Устройство для вычисления корней

 

Использование: в вычислительной технике при построении специализированных и проблемно-ориентированных процессоров и функциональных преобразователей для обработки информации в системах реального времени. Сущность изобретения: устройство содержит блок приращения функции, сумматор функции, регистр приращения корня, шифратор, дешифратор, сумматор корня, блок сравнения с порогом, одноразрядный сумматор, блок управления и формирователь знака приращения корня, содержащий триггер и элемент равнозначности. Устройство предназначено для вычисления корней нелинейных уравнений в режиме слежения за изменяющимся значением правой части уравнения. 1 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах управления реального времени для построения специализированных вычислительных устройств и функциональных преобразователей информации.

Целью изобретения является упрощение устройства и сокращение аппаратурных затрат.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит блок 1 приращения функции, сумматор 2 функции, шифратор 3, формирователь 4 знака приращения корня, состоящий из триггера 5 и элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ 6, регистр 7 приращения корня, дешифратор 8, сумматор 9 корня, блок 10 сравнения с порогом, блок 11 управления, сумматор 12, вход 13 задания начального приближения, выход 14, вход 15 задания знака производной и вход 16 запуска устройства.

Блок 11 управления содержит последовательно соединенные первый элемент задержки, элемент И, элемент ИЛИ, ждущий мультивибратор, второй, третий и четвертый элементы задержки, причем первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы блока управления соединены соответственно с выходом ждущего мультивибратора, второго, третьего, четвертого элементов задержки и выхода элемента ИЛИ, а входы запуска, разрешения и останова блока управления соединены соответственно с вторым входом элемента ИЛИ, вторым входом элемента И и входом первого элемента задержки.

Устройство при вычислении корня уравнения аnxn + an-1xn-1 + + a0 0 работает следующим образом. Перед началом работы устройства в сумматор 2 функции, которое, например, для нулевого значения корня равно значению коэффициента а0. В регистры и сумматоры блока 1 приращения функции заносятся значения коэффициентов аi, а регистр 7 приращения корня устанавливается в нулевое состояние. В зависимости от знака производной заданной функции триггер 5 формирователя 4 знака приращения корня по входу 15 задания знака производной устройства устанавливается в соответствующее состояние (нулевое для положительного и единичное для отрицательного значений производной функции).

На вход 16 запуска устройства поступает сигнал запуска под воздействием которого блок 11 управления (построенный на базу ждущего мультивибратора и элементов задержки) выдает последовательность управляющих импульсов.

В первом такте шифратор 3 формирует на своем выходе и выдает на вход регистра 7 приращения корня код номера старшего значащего разряда значения функции, поступающего с выхода сумматора 2 функции на вход шифратора 3. Знак приращения корня х на первой итерации решения формируется с помощью формирователя 4, в зависимости от состояния триггера 5 знака производной функции y' и в соответствии со знаком кода функции y в сумматоре 1 функции и для уравнения с положительной производной функции знак приращения корня выбирается противоположным знаку заданной функции. Код приращения корня фиксируется в регистре 7 приращения корня во втором такте.

В третьем такте блок 11 управления выдает разрешающий сигнал на вход разрешения блока 10 сравнения с порогом, где происходит сравнение величины приращения корня с заданной точностью. Если приращение корня больше заданной точности, то блок 10 сравнения с порогом выдает единичный сигнал на блок 11 управления для продолжения итерационного процесса. В этом же, третьем такте значение приращения корня с выхода регистра 7 приращения корня подается через дешифратор 8 на вход сумматора 9 корня, где оно прибавляется (или вычитается в зависимости от знака регистра 7 приращения корня) к предыдущему значению корня.

В четвертом такте блок 1 приращения функции начинает вычислять приращение функции для нового значения корня. Количество затрачиваемых для этого тактов зависит от вида заданной функции. После окончания этого процесса с выхода готовности блока 1 приращения функции поступает сигнал на вход разрешения блока 11 управления, который выдает разрешающий сигнал на синхровход сумматора 2 функции, где в пятом такте вычисляется новое значение функции.

Кроме описанных выше действий, в первом такте каждой последующей итерации производится фиксирование в триггере 5 формирователя знака приращения корня 4 текущего знака производной функции, вычисленного с помощью сумматора 12 как сумма знака приращения функции и знака соответствующего ей приращения корня. Если приращение корня меньше заданной точности, то блок 10 сравнения с порогом определяет признак окончания работы устройства, поскольку в этом случае на вход останова блока 11 управления поступает нулевой сигнал с выхода блока 10 сравнения с порогом. Искомое значение корня содержится в сумматоре 9 корня и фиксируется на выходе 14 устройства.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство имеет более простую структуру и меньший объем аппаратурных затрат, так как из прототипа исключены такие сложные блоки, как шифратор, два сумматора, а введен одноразрядный сумматор и простой формирователь знака приращения корня, содержащий триггер и элемент РАВНОЗНАЧНОСТЬ.

Существенным отличием предлагаемого устройства от известных является переход от обработки полноразрядных чисел к работе над двоичными порядками кодов, представляющих номера старших значащих разрядов чисел, что позволяет сократить объем аппаратурных затрат, так как уменьшается разрядность блоков, выполняющих промежуточные вычисления, и разрядность шин для обмена информацией между этими блоками. В этом случае данное устройство отличается более высоким быстродействием по сравнению с известными и позволяет вычислять корни нелинейных уравнений и обрабатывать информацию о быстропротекающих процессах в реальном масштабе времени. По сравнению с прототипом устройство имеет меньший объем аппаратурных затрат благодаря использованию простого блока формирователя знака приращения корня.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ КОРНЕЙ, содержащее сумматор функции, блок сравнения с порогом, блок приращения функции, шифратор, регистр приращения корня, дешифратор, сумматор корня, сумматор и блок управления, причем вход задания начального приближения устройства соединен с установочным входом сумматора функции, выход суммы которого соединен с информационным входом шифратора, вход разрешения которого соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с синхровходом регистра приращения корня, выход которого соединен с информационным входом блока сравнения с порогом и входом дешифратора, выход которого соединен с информационным входом сумматора корня, синхровход которого соединен с входом разрешения блока сравнения с порогом и с третьим выходом блока управления, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с синхровходами сумматора функции и блока приращений функции, выход кода приращения и выход готовности которого соединены соответственно с информационным входом сумматора функции и входом разрешения блока управления, входы останова и запуска которого соединены соответственно с выходом блока сравнения с порогом и входом запуска устройства, выход которого соединен с выходом сумматора корня, знаковый выход регистра приращения корня соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен со знаковым выходом блока приращения функции, отличающееся тем, что оно содержит формирователь знака приращения корня, состоящий из триггера и элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ, первый вход которого соединен с выходом триггера, информационный и установочный входы которого соединены соответственно с выходом сумматора и с входом задания знака производной устройства, второй вход и выход элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ соединены с выходом знака сумматора функции и входом знакового разряда регистра приращения корня, информационный вход которого соединен с выходом шифратора.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении специализированных и проблемно-ориентированных процессоров для решения дифференциальных уравнений в частных производных эллиптического типа

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в качестве специализированного устройства для быстрого решения трансцендентного уравнения Кеплера при обработке результатов астрономических экспериментов

Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для решения систем линейных алгебраических уравнений и может быть использовано при построении специализированных устройств, функционирующих в реальном масштабе времени

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике, в частности к специализированным вычислительным устройствам, и является усовершенстрованием устройства по а.с

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для определения аргумента семейства периодических функций по результатам наблюдений

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для решения систем линейных уравнений и обращения матриц

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для решения систем линейных уравнений и обращения матриц

Изобретение относится к автомобилестроению , а именно к конструкции автоматической линии для сборки узлов из деталей и соединения их между собой , преимущественно планок с гайками сваркой

Изобретение относится к компьютерному проектированию и компьютерному дизайну, и в частности к системе и способу улучшенного параметрического геометрического моделирования

Изобретение относится к системам противовоздушной обороны и может быть использовано в зенитных ракетных комплексах. Технический результат состоит в повышении точности определения времени полета зенитной управляемой ракеты. Способ заключается в том, что определяют зависимость средней скорости Vcp полета зенитной управляемой ракеты заданного типа от времени T ее полета, выбирают начальное значение времени tр0 полета равным половине диапазона возможных значений этого времени, определяют первичное значение Vcp1 средней скорости полета зенитной управляемой ракеты, соответствующее выбранному начальному значению tpo времени ее полета, измеряют координаты, скорость Vц и курс воздушной цели, определяют взаимную дальность ro между точкой старта зенитной управляемой ракеты и воздушной целью, определяют угол φ0 визирования между курсом воздушной цели и проекцией взаимной дальности между точкой старта зенитной управляемой ракеты и воздушной целью, затем с помощью последовательных итераций определяют значение времени полета зенитной управляемой ракеты от точки старта до встречи с воздушной целью. 1 табл.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для изучения явлений интерференции и взаимовлияния скважин. Предложена система определения коэффициентов взаимовлияния скважин, включающая модуль баз данных, блок выборки данных, модуль подготовки данных, модуль расчета коэффициентов, отчетный модуль, блок отображения отчетов. При этом указанная система дополнительно содержит блок проверки точности вычислений, картографический блок, модуль начальных условий, модуль адаптации модели. Причем модуль начальных условий односторонней связью соединен с блоком выборки данных, блок выборки данных двусторонней связью соединен с модулем баз данных, модуль баз данных односторонней связью соединен с картографическим блоком, картографический блок односторонней связью соединен с модулем начальных условий, блок выборки данных односторонней связью соединен с модулем подготовки данных, модуль подготовки данных односторонней связью соединен с модулем расчета коэффициентов, модуль расчета коэффициентов односторонней связью соединен с блоком проверки вычислений, блок проверки вычислений односторонней связью соединен с модулем адаптации модели, модуль адаптации модели односторонней связью соединен с модулем расчета коэффициентов, модуль расчета коэффициентов односторонней связью соединен с отчетным модулем, отчетный модуль односторонней связью соединен с блоком отображения отчетов. При этом модуль баз данных состоит из базы данных телеметрии и базы данных нормативно-справочной информации. Модуль начальных условий состоит из блока ввода временного периода и блока выборки скважины. Модуль подготовки данных состоит из блока корректировки данных и блока кросс-таблиц. Модуль расчета коэффициентов состоит из блока модели участка месторождения, блока дифференциальных уравнений, блока вычисления коэффициентов. Отчетный модуль состоит из блока построения таблиц коэффициентов, блока построения карты взаимовлияния, блока построения графиков давлений. Модуль адаптации модели состоит из блока подбора граничных условий и блока подбора величины сжимаемости. Предложенная система позволяет изучить явления интерференции и взаимовлияния скважин с целью оптимизации производственных показателей по добыче нефти. 5 ил., 1 табл.

Изобретение относится к бурению скважин и может найти применение при регулировании условий бурения. Техническим результатом является определение параметров условий, обеспечивающих подачу механической энергии на систему «долото-забой» с учетом скорости разрушения породы на забое. Способ основан на представлении долота трехканальным преобразователем механической и гидравлической мощностей в углубление, согласно предлагаемому решению механическую энергию представляют в виде нагрузки на систему «долото-забой», определяемой собственным весом сжатой части колонны, и подают на систему со скоростью, определяемой коэффициентом передачи подачи инструмента и вытекающего из коэффициента условия, обеспечивающего оптимизацию процесса бурения, определяемых математическим выражением. 4 ил.

Устройство для вычисления корней

Наверх