Вычислительный узел цифроаналогового матричного процессора для решения задач теории переноса

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Ц 9) (1 15311 6 Р 15 32 ЕТЕНИЯ ТЕЛЬСТВУ ВТОР СКОМУ ческии инст льство СССР 1/00, 1984, ство СССР 15/32, 1985 6) А 1112 торское свидет 79, кл. С 06,1 рское свидетел 85, кл, Г 06 Г 1151(54) В ГОВОГО РЕШЕНР Мий ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ 1(53) 681325(088.8) ИСЛИТЕЛЬНЬР УЗЕЛ ЦИФРОАНРАТРИЧНОГО ПРОЦЕССОРА ДЛЯЗАДЛЧ ТЕОРИИ ПЕРЕНОСА(57) Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к ги ридным вычислительным устройствам, и предназначено для решения задач.т ории переноса, описываемых интегродифференциальными уравнениями в час ных производных. Цель изобретения расширение функциональных возможнос тей за счет решения интегродифферен циальных уравнений переноса. Вычислительный узел содержит И вычислительных элементов, каждый из которы имеет группу из (11+3)-х регистров 2 группу из (И+3)-х цифроаналоговых преобразователей 3, сумматор 4 и ин вертор 5. 2 ил.1531106 р - + Т,- - 2;д р р (х, р ) кЬ, и - р, ) + б Ь,р), (1)20 где Ч(х, р ) - плотность частиц в точке х, летящих под угломк оси ОХ, Ь = созе;11(х,о - р) - плотность вероятностиперехода частиц, Лви жущихся в направлении ц, в направлении (О в точке х; 30 Р,Ч )+ ),; О,где с,4Уравнение (2) записано для узло вой точки дискретного пространствапри моделировании переноса в направлении орта , с учетом поглощения ирассеяния в этой узловой точке.При решении уравнения (2) на вы числительном элементе предполагается,что выходной величиной являются Функции плотности частиц, вылетающих внаправлении орта О, иэ узловой точки 11 с учетом процессов поглощения 50 и рассеяния в этой точке, а также сучетом дополнительного источника частиц в этой точке; Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к гиб,- ридным вычислительным машинам, и предназначено для решения задач теории переноса, описываемых интегродифференциальными уравнениями,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства эа счет решения интегродифференциальных уравнений переноса.На фиг. 1 представлена схема вычислительного узла для случая Г 1 4; на фиг.2 - схема вычислительного элемента узла. 5(х,р) - источник частиц в точке х с направлениемдвижения по О,кусочно-непрерывные значение моделируемойФункции в точке 1 дискретного пространства вугловом направлении переносафункция дискретного источ.ника частиц в точке 1 снаправлением движения поорту ртелесный угол, по которому произворится интегрирование числа частиц, попавших в этот угол и рассеянных в направлении )Ч Вычислительный узел содержит 11 вычислительных элементов 1.1-1.И, где Б - число угловых направлений переноса. Вычислительный элемент 1 содер" жит (1+3) регистров 2.1-2.И+3, 0+3 цифроаналоговых преобразователей 3.1-3.11+3, сумматор 4, инвертор 5,Рассмотрим работу вычислительного узла цифроаналогового процессора на примере решения простейшей задачи теории переноса в плоскопараллельной геометрии, описываемой следующим интегродифференциальным кинетическим уравнением: Функции поглощения и рассеяния в точке х.Кусочно-разностная аппроксимация уравнения (1) по одному из направлений переноса (И, например в направлениипереводит исходную задачу в дискретное пространство, образованное ортами направления переноса в соответствии со схемой переноса.Получаемое при этом раэностное уравнение для одной узловой точки и для одного (ц, -го направления переноса имеет видкоэффициенты этого уравнения имеютследующий вид; х К =К р(4)Функцию источника В в уравне,)нии (3) можно представить лля некоторых задач теории переноса как суперпоэицию плотности генерации частиц, зависящую от внешних условий Б и плотности генерации частиц, обусловленную внутренними Факторами моделируемой среды Г, для последней в случае линейной зависимости от моделируемой функции имеют Гтогда последний член уравйения (3) может быть представлен следующим образом: На выходе сумматора 4 Формируется потенциал 1, являющийся решением уравнения (3) и соответствующий моделируемой плотности частиц, вылетаюцих иэ точки 11 в направлении луча р,. КР; = К,(В, +Г:, ). (5) Перед решением уравнейия (3) с учетом (4) ив регистры 2.1- 2.Г 1+3 заносятся коды коэффициентов К Кь - и"При решении эти коды поступают на цифровые входы цифроаналоговых преоб" разователей 3.1-3,Г 1+3. На аналоговые входы цифроаналоговых преобразователей 3.1-3.Г 1 подаются значения узловых потенциалов Ъ, с выходов сумматоров 4, включенйых в другие узлы матричного процессора. Величины этих")масштабные коэффициенты т (1 = трЧ). Произведения этих потенциалов и кодов коэффициентов поступают в соответствии с решаемым уравнением (3) с выходов цифроаналоговых преобразователей 3.1-3.Г на вход сумматора 4. На вход последнего также поступают аналоговые значения произведения опорного потенциала 1 на соответОствуюций код, произведения отрицательной величины выходного потенциала Ч , на код коэффициента поглощения и произведения величины выходного потенциала на код коэффициента внутреннего источника.1 аким образом, каждый вычислительный элемент моделирует перенос частиц в направлении р с учетом поглощения и рассеяния в этой точке дискретного пространства, в которую включен данный вычислительный элемент, а вычислительный узел является совокупностью таких элементов и на нем осуществляется взаимный переходпри рассеянии из одного направленияв другое. 10 Формула и эобретения 15 Вычислительный узел цифроаналогового матричного процессора для решения задач теории переноса, содержащий первую группу из (Г 1+2)-х регистров, где Г 1 - число моделируемых угло 20 вых направлений, первую группу из(Г 1+2)-х цифроаналоговых преобразователей первый сумматор и первый инвертор, причем первый вход коэффициентов уравнения переноса вычислительного узла подключен к информационнымвходам регистров первой группы, 1-йвход узловых потенциалов вычислительного узла (где 1 = 1.Г 1+1) подключен к аналоговому входу 1-го циф 25 30 роаналогового преобразователя первой группы, вход режима вычислительного узла подключен к входам записи- чтения регистров первой группы, выход 35 1-го регистра первой группы (где- 1, , Г 1+2) подключен к входукода 1-го цифроаналогового преобразователя, выходы цифроаналоговых преобразователей с первого по (11+2)-й пер вой группы подключены соответственнок входам с первого по (11+2)-й первого сумматора, выход которого подключен к первому выходу вычислительного узла и к входу первого инвертора, выход 45 которого подключен к аналоговому входу (Г 1+2)-го цифроаналогового преобразователя, о т л и ч а ю ц и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей эа счет решения интегродифференциальных уравнений переноса, вычислительный узел содержит (Г 1+3)-й регистр первой группы, (Г 1+3)-й цифроаналоговый преобразователь первой группы, с второй по Г 1-ю 55группы из (Г 1+3)-х регистров в каждой, с второй по 11-ю группы из (0+3)-х цифроаналоговых преобразователей в ка,дой, с второго по Г 1-й сумматоры, с второго по Г 1-й инверторы, пои этом1531106 оставитель 0.Смирновехред М.Дидык ректор О.Ципл еда кто ан Тираж 668 Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, й, Раушская наб., д, ч/5 Заказ 7956/5НИИПИ Госуда тельский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина,101 роиэводственно первый вход коэффициентов уравненияпереноса и вход режима вычислительного узла подключены соответственнок информационному входу и к входу записи-чтения (И+3)-го регистра первойгруппы, выход которого подключен квходу кода (И+3)-го цифроаналоговогопреобразователя первой группы, выходкоторого подключен к (И+3)-му входУпервого сумматора, выход которогоподключен к аналоговому входу (И+3)го цифроаналогового преобразователяпервой группы, с второго по И-й входы коэффициентов уравнения переносавычислительного узла подключены соответственно к информационным входамрегистров с второй по 11-ю групп, д-йвход узловых потенциалов вычислительного узла подключен к аналоговым входам д-х цифроаналоговых преобразователей с второй по И-ю групп, вход режима вычислительного узла подключен к входам записи-чтения регистров с второй по И-ю групп, выходы 1-х регистров с второй по И-ю групп (где1, , И+3) подключены соответственно к входам кода К-х цифроаналоговых преобразователей с второй по И-ю групп, выходы которых подключены соответственно к 1.-м входам с второго по И-й сумматоров, выход 1-го сумматора (где 12, , И) подключен к 1-му выходу вычислительного узла, к аналоговому входу (И+3)-го цифроаналогового преобразователя 1-й группы и к входу 1-го инвертора, выход которого подключен к аналоговому входу (И+2)-го циФроаналогового преобразователя 1-й группы.