Устройство для обращения матриц

ед НА; Собой 4187149,кп. 4820, кл ИЯ МАТРИ сти вычисп 01 ОЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧГС 1 ИХ 1 ЕСПУБЛИ 1(ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)и 1 ОПИСАНИЕ И(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЩЕ(51) б 006 Г 17 16 РЕТЕНЙЯ тельной техники и может быть использовано в высокопроизводительных специализированных вычислительных машинах и устройствах обработки сигналов для обращения и х и - матриц. Цель изобретения - сокращение эппаратурных затрат. Цель достигается тем, что устройство содержит линейку из п + 1 вычислительных модулей, два информационных входа, три настроечных входа и группу выходов. В основу работы устройства положена параллельно-поточная организация вычислений. 4 ил 4 табл.1819020 20 ф а- с- д сч сч г) Я Дсс ИЗ 10 и 1 (О (О (ОООООООоо Оооо ООоо О- - Осчсчсч Оерлгрсч ф ч ч счсч а сф) а сч ч- счФ Ф Ф 6 Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф 6 6 ч асч сч счО О О ф- О О ОО О О е" О О О,- ОПОР Ос счЛ- Ос ) сч счсч О ОФФ 6 ФФФ ФФФ с- с- чч Д сч сч Д Д Д Д сй сй фзиъ й м иъ сО сОО О О О О Оо о о о о о о о о о о о - сч сч сч сч л й ФФ ФФФФФ ФФ 63 Ф 6 ФФФ ФФФФФ 66 есч сч сч сч Р) и т фФ сГ ю иъООиъО ОО 0 О О О О ф- ф-ф сч сч сч сч Д Д Д Д сф- - сч с) сч сч сф) л сб й о о о о о о о о о о о о - " - - сч сч сч сч л сз с л Ф Ф 6 Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Фс- сч Л с 6 й Фй Ф О - сч Л сГ й Ф 1 с. С 0 Ф О - Сч Л Ф й Ф . йг сч сч ч сч сч сч сч сч сч ООООО ь О ОО О О О О 0 О- е- т Осч сч сч Осб сб с Осл= ЙссйРЯД ЯЯ ДРЙ ЯЯЯ 6 Ф Ф 6 6 Ф Ф 6 Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф ФФормула изобретенияУСТРОЙСТВО, ДЛЯ ОБРАЩЕНИЯ МАТРИЦ, содержащее п+1 вычислительных модулей (и - размерность обращаемой матрицы), причем первый информационный вход первого вычислительного модуля является первым информационным входом устройства, первый информационный выход 1-го вычислительного модуля подключен к первому информационному входу (1+1)-го вычислительного модуля Ц= 1 о)синхровход устройства подключен к синхровходам всех вычислительных модулей, отличающееся тем, что, с целью сокращения аппаратурных затрат, первый, второй и третий настроечные входы устройства подключены соответственно к первому, второму и третьему настроечным входам первого вычислительного модуля, первый и второй настроечный выходы 1-го вычислительного модуля подключены соответственно к первому и второму настроечным входам (1+1)-го вычислительного модуля, второй информационный вход устройства подключен к второму информационному входу (и+1)-го вычислительного модуля, второй информационный вход 1-го вычислительного модуля подключен к второму информационному выходу (1+1) вычисли.тельного модуля, 1-й выход группы устройства подключен к третьему информационному выходу (1-1)-го вычислительного модуля, причем первый вычислительный модуль выполнен с воэможностью реализации функций 11)+1 Ч)+) У 1.Ч)если (а), В), у) )(0,0, 1 ) ( 1,О, 1) (О, 1, 1 ) . юф 1/а , если и , В), з )(1, 0,0) а), если е), В , Ч )(0,1,0) О, если (а , В , Ч(О, О,О)где (а), р), у - значения соответственно на первом, втором и третьем на строечных входах вычислительного модуля на )-м такте; 01; Ч 1 - значения соответственно на первом и втором настроечных выходах вычислительного модуля на 1-м такте Ч 1 х, а) - значения соответственно на первом и втором информационных входах вычислительного модуля . на 15 )-м такте, Ч 1 ых - значение на информационном выходе вычислительного модуля на )-м такте, 1(-й вычислительный модуль В=2, и+1) выполнен с возможностью реализации функции ц 3+( (1Ч"=ф; Ч 1 ыых Чх если (а), р - (1,0); 4 ых=йх, а а У 3-1 )-1-к " ест (а), В (О,О) 30 Ь а + )-У)-ак кк вк а а -У а) Ч)а а - а ( -е В -к Ь а -Ч) а Ч(1,0,0,1)к кк кк кк ккгде а 1 х - значения на втором информационном входе вычислительного модуля на )-м такте; алых и Ь)ых - значения соответственно на втором и третьем инфор мационных выходах вычислительногомодуля на )-м такте; р и и) - некоторые числа, определяемые алгоритмом вычислений, при, р=,а. 45181 Э 0203 в ЙФч,Флфец ЕРЛ4 Ц ъ; Рй3 сЬчк к л кф" ф л лкьС чь, Ьс слль ЬъЪф ФьчФр цЪ "ььъы1819020 Редактор Т.Козлова ври рректо Заказ 4 Тираж Подписно .НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Составител Техред М.М роизводственно-издательскийИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в высокопроизводительных специализированных вычислительных машинах и устройствах обработки сигналов.Цель изобретения - сокращение аппаратурных затрат.На фиг,1 представлена структурная схема устройства для обращения матриц; на фиг.2 - структурная схема устройства для обращения (ЗхЗ) - матриц; на фиг.З - функциональная схема первого вычислительного модуля; на фиг.4 - функциональная схема к-го вы ислительного модуля, 1=2, и+1.Устройство для обращения матриц (фиг.1) содержит первый информационный вход 1, второй информационный вход 2, первый настроечный вход 3, второй настроечный вход 4, третий настроечный вход 5, первый вычислительный модуль 6, К-й вычислительный модуль7 (1= 1,п))синро-вход 8 и выходы группы 9. Первый вычислительный модуль (фиг,З)содержит первый информационный вход 10, второй информационный вход 11, первый настроечный вход 12, второй настроечный вход 13, третий настроечный вход 14,синхровход 15, узел 16 вычисления обратной величины числа, регистры 17 и 18, триггеры 19, 20 и 21, группы 22, 23 и 24 элементов И, группу 25 элементов ИЛИ, информационный вход 26, первый информационный выход 27 и второй настроечный выход 28.К-й вычислительный модуль (фиг.4) содержит первый информационный вход 29, второй информационный вход 30, первыйнастроечный вход 31, второй настроечный вход 32, синхровход 33, регистры 34-37, умножитель 38, вычитатель 39, группы элементов И 40-45,.группы элементов ИЛИ 46 и 47; триггеры 48 и 49, элементы И 50 и 51, элементы ИЛИ 52, элемент ИЛИ-НЕ 53, элемент НЕ 54, узел задержки 55, регистрыузла задержки 56 (1=1, и)первый информационный выход 57, второй информационный выход 58, третий информационный выход 59, первый настроечный выход 60 и второй настроечный выход 61.В осйову работы устройства для обращения пхп-матриц положен метод ГауссаЖордана, который представляется следующими рекуррентными соотношениями (В"А ); К=1,п.( )=а ( -а (как1= К+1,п, ) = К+1,п+Кя) (ка = аК+1,п+Кк+и )к3Ьц=ами+1("При описании работы устройства вобозначении а( ) индекс (К) указывает номер рекуррентного шага, а в обозначенииа индекс к - такт работы устройства,кЛогика работы вычислительных модулей6 и 7 приведена соответственно в табл,1 и 2.Вычислительный модуль 6 работает вшести режимах. В первом режиме на настроечные входы 12, 13 и 14 подаются соответственно разряды О, 0 и 1, которыеустанавливают триггеры 19, 20 и 21 соответственно в состояние О, 0 и 1. При этом группы 23, 24 элементов И закрыты нулевымисигналами, подаваемыми с выходов соответственно триггеров 19 и 20, а группа 22элементов И открыта единичным сигналомс прямого выхода триггера 21. Через открытую группу 22 элементов И и группу 25 элементов ИЛИ с выхода регистра 17 значениеЧ выдается на выход 26. Второй режим работы вычислительного модуля 6 задаетсяразрядами 1, 0 и О, которые подаются соот- .ветственно на входы 12, 13 и 14. При этомтриггер 9 устанавливается в единичное состояние, а триггеры 20 и 21 - в нулевоесостояние. Открыта только группа 24 элементов И, через которую значение 1/а свыхода вычисления обратной величины числа 16 (значение а записано в регистре 18)подается на вход группы 25 элементов ИЛИ,с выхода которой значение 1/а подается навыход 26. В третьем режиме работы разрядами О, 1 и 0 соответственно, подаваемомуна входы 12, 13 и 14, устанавливаются триггеры 19 и 20 в нулевое состояние, а триггер20 - в единичное состояние, и он открываетгруппу элементов И 23. С выхода регистра18 значение а через группу 23 элементов Ии группу 25 элементов ИЛИ подается навыход 26,Описанные три режима работы первоговычислительного модуля отражены в табл.1,Аналогично описанным трем режимам легкопроследить, что при наборе управляющихразрядов О, О, 0 на выходе 26 - нулевое .значение, а при наборе 1,0,1 и 0,1,1 на вы1819020 Таблица 1 абл ходе 26 - значение Ч, поступившее на вход 10.Вычислительный модуль 7 работает в трех режимах. В первом режиме на входы 31 и 32 подаются соответственно разряды 1 5 и О, триггер 48 устанавливается в единичное состояние, а триггер 49 - в нулевое, в регистр 34 записывается значение Ч, а в регистр 35 - значение а. При этом открыты только группы 40, 41 элементов И и элемент 10 И 50. Через группу 41 элементов И с выхода регистра 35 значение а подается на вход "группы 46 элементов ИЛИ, На первый вход умножителя 38 подается с выхода регистра 34 значение Ч, а на его второй вход - значе ние а с выхода группы 45 элементов ИЛИ и на выходе умножителя 38 формируется значение аЧ, которое подается на вход регистра 36, Значение с выхода регистра 34 подается через группу элементов И 40 на 20 выход 57. Во втором режиме работы разрядами 0 и 1, подаваемыми соответственно в состояние 0 и 1, При этом открываются группыы элементов И 40, 42, 43, 44. В регистры 34 и 35 записываются соответственно значе ния Ч и а (в регистре 36 в предыдущем такте записано значение Й 1=аЧ по сигналу разрешения записи с выхода элемента И 50). На выходе умножителя 38 формируется значение Ч В 1 Я 1 - содержимое регистра 30 36), а на выходе вычитателя 39 - значение а - Ч.81, которое через открытую группу 44 элементов И и группу 47 элементов ИЛИ подается на выход 59 и на вход узла задержки 55, который задерживает значение а - 35 ЧЯ 1 на итактов и выдает его на выход 58 ОБ 7. Значение Ч с выхода регистра 34 через группу элементов И 40 подается на выход 57. Третий режим работы задается нулевыми разрядами, которые устанавлива ют триггеры 48 и 49 в нулевое состояние. При этом открываются группа элементов И 45 и элемент И 51. На выходе элемента И 51 формируется сигнал разрешения записи, и в регистр 37 записывается значение В 1-аЧ, хранимое в регистре 36, которое через группу элементов И 45 и группу элементов ИЛИ 47 подается на выход 58 с задержкой на итактов узлоМ задержки 55 и на выход 59. Организация входного потока элементов ац, единичных и нулевых значений приведена в табл.З, На вход 2 устройства приведенные значения подаются последовательно по строкам с первой по 2 п-ю строки.Рассмотрим работу устройства для обращения (ЗхЗ) - матриц (фиг.2). В табл.4 и риведены состояния регистров, триггеров и формируемые значения на выходах вычислительных модулей устройства, С первого по двенадцатый такты в устройстве осуществляется доставка элемента а 11) в вычислительный модуль 6, аналогичным образом на соответствующих тактах доставляются остальные элементы ау в вычислительные модули в соответствии с табл,4, С тринадцатого такта по двадцать седьмой такт реализуется вычислительный процесс обращения (ЗхЗ)-мурицы (тЯл.З). Элементы а 11=а 14 ,Р) аг 1=а 24, аз 1=аз 4 формируются на выходе 59 вычислительного модуля 71 соответственно на 23-м 24-м и 25-м тактах, Элементы д 12=а 15, а 22 =а 25 , д 32=д 35 формируются на выходе 59 вычислительного модуля 72 соответственно на 24-м, 25-м и 26-м тактах, Элементы а 13-а 15, агз=агв, азз=аз 5формируются на выходе 59 вычислительного модуля 7 з соответственно на 25-м, 26-м и 27-м тактах.Обращение (пхп)-матрицы устройством выполняется на 2 п +Зп тактов,(чад яде дее ввдООООРОООо Ь о Оо о о О - О(ч(ч(ч Оя о ОЩЩЩЩЩЩЩЩЩЩЩЩЩЩЩ Ййч ЙРяОО ОООг ООО ООО О(Ч О(чг г Ор) (ч ) ОООЩЩЩ ЩЩЩ ЩЩЩ Ф(ч (ч сч (ч Р) (б с 9 Фф) ч тт т 1 Й и) Й 1 ООО ОООО О О сч сч (ч (ч Г) л л с 0 г г г г сч(ч (ч ( (,ОО ОООО О ОСЧ СЧ СЧСЧ Р) ф)ЩЩЩЩЩЩЩЩЩЩЩЩЩЩЩЩЩЩЩ- (ч (ч (ч (ч щ л е щч ст сг иф из м иО О О О О О О (ч (ч (ч (ч д( ц (ч (ч (ч (ч в в ло о о О О О О О г г (ч (ч (ч (ч Е е о лЩ Щ Щ Щ Щ Щ Щ Щ Щ Щ Щ Щ Щ Щ Щ Щ Щ Щ Щ Щ ф г д д (Ч д я "Фф)ООф" ООО ОООе-ООО ооо О(ч г Ощ (ч ОоОООЩЩЩЩЩЩЩЩЩ щ (С С, ф О О г СЧ Л ч В Вф В ОСЧ Л ч,о Вф е г гггг счсчсчсчсчсчсчсчсч