Ячейка цифровой сетки для решения краевых задач Советский патент 1980 года по МПК G06F17/13 

: . I Изобретейие относится к узлам однородных вычислительных устройств, предназначенных для безйтерационного, неа- лгоритмического решения прямых, обратных и инверсных краевых задач, описы- Баемых уравнением (1) и краевыми уело ВИЯМИ (2) ,(.u, 1 ,T)i .-o--- 1., . (S(Uc-u)-p |) : 42 где /J и и являются функциями координат и времени, т. e.,) и(Х.Ха,Хз,Т)Известно устройство для моделирования обыкновенных дифференциальных урав нений, содержащее цифровой блок, аналоговые запоминающие устройства, сумматоры, ийтеграторы, ключи l. Недостатком известного устройства является низкая точность получаемых решений и невозможность решения обратных и инверсных краевых задач. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ячейка цифровой сетки для решения краевых задач, содержащая сумматор, блок умножения, первый и второй регистры, элэ- менты ИЛИ и НЕ 2. Недостатком известной ячейки является невозможность решения обратных и инверсных краевых задач. Целью изобретения является расширение класса решаемьтх задач за счет обеспечения возможности решения обратных и и инверсных краевых задач. Поставленная цель достигается тем, что в ячейку цифровой сетки для решения краевых задач, содержащую сумматор, блок умножения, первый и второй регистры, дополнительно введены реверсивный счетчик, блок сравнения и элемент И, причем информационные выкацы первого регистра подключены к пераой группе внформационных входов биока умноженияо вторая группа информанионных входов которого является группой инфоркшаиоаных входов ячейки, выход бкока умгожениа соединен с первым входом сумматора, выход которого подключен соотвётстйенно к первым информационным входам кгорого регистра и блока сравнения, второй информационный вход блока сравнения соединен с выходом второго регистра, вто- рой информационный вход которого являет- 15 ся первым информационным входом ячей- ки, первый и второй выходы .блока сравне TSWif тгоДкЭШчейы соотвегственнь к первым и вторым управлйющим входам реверсивно го счетчика, первый информационный вход которого соединен с выходом элемента И, выход реверсивного счетчака поаклгочен ко второму входу сумматора, первый н второй управляющие входы первого регистра, первый, второй и третий управ- лякзщие входы второго регистра, третий и четвертый управляющие входы реверсив ного счетчика, первый н второй входы элемента И являются соответственно первым, вторым, третьим , четвертым, пятым, шестым, седьмым, восьмым и девятым управляющими входами ячейки, второй информационный вход реверсивно го счетчика является вторым информационным входом ячейки, выход сумматора является информавиош1Ь М вилкопам зчеШя информационный вход первого регистра является третьим информацнонным входом ячейки,. На чертеже приведена схема предлагаемой ячейки. Ячейка цифровой сеткн со держит сумматор 1, блок И умножения, регистр 3 коэ4|фта1невтсв, регистр 4 функ ции, блок 5 сравнения кодов, {двухвходЬвый) элемент 6 И, реверсивный счетчик 7. На чертеже также обазааче:эы входы 8 значения футтШ с выкопов близлежащих окружающих ягаее параллельный вход 9 регистра коэффициентов, вход ГО чтения параллельного кода регистра коэффициентов, вход 11 эашсн параллель ного кода в регистр коэффициентов, выход 12 сумматора на входы близлежащих ок«ружакпяиж ячеек, параллельный БХСЩ 13 регистра для затйси й естяоЭ функции при решеикн обратных и инверсньгх эадач Bxofi 14 заинсй регистра функции пра решвтш обратных и инверсных задач. 424 вход 15 записи регистра функции при решении прямых задач, вход 16 чтения регистра функции при решении обратных и инверсных задач., вход 17, управления режимом работы, вход 18 геператрра,. импульсов, параллельный вход 19 реверсивного счетчика для записи известного воздействия при решении прямых задач, вход 2О записи реверсивного счетчика при решении прямых задач, вход 21 чтения реверсивного счетчика при решении Ерялжых задач, ,. Реверсивный счетчик кроме функций прямого и реверсивного счета выполняет функции йарешлельной записи и параллель-. ного чтения кода. Процесс решения состоит из подготовки ячейки к решению и переходного процесса в ячейке. Подготовку при решении прямых задач проводят следующим образом. На вход 17 управления режимом работы подаётся, сигнал, запрещающий про 5сождение сигналов Генератора импульсов со входа 18 на выход элемента 6 И. . В регистр 3 коэффициентов записывается код коэффициентов подачей кодовой комбинации на .вход 9 и импульса записи на вход 11. В реверсивный счетчик 7 заносится код воздействия подачей кодовой комбинации на вход 19 и импульса записи на вход 20. Переходный процесс в ячейке при решении прямых задач осуществляется в течении времени, определяемом сигналами -. чтения, пддаваемыми одновременно на входы 21 и 10, и заключается в том, что каждая ячейка выполянет арифметические действия при непрерывном изменении значения функций с выходов близлежащих окружающих ячеек, подаваемых. на входы 8. Арифметические действия выполняются до тех пор, пока значения, подаваемые на входы 8, не прекратят свое-, го изменения. После окончания переходного процесса решение получаетсязаписьк) кода, образованногона выходе сумматора 1 в регистре 4 функций подачей импульса записи на вход 15. Подготовка при решении обратных и й шерсных задач 6сущест вляется следующим образом. В регистр 3 коэффициентов записьюает- ся код коэффициентов подачей кодовой комбинации на в}сод 9 и импульса записи на вход 11. В регистр 4 функции записйвается код функции подачей кодовой комби5. 739 нации на вход 13 и импульса записи на вход 14. На вход 17 управления режимом работы подается сигнал, разрешающий прохождение сигналов генератора импуль сов, вход 18 - на выход элемента 6 И, .Переходный процесс в ячейке при решении обратных и инверсных задач осуществляется в течение времени, определяемом сигналами чтения, подаваемыми на входы 1(57 16, 21, и заключается в -сл,едующ:ем. На входы блока 5 сравнения кодов попадают коды с выходов суммато- ра 1 и параллельного выхода регистра 4 функции. В начальный промежуток времен имеет место, несовпадение кодов. В том случае , если величина с выхода суммат ра 1 меньше, чем величина с выхода регистра 4, блок 5 сравнения кодов выдает такую комбинацию сигналов на управляющие входы счетчика 7, при которой счетчик с каждым приходящим на его счетный вход импульсом увеличивает хранимый в нем код на единицу. В том случае, если величина с выхода сумматора 1 больше чем величина с выхода регистра 4, блок 5 сравнения кодов в,ы дает на управляющие входы счетчика 7 комбинацию сигналов, при которой счет- чик с каждым приходящим на его счетны вход импульсом уменьшает хранимый а нем код на единицу. Код, хранимый в счетчике 7, с его параллельного выхода по цепи обратной связи поступает на один из входов сумматора 1. Величина-с выхода сумматора 1 опять сравнивается со значением функции в регистре 4. Сравнение сигналов и заполнение счет чика продолжается до тех пор, пока на выходе сумматора 1 не получим величин в точности равную значению кода, хранимого в регистре 4, после, чего на вход 17 подается сигнал, запрещающий прохожде- ние импульсов от генератора на выход элемента 6 И. В реверсивном, счетчике 7 образуется искомый код воздействия, В том случае, когда ячейка соответствуе точке на границе моделируемой области, найденная величина воздействия определяет решение обратной задачи. В том слу чае, когда ячейка соответствует точке внутри моделируемой области, найденная величина воздействия определяет реше- ние инверсной задачи. Предлагаемая ячейка цифровой сетки для решения краев.ых задач благодаря наличию новых элементов и связей между ними позволяет решать прямые, обратные и инверсные краевые задачи. Формула изобретения Ячейка цифровой сетки для решения краевых задач, содержащая сумматор, блок умножения, первый и второй регистры, отличающа яся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач за счет обеспечения возможности решения обратных и инверсных краевых задач, в нее доггопнительно введены ре- -. эерсивный счетчик, б,1ток сравнения и элемент И, причем информационные выходы- г первого регистра подключены к первой группе информационных входов блока умножения, .вторая группа информационных входов которого является группой инфор- мационных входов ячейки, выход блока ; умножения соединен с первьш входом сумматора, выход которого подключен .- соответственно к первым информационным входам второго регистра и блсжа сравнения, второй информационный вход блока сравнения соединен с выходом второго регистра, второй информационный вход которого является первым информационным входом ячейки,., первый и второй выходы бло1са сравнения подключены соответственно к первым и вторым управляющим входам реверсивного счетчика, первый информационный вход которого соединен с выходом элемента И, выход реверсивного счетчика подключен ко второму входу сумматора, первый и второй управляющие вгиэды первого регистра, первый, второй и третий, управляющие входы второго регистра, третий и четвертый увравляющие входы, реверсивног-о счетчика, первый и второй входы элемента И являются соответст1вен- но первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым, восьмым и девятым управляющими входами ячейки, второй информационный вход реверсивного счетчика является вторым информационным входом ячейки, выход сумматора является информационным выходом ячейки, информационный вход первого регистра является третьим информациойным входом ячейки. Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе 1, Авторское свидетельство СССР № 307404, кл. Q 06 F 15/32, 197i;

7. . 7395428 .

2. Катков А. Д. Однородные ци4 о-тическое моделирование и теория электВЫё сетки для решения уравнений мате- рических цепей . К,, Наукова думка ,

..«.пптггхА liiiiouiru ff rtnuuv Мата жа-1 Р74 пчп 1

матической физики. Сборник. Матема18 /7

гв19

1974. вып. 12.

tl

1Ъ

Т-