Устройство для решения систем алгебраических уравнений

 

(4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ СИСТЕМ

АЛГЕБРАИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для оперативного расчета экономических показателей энергоблоков крупных электростанций.

- Известно устройство для решения систем дифференциальных уравнений конечно-разностным методом, содер-. жащее блок управления, блок. умно- .. жения, блок памяти, блок сумматоров, две группы элементов И, блок реккурентных вычислений, группу в-блоков умножителей, блок сдвига, три блока

i . накапливающих сумматоров и блок сравнения (1).

Укаэанное 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 2).

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

Цель изобретенйя - упрощение устройства и повышение его гибкости.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для решения систем алгебраических уравнений, содержэщее арифметические блоки, генератор и регистры сдвига, регистры сдвига, объединены в две кольцевые сдвигающие структуры, причем первая кольцевая сдвигающая структура содержит и --регистров сдвига, а вторая .кольцевая

1% сдвигающая, структура содержит . и-групп регистров сдвига, число арифметических блоков равно i где i

= 3,д, выходы генератора соединены

20 с синхрониэирующими входами регистров сдвига первой и второй кольцевых сдвигающих структур и синхронизирующими входами каждого арифметического блока, выходы каждого регистра

3 92276 сдвига, первой кольцевой сдвигающей структуры соединены с первой группой входов соответствующего арифметического блока, вторая rpynna входов ко» торого соединена с выходами соответствующего регистра сдвига соответствующей группы второй кольцевой сдвигающей структуры, группа выходов каждого арифметического блока соединена с входами соответствующего ре- 30 гистра сдвига первой кольцевой сдвигающей структуры. Кроме того, арифметический блок содержит схему сравнения, умножитель, сумматор, триго гер, две группы элементов И, группу 35 элементов ИЛИ, элемент НЕ, причем, вторая группа входов арифметического блока соединена с первыми группами входов схемы сравнения и умножителя, выходы которого через сумматор соеди- 1в нены с первыми входами первой груп« пы элементов И„ выходы которых сое- динены с группой выходов арифметического блока, первая группа входов которого соединена с первыми входа- 2S ми элементов И второй группы., выходы которых соединены с первыми входами соответствующих элементов ИЛИ группы, выходы которых соединены со второй группой входов умножителя, выход схе- Зв .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-. .;В» рой и третий входы триггера соединены с синхронизирующими входами арифметического блока.

49

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит генератор 1, регистры 2 первой кольцевой сдвигающей структуры, регистры 3 второй кольцевой сдвигающей структуры, арифметические блоки 4, каждый арифметический блок содержит схему 5 срав" нения, умиожитель 6, сумматор 7, триггер 8, элементы И 9 первой группы, элемента И 1О второй группы, элементы ИЛИ lf,.элемент НЕ 12.

Устройство может раб отать с одним арифметическим блоком, а также с не-. сколькими блоками от одного по n) .

Устройство работает следующим образом.

В регистры 2 первой кольцевой сдвигающей структуры заносится в определенном порядке информация о коэффициентах системы уравнения 0I; и правых частях системы ;, в регистры 3 - произвольное начальное приближение к неизвестным х системы уравнений

Ф„„Х„+61ЬФ". "-ФФМХ6 1

Qg Х1ФЯ Х Ф .... < Oq Х В 1 г ° ° » »° ° ° ° ° ° ° »»» ° з„„Х1а„ К +......ia„„X„:é„.

Перед решением коэффициенты системы должны быть пронормированы так, чтобы все диагональные члены ; равнялись единице. Кроме э ого, в ю регистров заносится некоторое число И - произвольное, но не совпадающее ни с одним из коэффициентов a„ или

Во время работы устройства инфор" мация в регистрах 2 и ) кольцевых сдвигающцх 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 число И, то .срабатывает 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 30, в результате чего на второй вход умножителя 6 на данном такте подается нуль. Йа следующем такте, когда иэ регистра 2 кольцевой сдвигающей структуры подается информация о. величине соот1 ветствующего коэффициента g „срабаты11 вает триггер 8, который устанавливает на нуль сумматор 7 и управляет логическими элементами ИЛИ 3l таким . образом, чтобы на второй вход умножителя 6 подавалась единица. При этом величина f„. без изменений проходит через это устройство и записывается в сумматор 7., В устройстве при наличии одного арифметического блока 4 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, 5 92276

Использование кольцевых регистро- в вых сдвигающих структур для хранения а информации о коэффициентах системы и уравнений и для неизвестных позволяет х уменьшить количество арифметических $ c блоков до одного, предлагаемая кон- к ,струкция арифметических блоков позво п ляет испольэовать их. независимо друг б от друга и устанавливать общее ко- . личество- их произвольно от 1 до n,,10 в соответствии с требуемой производительностью устройства.

Ао сравнению с известным устрой ством, которое содержит n (.n+<) арифметических блоков даже при максималь- 1$ ном значении арифметических блоков (p) e предлагаемом экономия в указан" ных блоках составит Л блоков, Кроме того, следует отметить однородность всей конструкции, которая состоит из 2© блоков только двух типов: регистров и арифметических блоков.

Формула изобретения

Устройство для решения систем алгебраических уравнений, содержащее арифметические блоки, генератор, регистры сдвига, о т л и ч а ю щ е-. Зф е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения гибкости, регистры сдвига объединенм в две кельцевые сдвигающие структуры, причем первая кольцевая сдвигающая структу" ра содержит е --регистров сдвига, а вторая кольцевая .сдвигающая структу" ра содержит n -rpynn регистров сдвига, число арифметических блоков рав" но 1 где i = 1,, выходы генерато- 4в ра соединены с синхрониэирующими вхо-., . дами регистров сдвига первой и второй кольцевых сдвигающих структур и синхронизирующими .входами каждого ариф метического блока, выходы каждого регистра сдвига первой кольцевой сдвигающей структуры соединены. с пер2 6 ой группой входов соответствующего рифметического блока, вторая група входов которого соединена с вмодами соответствующего регистра двига соответствующей группм второй ольцевой сдвигающей структуры, група выходов каждого арифметического лока соединена с входами соответствующего регистра сдвига первой кольцевой сдвигающей структуры.

2. Устройство по n.t о т л и ч аю щ е е с я тем, что арифметический. блок содержит схему сравнения, умножитель, сумматор, триггер, две группы элементов И, runny элементов ИЛИ, элемент НЕ, причем вторая группа входов арифметического блока соединена с первыми группами входов схемы срав.- нения и умножителя, вмходм которого через сумматор соединены с первымивходами первой группы элементов И, выходы которых соединены 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, вмходы которых соединены со второй rpynnoA 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 втором группы, выход триггера соединен с втормми входами элементов ИЛИ группы и управляющим sxoдом сумматора, второй и третий входы триггера соединены с синхронизирующими входами арифметического блока.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР.

И 7144О6, кл. 6 06 F 35/32, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 620979 кл. 6 06 35/32 i976 (прототип).