Устройство для моделирования гидрофизических

 

О П И C А Н И Е 369580

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Ссниалистичесиил

Респтблии

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 16.IV.1970 (№ 1439339/1824) с присоединением заявки №

Приоритет

Опчбликовано 08.!11973. Бюллетень № 10

М. Кл. G 06g 7/48

Комитет по делом изобретений и открытий ори Совете Министров

СССР

УДК 681.3331(088.8) Дата опубликования описания 14.V.1973

71Е :

Авторы изобретения

В. С. Гладкий, А. П. Уриков и Н. В. Урикова

Морской гидрофизический институт АН Украинской ССР

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГИДРОФИЗИЧЕСКИХ

ПОЛЕЙ

Изобретение относится к области вычислительной техники.

Известны устройства для моделирования гидрофизических полей, содержащие линии задержки, логические схемы, блок памяти с регистром числа на выходе, подключенным выходами значений функций через первую группу схем «И» ко входам накапливающего сумматора, выходы которого через вторую группу схем «И» соединены со входами блока вывода, счетчик числа испытаний, блок анализа, входы которого соединены с выходами признака регистра числа, счетчик поиска и хранения внутренних и предграничных узлов IH блок стохастичеокого блуждания, один из входов которого через первую схему «И», подключенную вторым входом к единичному выходу триггера пуска, соединен с генератором тактовых импульсов.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что содержит регистр адреса переменной структуры, счетчик обратного блуждания и переключатели режима работ и типа задач.

Выходы счетчика поиска и хранения внутренних и предграничных узлов через третью группу схем «И», подключенных вторыми входами через первую схему «ИЛИ» и переключатель режима работ к первому выходу блока анализа, и группу схем «ИЛИ», подключенных вторыми входами через переключатель режима работ к выходу блока стохастического блуждания, соединены со входами регистра адреса переменной структуры, вы5 ходы которого подключены ко входам блока памяти, выходы вероятностей переходов регистра числа которого через первую линию задержки соединены со входом блока стохастического блуждания. Второй выход блока ана10 лиза через вторую схему «И», подключенную другим входом к нулевому выходу триггера пуска, и вторую схему «ИЛИ» соединен с одним из входов счетчика поиска и хранения внутренних и предграничных узлов. Выход

1s второй схемы «И» через вторую линию задержки соединен со вторым входом первой схемы «ИЛИ», подключенной третьим входом к единичному выходу триггера пуска. Второй вход второй схемы «ИЛИ» подключен к вы20 ходу блока вывода, а ее третий вход через третью схему «И», подключенную к нулевому выходу триггера пуска, и переключатель режима работ соединен с выходом счетчика испытаний, Первый выход блока анализа со25 единен непосредственно с одним из входов третьей схемы «ИЛИ», через переключатель типа задач, четвертую схему «ИЛИ», подключенную вторым входом через переключатель типа задач к выходам значений функций ре30 гистра числа, н счетчик обратного блужда369580 ния — со вторым входом третьей схемы

«ИЛИ» и через переключатель типа задач и пятую схему «ИЛИ» — со вторыми входами первой группы схем «И». Третий и четвертый выходы блока анализа через переключатель типа задач соединены со вторым и третьим входами пятой схемы «ИЛИ». Выход третьей схемы «ИЛИ» подключен ко входу счетчика числа испытаний, выход которого соединен со вторыми входами второй группы схем «И».

Выходы накапливающего сумматора через переключатель типа задач соединены со входом блока памяти, к одному из входов которого через третью линию задержки и шестую схему «ИЛИ» подключен один из входов регистра адреса переменной структуры. Выход переполнения счетчика поиска и хранения внутренних и предграничных узлов через седьмую схему «ИЛИ» соединен с нулевым входом триггера пуска.

Блок-схема устройства приведена на чертеже.

Устройство содержит блок памяти 1, ре-гистр числа 2, блок стохастического блуждания 8, счетчик поиска и хранения внутренних и предграничных узлов 4, регистр адреса переменной структуры 5, накапливающий сумматор б, блок анализа 7, счетчик обратного блуждания 8, счетчик числа иопытаний 9, триггер пуска 10, блок ввода 11, блок вывода 12, генератор тактовых импульсов 18, переключатель режима, работ 14, переключатель типа задач 15, триггер записи — чтения

1б, схемы «И» на вентилях В и схемы «ИЛИ» и линии задержки Л8.

Устройство работает следующим образом.

Режим работы устройства задается положением переключателя режима работ 14, причем положение 1 позволяет сделать одно испытание для фиксированной начальной точки — одиночный режим; положение О позволяет найти решение в некотор ых особых точках поля; положение 01 — находится решение для всей области — автоматический режим; положение Л вЂ” тактовый режим, позволяет следить за траекторией блуждания на каждом такте. Класс решаемых задач задается положением переключателя 15 типа решаемых задач. B положениях 1 — V решаются функция влияния: задача Дирихле или

Неймана для уравнения Лапласа; уравнение

Пуассона, параболические уравнения, бигармонические уравнения. В положении VI решается задача Дирихле методом обратного блуждания, в положении VII — уравнение

Пуассона.

В режиме занесения исходных данных начальные и граничные условия, значения коэффициентов системы и признаки местоположения точек в исследуемой области заносятся в блок памяти 1 по соответствующим адресам. На регистре адреса переменной структуры 5 набирается форма моделируемого поля. В автоматическом режиме (переключатель режима работ 14 в положении 111) им5

15 гю

65 пульс пуска переписывает в параллельном коде адрес, установленный на счетчике поиска и хранения внутренних и предграничных узлов 4 в регистр адреса переменной структуры 5 и вырабатывается импульс чтения, выбирающий число по данному адресу на регистр числа 2. Импульс конца обращения к блоку памяти 1 анализирует состояние выходов признака регистра числа 2, в которых записан признак нахождения данного узла в исследуемом поле.

Если данная точка находится за границей исследуемой области (код 00), блок анализа 7 выдает сигнал «Внешняя», и в счетчик поиска и хранения внутренних и предграничных узлов 4 добавляются единицы до тех пор, пока блок анализа 7 не выдает координату внутренней (код 10) или предграничной (код 01) точки, для которой нужно найти решение.

При вычислении функции влияния (переключатель типа задач 15 в положении I) содержимое регистра числа 2, отведенное для записи функции, складывается на накапливающем сумматоре б с единицей и записывается в блок памяти 1 по данному адресу. Через задержку на время сложения вероятности переходов из данного узла подаются на блок стохастическо г0 блуждания 8, который выбирает направление блуждания и количество шагов в выбранном направлении с заданной вероятностью и изменяет адрес на регистре адреса переменной структуры 5.

Импульсом чтения выбирается число по установленному адресу на регистр числа 2 и анализируется. При достижении траекторий блуждания границы поля (код 11), блок анализа 7 выдает сигнал «граница», в счетчик числа испытаний 9 добавляется единица, и начинается следующее испытание для данного узла, код которого хранится в счетчике поиска и хранения внутренних и предграничных узлов 4.

По переполнению счетчика числа испытаний 9 содержимое блока памяти 1 выводится на печать и представляет собой одну строку искомой обратной матрицы. Импульс конца печати выбирает новый узел области, и описанный процесс повторяется до переполнения счетчика поиска и хранения внутренних и предграничных узлов 4, который останавливает работу устройства. Сигналы выхода блуждающей частицы по одному из направлений за пределы моделируемого поля (переполнение по х, у, z) воспринимаются как граница области при решении задач для областей, у которых число внутренних узлов равно емкости блока памяти 1.

При моделировании стационарных полей (переключатель типа задач 15 в положении II) блуждание происходит по внутренним узлам области, причем при достижении траекторией блуждания предграничных точек значения функции в этих узлах списываются в накапливающий сумматор б, а испытание

369580 заканчивается на границе области, или с задан ной вероятностью отражается во внутрь поля.

В случае действия внешних источников (переключатель типа задач 15 в положении /О) значения функции списываются в накапливающий сумматор б на каждом шаге блуждания, а испытание заканчивается при дости>кении границы полл.

При моделировании нестационарных полей (переключатель типа задач 15 в положении 1У) каждое испытание длится k шагов (которые задаются счетчиком обратного блужда ния 8) или заканчивается при достижении границы области, и полученные значения списываются в накапливающий сумматор б. Счетчик числа испытаний 9 при этом считает общее число испытаний.

Бигармонические уравнения решаются (в зависимости от правой части) как уравнение

Пуассона и задача Дирихле или как два уравнения Пуассона (переключатель типа задач 15 в положении V).

При решении задачи Дирихле методом

«Обратного блуждания» значение функции в граничном узле, с которого начинается блуждание, в дополнительном коде записывается в счетчик обратного блуждания 8. Испытание заканчивается при достижении траекторией блуждан ия любого граничного узла. Из фиксированного граничного узла делается число испытаний кратное значению функции с> в этом узле, и во все проходящие точки добавляются единицы.

Испытания начинаются со всех граничных узлов, в которых функция не равна нулю.

Предмет изобретения

Устройство для моделирования гидрофизических полей, содержащее линии задержки, логические схемы, блок памяти с регистром числа на выходе, подключенным выходами значений функций через первую группу схем

«И» ко входам накапливающего сумматора, выходы которого через вторую группу схем

«И» соединены со входами блока вывода, счетчик числа испытаний, блок анализа, входы которого соединены с выходами признака регистра числа, счетчик поиска и хранения внутрен них и предграничных узлов и блок стохастичеокого блуждания, один из входов которого через первую схему «И», подключенную вторым входом к единичному выходу триггера пуска, соединен с генератором тактовых импульсов, отличающееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, оно содержит регистр адреса переменной

55 структуры, счетчик обратного блуждания и переключатели режима работ и типа задач, причем выходы счетчика поиска и хранения внутренних и предграничных узлов через третью группу схем «И», подключенных вторыми входами через первую схему «ИЛИ» и переключатель режима работ к первому выходу блока анализа, и группу схем «ИЛИ», подключенных вторыми входамн через гереключатель режима работ к выходу блока стохастического блуждания, соединены со входами регистра адреса переменной структуры, выходы которого подключены ко входам блока памяти, выходы вероятностей переходов регистра числа которого через первую линию задержки соединены со входом блока стохастического блуждания, второй выход блока анализа через вторую схему «И», подключенную другим входом к нулевому, выходу триггера пуска, и вторую схему «ИЛИ» соединен с одним из входов счетчика поиска и хранения внутренних н предграничных узлов, выход второй схемы «И» через вторую линию задержки соедине: со вторым входом первой схемы «ИЛИ», s îäêëþ÷åí tîé третьим входом к еднни гному ьыходу триггера пуска. второй вход схемы <<ИЛИ>> подключен к Выходу блока вывода, à се третий вход через третью схему «И», подключенную и нулевому выходу триггера пуска, н переключатель режима работ соединен с выходом счетчика испытаний, первый выход блока анализа соединен непосредственно <: одним нз гходов третьей схемы

«ИЛИ», через переключатель типа задач, четвертую схему «ИЛ! », подключенную вторым входом через переключатель типа задач к выходам значений функций регистра числа, и счетчик обратного блуждания — со вторым входом третьей схемы «ИЛИ» и через переключатель типа задач и пятую схему

«ИЛИ» — со вторыми входами первой группы схем «И», третий и четвертый выходы блока анализа через переключатель типа задач соединены со вторым и третьим входами пятой схемы «ИЛИ», выход третьей схемы

«ИЛИ» подключен ко входу счетчика числа испытаний, выход которого соединен со вторыми входами второй группы схем «И», выходы накапливаюц;его сумматора через переключатель типа задач соединены со входом блока памяти, к одному из входов которого через третью линию задержки и шестую схему «ИЛИ» подключен один из входов регистра адреса переменной структуры, выход переполнения счетчика поиска и хранения внутренних и предграничных узлов через седьмую схему «ИЛИ» соединен с нулевым входом триггера пуска.

Составитель Г. Сорокин

Редактор Е. Семанова Техред А. Камышникова Корректор Н. Прокуратова

Заказ 1264/11 Изд. № 1326 Тираж 647 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2