Устройство для решения дифференциальных уравнений

Союз Советских Социавктнческих Республик(22) Залвлено 280379 (21) 2743467/18-24с присоединением заявки Йо -(54) УСТРОЙСТВ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ 2 соединенному вых ка шаговой комму матора,. подключе к выходу четверт сумматора соедин регистра, подклю входу второго ре выходом со входа ра (2 . ч которыйО характе Изобретение относится к вы ислительной технике и может быть исполЬзовано в специализированных устройствах, предназначенных для решения дифференциальных уравнений в частных производных.Известно устройство, содержащее два регистра, подключенные выходами к блоку умножения, соединенному выходом через сумматор, подключенный к выходу блока ввода, со входом одного иэ регистров, соединенного выходом со входом другого регистра и со входом блока коммутации 1 3.Это устройство позволяет решать в цифровой форме непосредственно конечно-разностную систему, аппроксимирующую дифференциальное уравнение в частных производных, с помощью метода итераций.Устройство характеризуется недостаточной надежностью, обусловленной невозможностью тестирования устройства.Иэ .известных цифровых устройств наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее четыре регистра, три из которых и блок ввода подключены выходами к блоку умножения,дом со входом блоации и входом сумного другим входом го регистра, выход н со входом первого енного выходом ко истра, соединенного м третьего регистУкаэанное устройство содержит блоки, позволяющие решать уравнение в частных производных, представленное в виде системы раэностных уравнений, итерационным методомОк+"=Ац применяемым в устройстве к конкретному -му раэностному уравнению систем. А является оператором перехода с К -ой на к+4 -ю итерацию и представляет собой линейную комбинацию с коэффициентами о 1 значения решения О в данном и подключенных к данному соседних устройствах. Вектор правой части Ю при итерировании на К-ом временном слое (при решении нестационарных уравнений 3 в качестве -ой компоненты содержит произведение решения О", найденного на предыдущем временном слое, на некозффнциент В . Устройстворизуется недостаточной надеж 860078ностью, обусловленной невозможностьюпроведения контроля правильности работы устройства путем подачи в устройство тестовой информации имитирующей величины 0 и О"с цельюотработки устройством величины 0совпадающей с решением теста, таккак при этом в регистрах устройстваэатрется истинное значение О и Ои .)Цель изобретения - повышение надежности устройства.Поставленная цель достигается тем,что н устройстве, содержащем блокввода, блок умножения, сумматор ирегистры, причем выход первого регистра подключен к выходу устройства и к первым входам блока умножения и второго регистра, выход которого соединен с первым входом третьего регистра и со вторым входом блока умножения, третий вход которогоподключен к выходу блока ввода, авыход соединен со входом сумматора,выход которого подключен к первомувходу первого регистра, второй нходкоторого соединен со вторыми входамивторого, третьего и пернымвходомчетвертого регистров и с тактовымнходом устройства, первый и второйинформационные входы которого подключены соответственно к третьим входам первого и второго регистров ико нходу блока ннода, выходы третьего и четвертого регистров соединенысоответственно с четвертыми входаминторого И первого регистров, выходкоторого подключен к второму входучетнертого регистра. 35Структурная схема устройствапредставлена на чертеже.Устройство содержит первый регистр1, второй регистр 2, третий регистр3, четвертый регистр 4, блок 5 внода, блок б умножения, сумматор 7,выход 8, информационные входы 9,10 и тактовый вход 11,Первый регистр 1 служит для хранения и выдачи на К -ой итерации текущего решенияи записи получен 1ного решения О"Второй регистр 2 предназначен дляхранения и выдачи начального условияО" при итерировании на И-ом времен, ном слое и записи полученного решения по окончании итераций в качестве начального условия для (и 4)-говременного слоя.Третий регистр 3 служит для хранения текущего значения начального усло вияО вовремя контрольного тестироУнаниФ.Четвертый регистр 4 служит дляхранения текущего решения О" во время контрольного тестирования. 60 Блок 5 ввода предназначен дляввода в устройство информации о решении в соседних, подключенных к данному устройству, 65 Блок б умножения служит для получения произведений С, 0(, входящих в оператор АОк.Сумматор 7 служит для образованиярешения Ок, полученного на к-ойитерации. 1Устройство работает следующимобразом,В регистры 1 и 2 по управпяющемусигналу на входе 11 со нхода 10 записываются начальные условия, Значение 09 поступает с выхода первогорегистр 1 на первый вход блока бумножения, на второй вход которогопоступает начальное условие с выходавторого регистра 2, а на третий входприходят величины Оо , Оо с выходону 18 соседних устройств, подключенныхко входу 9 блока 5 ввода. Укаэанныевеличины умножаются в блоке б умножения на соответствующие коэффициенты с,и поступают на вход сумматора7, где суммируются, образуя линейнуюкомбинацию, являющуюся значениемооператора АО. С выхода сумматора 7величина Що, записывается в первый ре 3гистр 1 в качестве текущего решения0 , полученного на первой итерации.1,Аналогично на второй итерации определяется О. и т.д. По окончании ите)рационного процесса на данном слоеинформация иэ первого регистра 1 поуправляющему сигналу со входа 11 переписывается но второй регистр 2 вкачестве начального условия для следующего временного слоя, на которомитерационный процесс нахождения решения вновь повторяется. При проведении контрольного тестирования информация иэ регистрон 1 и 2 по упранляющему сигналу со входа 11 переписывается соответственно в регистры 4 и 3,а в регистры 1 и 2 со входа 10 запИсываютгя начальные услония тестовойзадачи, решение которой известно.Процесс решения тестовой задачи аналогичен описанному. По окончании итерационного процесса производитсясверка полученных результатов с заранее известным решением. Если все устройства функционируют правильно,информация из регистров 3 и 4 поуправляющему сигналу со нх 8 да 11переписывается соотнетстненно в регистры 2 и 1, и решение задачи можетбыть продолжено.Предлагаемое устройство позноляет осуществлять тестоный контроль его работы не только перед началом решения какой-либо задачи, но и н процессе решения, При этом текущие результаты решения и начальные условия не пропадают, и по окончании тестоного контроля решение задачи может быть продолжено. Таким образом, увеличивается надежность работы устройства.Подписноекомигета СССРи открытийушская наб., д.4 49/32 Тираж 745ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений113035, Москва, Ж, Ра /5.Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная, 4 Зака Формула изобретенияУстройство для решения дифференциальных уравнений, содержащее блок ввода, блок умножения, сумматор и регистры, причем выход первого регистра подключен к выходу устройства и к первым входам блока умножения. и второго регистра, выход которого соединен с первым входом третьего регистра и со вторым входом блока умножения, третий вход которого подключен к выходу блока ввода, а выход соединен со входом сумматора,выход которого подключен к первому входу. первого регистра, второй вход которого соединен со вторыми входами второго, третьего и первым входом15 четвертого регистров и с тактовым входом устройства, первый и второй инфсрмационные входы которого под"ключены соответственно к третьймвходам первого и второго регистрови ко входу блока ввода, о т л и ч а "ю ш е е с я тем, что, с целью повышения надежности, выходы третьегои четвертого регистров соединены соответственно с четвертыми входамивторого и первого регистров, выходкоторого подключен к второму входучетвертого регистра. Источники информации,принятые во внимание, при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 373735, кл. 0 06 С 7/48, 1973. 2. Авторское свидетельство СССР 9 628501, кл. 6 06 Г,15/32, 1978