Устройство для решения систем алгебраических уравнений Советский патент 1982 года по МПК G06F17/12 

I;,,/

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для оперативного расчета экономиц1ес их показателей энергоблоков крупных электростанций,

Известно устройство для решения систем дифференциальных уравнений конечно-разностным методом, содерг жащее блок управления, блок умножения, блок памяти, блок сумматоров две группы элементов И, блок реккурентных вычислений, группу т-блоков умножителей, блок сдвига, три б/юка накапливг}ющих сумматоров и блок сравнения 13. Указанное устройство обладает Высоким быстродействием, однако его конструкция слишком сложна.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство, реализующее итерационный алгоритм решения систем уравнения-и содержащее арифметические блоки, генератор и регистры сдвига 12,

Недостатками вышеуказанного устройства являются большая сложность и недостаточная гибкость при смене параметров задачи

Цель изобретение - упрощение устройства и повышение его гибкости.

Указанная цель достигается тем, что в-устройстве для решения систем алгебраических уравнений, содержащее арифметические блоки, генератор и

to регистры сдвига, регистры сдвига, объединены в две кольцевые сдвигающие структуры, причем первая кольцевая сдвигающая структура содержит п -реrиcтJзoв сдвига, а вторая кольцевая сдвигающая структура содержит- : п-групп регистров сдвига, число арифметических блоков равно л где i 1,ft , выходы генератора соединены с синхронизирующими входами регист20ров сдвига первой и второй кольцевых сдвигающих структур и синхронизирующими входами каждого арифметического блока, выходы каждого регистра

сдвига, первой кольцевой сдвигающей структуры соединены с первой группой входов соответствующего арифметического блока, вторая.группа входов которого соединена с выходами соответствующего регистра сдвига соответствующей группы второй кольцевой сдвигающей структуры, группа выходов каждого арифметического блока соединена с входами соответствующего регистра сдвига первой кольцевой сдвигающей структуры. Кроме того, арифметический блок содержит схему сраанения, умножитель сумматор, триггер, две jpynnbi элементов И, группу элементов ИЛИ, элемент НЕ, причем, вторая группа входов арифметического блока соединена с первыми группами входов схемы сравнения и yмнoжиteля, выходы которого через сумматор ссединены с первыми входами первой группы элементов И, выходы которых соединеиы с группой выходов арифметического блока, первая группа входов которого соединена с первыми входами элементов И второй группы, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих элементов ИЛИ группы выходы которых соединены со второй Группой входов умножителя, выход схе.мы сравнения соединен с первым входом триггера, вторыми входами элементов И первой группы и через элемент НЕ с вторыми входами элементов И второй группы, выход триггера соединен с вторыми входами элементов ИЛИ группы и управляющим входом сумматора, вТо-. рой и третий еходы триггера соединены с синхронизирующими входами арифметического блока. j На чертеже приведена блок-схема устройства. Устройство содержит генератор 1, регистры 2 первой кольцевой сдвигающей структуры, регистры 3 второй кольцевой сдвигающей структуры, арифметически, блоки , каждый арифметический блок содержит схему 5 сравнения, умножитель 6, сумматор 7, триг гер 8, элементы И 3 первой группы, aneMeHTaH 10 второй группы, элементы ИШ П,-элемент НЕ 12. Уст|зойство может рабЬтать с одним арифметическим блоком, а также с несколькими блоками toT одного по п) . Устройстве работает следуямцим образом. В регистры 2 первой кольцевой сдвигающей структуры заносится в

определенном порядке информация о коэффициентах системы уравнения правых частях системы ( , в регистры 3 произвольное начальное приближение к неизвестным х системы уравнений Перед решением коэффициенты системы должны быть пронормиров.аны так, мтобы все диагональные члены е равнялись единице. Кроме этого, в m регистров заносится некоторое число М - произвольное, но не совпадающее ни с (1дним из коэффициентов , . Во время работы устройства информация в регистрах 2 и 3 кольцевых сдвигающ14х структур сдвигается с определенной тактовой частотой в одинаковых направлениях. На каждом такте умножитель 6 перемножает входные операнды и результат передает в сумматор 7. Если на вход приходит чис/ю М, то.ерабатывает схейа.5 сравнения и открывает элементы И 9; При этом информация с выхода сумматора 7 Записывается в соответствующий регистр 3. Одновре-. менно сигнал с выхода схемы 5 запирает элементы И 10, в результате чеГо на второй вход умножителя 6 на данном такте подается нуль, tta следующем такте, когда из регистра 2 кольцевой сдвигающей структуры подается информация велимине срответствукЯ его коэффициента |.,срабатывает триггер 8, который устанавливает на нуль сумматор 7 и управляет логическими элементами ИЛИ 11 таким с. образом, чтобы на второй вход умножителя 6 подавалась единица. При этом величина . без изменений проходит через это устройство и записывается В сумматор 7. . 8 устройстве при наличии одного арифметического блока реализуется итерационный метод Зейделя. При наличии нескольких арифмети-: ческих блоков 3 в устройстве осуществляется вычисление параллельно для нескольких соседних шагов итерации, в результате чего увеличивается быстродействие -всего устройства в целом. Использование кольцевых регистровых сдвигающих структур для хранения информации о коэффициентах системы уравнений и для неизвестных позволяет уменьшить количествсэ арифметических блоков до одного, предлагаемая кон,струкция арифметических блоков позво ляет использовать их независимо друг от Друга и устанавливать общее количество их произвольно от 1 до п , в соответствии с требуемой производительностью устройства. По сравнению с известным устройством, которое содержит ntn+i) арифметических блоков даже при максималь ном значении арифметических блоков (v() в Предлагаемом экономия в указан ных блоках составит п блоков; Кроме того, Следует отметить однородность всей конструкции, которая состоит Й4 блоков только двух типов: регистров и арифметических блоков. Формула изобретения 1. Устройство для решения систем алгебраических уравнений, содержащее арифметические блоки, генератор, регистры сдвига, от ли ч а ю щ ее с я тем, что, с целью упрощения устройства и повьвиения гибкости, регистры сдвига объединены в две кел цевые сдвигающие структуры, причем первая кольцевая сдвигающая структура содержит rt -регистров сдвигу, а вторая кольцевая сдвигающая структу.ра содержит п -групп регистров сдвмга, число арифметических блоков равно i (где i в 1,л , выходы генератора соединены с синхронизирующими вхо дами регистров сдвига первой и второ кольцевых сдвигающих структур и ёиИхронизирующими входами каждого арифметического блока, выходы каждого регистра сдвига первой кольцевой сдвигающей структуры соединены с пер вой группой входов соответструющего арифметического блока, вторая группа входов которого соединена с выходами соответствующего регистра сдвига соответствующей группы второй кольцевой сдвигающей структуры, группа выходов каждого арифметического блока соединена с входами соответствующего регистра сдв11га первой кольцевой сдвигающей структуры. 2. Устройство по п.t, отличающее с я тем(ЧТО арифметический блок содержит схему сравнения, умножитель, сумматор, триггер, две группы элементов И, группу элементов ИЛИ, элемент НЕ, причем вторая группа входов арифметического блока соединена с первыми группами входов схемы срав нения и умножителя, выходы которого через сумматор соединены с первыми входами первой группы элементов И, выходы которых соединены с группой выходов арифметического блока, первая группа входов которого соединена с первыми входами элемеитев И второй группы, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих элементов ИЛИ группы, выходыкоторых соединены со второй группой входов . умножителя, выход схемы сравнения соединен с первым входом триггера, вторыми входами элементов И первой группы и через элемент НЕ с вторыми входами элементов И второй группы, выход триггера соединен с вторыми входами элементов ИЛИ группы и управляющим входом сумматора, второй и третий входы триггера соединены с синхронизирующими входами арифметического блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССРff , кл. G 06 ft 5/32, 1977. 2.Авторское свидетельство СССР № 620979, кл. G 06 F 15/32, 1976 (прототип).

1 I