Вычислительное устройство для операций над матрицами

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть применено при построении специализированных и проблемноориентированных процессоров для onepaiyiA над матрицами, а также для расширения функциональных возможностей для микропроцессоров и микроэвм. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет реализации операции деления матриц . Цель изобретения достигается за счет введения в устройство матрицы регистров коэффициентов, счетчика столбцов и блока мультиплексоров с соответствукмцими функциональными связями между ними и известными блоками устройства. Устройство может использоваться для нахождения перемножаемых матриц, матриц, возводимых в степень , обращаемых матриц, матриц коэффициентов при решении системы линейных алгебраических уравнений матрицы и вектора, двух векторов. 1 ил. с S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU, 1233165 (д 4 С 06 F 15/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3691116/24-24 (22) 12.01.84 (46) 23.05.86. Бюл. К- 19 (72) В.Д. Байков и M.Á. Сергеев (53) 681.325(088.8) (56) Евреинов Э.В., Прангишвили И.В.

Цифровые автоматы с настраиваемой структурой. Однородные среды.-И.:

Энергия, 19?4.

Авторское свидетельство СССР

В 1179367, 03.05.83. (54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ОПЕРАЦИЙ НАД МАТРИЦАМИ (57) Изобретение относится к вычисли.— тельной технике и может быть применено при построении специализированных и проблемноориентированных процессоров для операций над матрицами, а также для расширения функциональных возможностей для микропроцессоров и микроЭВИ. Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей за счет реализации операции деления матриц. Цель изобретения достигается за счет введения в устройство матрицы регистров коэффициентов, счетчика столбцов и блока мультиплексоров с соответствующими функциональными связями между ними и известными блоками устройства. Устройство может использоваться для нахождения перемножаемых матриц, матриц, возводимых в степень,.обращаемых матриц, матриц коэфс фициентов при решении системы линей- э ных алгебраических уравнений матрицы и вектора, двух векторов. 1 ил.

123316 >

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть приме»е»о при построении специализирован»ых и проблемноориентированных процессорон для операций над матрицами, а также в качестве функционального расширения для микропроцессоров и микроЭВМ..

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей за счет 10 реализации операции деления матриц.

На чертеже показана схема предлагаемого вычислительного устройства для операций над матрицами.

Вычислительное устройство для one- 15 раций над матрицами содержит первую матрицу (>> ° > ) регистров 1 коэффици— ентов, > сдвиговых регистров 2 результата, » сдвиговых регистров 3 свободных членов, ь сумматоров 4, ге- 20 нератор 5 тактовых импульсов, первую матрицу (w .< ) групп элементов И 6, вторую матрицу (< ° <) групп элементов И 7, счетчик 8, выход 9 результата, вход 10 начальной установки 25 устройства, вторую матрицу (ь «< ) регистров 11 коэффициентов, вход 12 коэффициентов, счетчик 13 столбцов, вход 14 режима работы и блок 15 муль-, типлексоров.

1,-если во втором разряд (Р

О, если но втором разряд (к) (Kl < ê) к, =, (-. ., ) i -го регистра 3 "1"

<-ro регистра 3 "0"

<и)

=-Ь, 1 =1,п, К-О,(,2... >>, > с

Ф о р м у л а и з о б р е т е» и я

55 (К+ 1) (к)

<> (к) о,. Ц. ) 2

<«1 где A — к-ая двоичная цифра 1 -ro

1 корня, (— разрядность представления неизвестных.

После достижения счетчиком 8 значения > блокируется работа генератора 5 тактовых импульсов ° Вычисленные корни считываются из устройства через блок 15 мультиплексоров по выходам 9 результата.

При обращении матрицы в регистры коэффициентов первой матрицы заносятся элементы обращаемой матрицы, а в регистры 11 коэффициентов второй матрицы — единичная матрица.

При делении матриц в регистры 1 коэффициентов первой матрицы заносятся элементы матрицы-делителя, а в регистры 11 коэффициентов второй матрицы — элементы матрицы-делимого.

При умножении матриц сначала н регистры 1 коэффициентов первой матриУстройство работает следующим образом.

Через блок 15 мультиплексоров вводятся исходные данные в зависимости от целей использова»ия устройств, перемножаемые матрицы; матрица, возводимая в степень; обращаемая матрица; матрица коэффициентов при решении системы линейных алгебраических уравнений; матрица и вектор; два вектора.

При решении системы линейных алгебраических уравнений вида

<1

Г а х =Ь

>,! »

J =1 через блок 15 мультиплексоров по входу 12 коэффициентон устройства н регистры 1 коэффициентов первой матрицы вводятся коэффициенты системы а,„.< (i,) =1, ), в регистры 3 — свободные члены Ь, (1. = 1, > ). После подачи сигнала на вход начальной установки 10 устройства запускается генератор 5 тактовых импульсон. На каждом к-ом шаге вычислечий определяется одна цифра в значении всех кср»ей, формируемьтх в регистрах 2 результата цы заносятся элементы одной из матриц-сомножителей для вычисления обратной матрици, а потом в регистры

11 коэффициентов второй матрицы— вторая матрица-сомножитель.

При возведении матрицы в степень вычисления производятся, как и при умножении, только установкой по нходу начальной установки устройства 10 счетчика столбцов 13 в ноль )- раз.

При возведении матрицы н степень (- (. ) вычисления производятся, как ,при обращении матрицы, только установкой по входу начальной уста»овки устройства 10 счетчика столбцов 13 в ноль L раз.

Вычислительное устройство для операций »ад матрицами, содержащсе первую матрицу (ь ° ) pe(истра» коэффи3 12331(? 4 циентов, первую и вторую матрицы ГОВых регистров свободных членов и (" ) групп элементов И, сдвиговых со счетным входом счетчика, о т л ирегистров результата, сдвиговых ч а ю щ е е с я тем, что, с целью регистров свободных членов, сумма- расширения функциональных возможносторов, счетчик, генератор тактовых 5 тей за счет реализации операции деимпульсов, причем прямые юыходы ре- ления матриц, в него введены вторая гистров коэффициентов -й строки матрица регистров коэффициентов, первой матрицы (1 = 1,», где — раз- счетчик столбцов, блок мультиплексомерность матрицы) соединены с первыми ров, причем выходы сдвиговых ревходами элементов И групп -й строки1п гистров результата объединены и соепервой матрицы, инверсные выходы ре- динены с первым информационным вхогнстров коэффициентов 1 -й "троки дом блока мультиплексоров, выходы репервой матрицы соединены с первыми гистров коэффициентов первой матрицы входами элементов И групп -й стро- объединены и соединены с вторым инки второй матрицы выходы элементов И 15 формационным входом блока мультиплекУ 1 групп -й строки первой и второй соров, выходы регистров коэффициентов матриц объединены и соединены с пер- второй матрицы объединены и соединены вым входом -го сумматора, выход ко- с третьим информационным входом блоторого соединен с входом r --го сдви- ка мультиплексоров, вход коэффициенгового регистра свободных членов, вы-?О тов устройства соединен с четвертым ход которого соединен с вторым входом информационным входом блока мультип1 -го сумматора, выход второго Разря- лексоров, входы регистров коэффициенда -го сдвигового регистра свобод- тов первой матрицы объединены и соеных членов соединен с вторыми входа- динены с первым выходом блока мульми элементов И групп -х столбцов ?5 типлексоров, входы регистров коэффипервой и второй матриц и входом пер- циентов второй матрицы объединены и вого разряда i --го сдвигового регист- соединены с вторым выходом блока ра результата, прямой выход первогО мультиплексоров, входы и сдвиговых разряда i-го сдвигового регнстра регистров свободных членов объединесвободных членов соединен с третьими З ны и соединены с третьим выходом бло30 входами элементов И групп 1 --го ка мультиплексоров, выход результата столбца первой матрицы, инверсный вы- устройства соединен с четвертым выход первого разряда i -го сдвигово- ходом блока мультиплексоров, первый го регистра свободных членов соеди- и втоРой. входы управления блока мульнен с третьими входами элементов И типлексоров соединены соответственгрупп i -го столбца второй матрицы но с входом режима работы устройства

35 и входом второго разряда r-го сдвиго- и выходом переноса счетчика столбцов, вого регистра результата, прямой вы- третин вход управления блока мультипход генератора тактовых импульсов со- лексоров соединен с выходом переноса единен с входами управления сдвигом счетчика и счетным входом счетчика

40 л сдвиговых регистров результата и столбцов, выход переноса которого синхровходами h сдвиговых регистров соединен с входом запуска генератора свободных членов, инверсный выход ге- тактовых импульсов, а вход установки нератора тактовых импульсов соединен счетчика столбцов соединен с входом с входами управления сдвигом и сдви- начальной установки устройства.

1 3316

Составитель М. Сергеев

Техред 1.Сопко Корректор С. Черни

Редактор Н. Рогулич

Заказ 2772/5 1

T v.р аж 6 7 1 Подписное

ВНИИПИ Государственного ксмитета СССР по делам изобретений и открыт чй

113035, Москва, 8-35, Рау и кая наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная 4