОДОВ устройства. Второй вход узла выделения приращения соединен с входом устройства, а второй выход - с входом первого интегратора, выход последнего интегратора - с ВЫХОДОМ устройства. Блок умнол ения содержит два регистра, два узла преобразования КОДОВ и сумматор, выход которого соединен с выходом блока, а входы сумматора через узлы преобразования кодов - с выходами регистров, ВХОДЫ которых связаны с первым и вторым входами блока, входы узлов преобразования кодов - с третьим и четвертым входами блока.

Блок-схема устройства представлена на фиг. 1; функциональная схема блока умножения - на фиг. 2.

Устройство содержит интеграторы 1, блоки 2 умножения, сумматор 3, узел 4 выделения приращения, регистр 5. Каждый блок умножения включает в себя регистры 6, 7, узлы 8 и 9 преобразования кодов, сумматор 10.

Работает устройство следующим образом.

В регистры 6, 7 первых i блоков 2 заносятся коды коэффициентов, в регистры 6, 7 (i+l)-ro блока 2 - коды других коэффициентов.

На (1+1)-й блок 2 подается приращение функции, а на другие блоки 2 поступают приращепия переменпой и ее производных.

В первом такте осуществляется выдача младщего разряда коэффициентов с регистров 6, 7 на сумматоры 10, в которых вычисляются произведения приращений переменной и функции на соответствующие коэффициенты, на первый вход сумматора 3, на который в этом же такте выдается младший разряд предыдущей итерации из регистра 5, в освободившийся разряд которого заносится с выхода сумматора 3 через блок 4 младший разряд значения правой части уравнения.

В результате работы устройства на последующих тактах вычисляются остальные разряды правой части уравнения и запоминаются в регистре 5. Затем на блок 4 подается управляющий сигнал, по которому на выход блока 4 выдаются разряды переполнения, которые поступают на первый интегратор 1. В интеграторах 1, соединенных последовательно друг с другом, осуществляется операция интегрирования и вырабатываются новые значения переполнения.

Последующие итерации осуществляются аналогично изложенному, причем значение правой части уравнения, вычисленное на предыдущей итерации и зафиксированное в регистре 5, используется в последующей итерации, поступая последовательным кодом младщими разрядами вперед на сумматор 3.

Устройство имеет меньшее количество оборудования по сравнению с прототипом, так как из устройства исключены часть блоков 2 умножения, количество входов сумматора 3 уменьшено в два раза, а дополнительно введенные узел 4 выделения приращения и регистр 5 требуют меньших затрат аппаратурных средств, чем один блок 2 умножения.

Формула изобретения

Устройство для решения дифференциальных уравнений, содержащее интеграторы, соединенные последовательно, блоки умнол ения и сумматор, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит регистр и узел выделения приращения, причем выход сумматора соединен с первым входом узла выделения приращения, первый выход которого через регистр соединен с первым входом сумматора, остальные входы которого соединены с выходами блоков умножения, первый и второй входы каждого из которых соединены с выходами соответствующего и последующего интеграторов, третий и четвертый входы каждого блока умножения являются входами соответствующих групп входов устройства, второй вход узла выделения приращения соединен с входом устройства, а второй выход - с входом первого интегратора, выход последнего интегратора соединен с выходом устройства.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок умножения содержит два регистра, два узла преобразования кодов и сумматор, выход которого соединен с выходом блока, а входы сумматора через узлы преобразования кодов соединены с выходами регистров, входы которых соединены с первым и вторым входами блока, входы узлов преобразования кодов соединены с третьим и четвертыми входами блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Баранов В. Л. и др. О расщирении алгоритмической возможности ЦДЛ последовательного действия. Цифровые модели и интегрирующие структуры. Труды межвузовской научной конференции по теории и принципам построения цифровых моделей и цифровых интегрирующих машин. Таганрог, 1970.

2.Воронов А. А. и др. Цифровые аналоги для систем автоматического управления, М., изд. АН УССР, 1960.