Устройство для решения трехмерных задач математической физики Советский патент 1978 года по МПК G06F17/10 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ТРЕХМЕРНЫХ ЗАДАЧ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ входом блока вывода информации, а выход подключен к входу блока управлени пятый выход которого соединен с входа трех регистров адреса, выходы которых соединены соответственно с первыми, BTOpbSMH и третьими управляющими входа ми блоков суммирования, четвертые и пятые управляющие входы которых соеди нены соответственно с шестым и седьмым выходами блока управления,а дополнител ные выходы блоков суммирования слоев с второго по (.)-ый подключены к дсйюл нительньм соседних блоков суммирования, а также тем, что блок суммирования содержит многовходовой одно разрядный комбинационный сумматор, блок умножения, регистр,, два элемента И и группу элементов И, причем выход многовходового одноразрядного.комбина ционного сумматора через блок умножения соединен с входом регистра, группа выходов которого подключена к первым входам группы элементов И, вторые входы которых соединены с выходом первого элемента И, а выход регистра подключен к входу второго элемента И, На фиг. 1 дана схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - блоки суммирования, расположенные в виде объемной матрицы; на фиг. 3 - блок суммировани Устройство содержит блоки 1 суммир вания, блок 2 ввода информации, блок вывода информации, регистры адреса 4, и 6, Ьлок 7 управления, блок 8 вычисления коэффициента и блок сравнения Внутренние блоки суммирования 1 соедииены с входами шести соседних блоков су ниирования, расположенных в виде объемной матрицы (см, фиг. 2), а входы внешних блоков суммирования 1 соединены с выходами блока ввода информаЦИК. Выходные шины блоков суммирования 1 соединены с входами блоков- 3 и 9. Первые,вторые и третьи управляющие вхо ды блока суммирования 1 соединены соот ветственно с выходами первого 4,второг 5 и третьего б регистров адреса Выходы блока управления 7 соединены с входами регистров адреса 4,5 и 6, управляющими входами блока ввода информаци 2, блока вывода информации 3, блока 9 четвертым и пятьм управляющими-входами блоков сум.мировани 7 1. Вход блока со единен с выходом блока управления . 7 а выходы блока 8 соединены с входами блока 1. Каждый из блоков суммирования 1 со держит многовходовой одноразрядный камбкнационный сум.матор .10, регистр 11, два элемента И 12 и 13, группу элементов И 14 и блок умножения 15 (см. фиг. 3). Входные шины блока суммирования 1 соединены с входами многовходового одноразрядного комбинационного суммат ра 10, которого через блок умножении 15 подключен к входу регистра 11.Выходы регистра 11 соединены через группу элементов И 14 с .аыходньзми шинами блока суммирования 1. Управляющие входы блока суммирования 1 соединены с входами первого элемента И 12, выход которого подключен к управляю- щим входам группы элементов И 14.Выход, младшего.разряда регистра ц соединен через второй элемент И 13 с выходам блока суммирования 1, Предлагаемое устройство работает следующим образом, С блока 2 ввода информации на один из входов внешних и внутренних, блоков суммирования 1 поступают в последовательном коде, начиная с младшего разряда, соответственно значения граничных условий и значения правых частей iii, другие входы блоков суммирования 1 поступает последовательный код с выхода шести соседних блоков суу-ширования 1. На входы коэффициента подается последовательный или параллельный (в зависимости от принципа действия блока умножения 15) код коэффициента с блока 8 вычисления.коэффициента. Блок 10 осуществляет суммирование одного разряда шести (для уравнения Лапла- са) или семи (для уравнения Пуассона)i чисел, выдачу результатана вход блока умножения 15 и запоминание переносов в следующие разряды. В блоке умножения 15 производится умножение величинуl,i.,-,j,K.,,-,,-4,K.iM,,j,...d,«J на коэффициент 1/6, старшие п разрядов полученного результата записываются на регистр 11. Блок управления 7 устанавливает адреса переменных в регистры адреса 4,5 и б, которые выбирают соответствующие блоки суммирования 1 и .считывают с регистров 11 информацию в блок сра.внения 9, в котором осуществляется cp«.4 -нивание значений решения на двух соседних по времени итерациях.. Последующие итерации осуществляются аналогично вышеописанному и, когда решения на двух следующих одна за другой итерациях отличаются на заданную малую величину, блок 9 выдает сигнал на блок управления 7 об окончании решения. Технико-экономическая эффективность от введения новых блоков и связей заключается в повышении производителвности устройства при решении трехмерных задач на 2-3 порядка по сравнению с решением их на днумерных сетках и в повышении эффективности устройств; на порядок за счет улучшения сходимости и уменьшения числа итераций. Формула изобретения 1. Устройство для решения трехмер- ных задач математической физики, содержащее объемную матрицу сумматоров, состоящую из i слоев по j блоков суммирования в каждом слое, и блок управления, первый выход которого через блок ввода информации соединен с первыми 5 входами ,блоков суммирования в первом ив 1 -ом слоях , а второй ныход блока управления подключен к первому входу блока вывода информации,второй вход которого соединен с выходами всех 10 блоков суммирования, вторые входы блоков суммирования слоев со второго по (1-4)-ый соединены с выходами четырех соседних, в каждом слое блоков суммирования, отличающееся тем 15 что, с целью повышения быстродействия и эффективности устройства, в него введены, три.регистра адреса, блок сравнения и блок .еыч-исления коэффициента j причем третий выход .блока управления 20 через блок вычисления коэффициента со единен со входамикоэффициент.а всех блоков сут-мироБ-айия, -четвёртый. Б.Ь1ход блока управления, .подклю ён к первсму. входу блока сраднй и-Я),-.второй вход ко- 25 торого соедйнб г-..тррвд входом блока вывода информации.j; .а в лхо Е /гтодключен ко входу блока управ зе айя .п-ят.Ый выход которого соединен.. С1о:йхсйами трех регистров адреса вьйсрдЫ котЬркк среди- Q нены соответственно-с первыми,,вторьми и третьими управляющими--выгодами-блоков суммирования,-Четвертые и пятые управляющие входы которых соединены соотв.етственно с шестым и седьмым выходами блока управления, а дополнительные выходы блоков суммирования слоев со второго по (.1-)ый подключены к дополнительньм входам соседних блоков суммирования,

2. Устройство по п. 1,отличаю щ е е с я тем, что блок суммирования содержит многовходовый одноразрядный комбинационный сумматор, блок умножения, регистр, два элемента И и группу элементов И, причем выход многовходового одноразрядного комбинационного сумматора через блок умножения соединен с входом регистра, группа «в.ыходов которого подключена к первым входам группы элементов И, вторые входы которых соединены с в.ыходом первого элемента И, а выход регистра подключен к входу второго элемента И.

Источники информации, .принятые во внимание при. экспертизе:

1.Евреинов З.В., Косарев Ю.Г. Однородные вычислительные системы высокой производительности. Новосибирск, Наука, стр. 38-41, рис. 7.

2.Катков А.Ф., Романцов В.П., Комбинационная цифровая сетка для решения уравнений математической физики-Рефераты докладов VI Всесоюзного совещания

{Математическое моделирование. Теория и методы гибридных вычислений . Таллин, 1973, стр. 37-40.