Устройство для решения р-мерных задачматематической физики

Сфез Сфветских Сфциалистичвских Республик(22) Заявлено 050679 (21) 2807656/18-24 51 М 1(з сприсоединением заявки Йо 6 06 Р 15/32 Государственный комнтет СССР по херам изобрЕтепМскнй ордена Ленина политехн еское50-летия Великой Октябрьской социреволюции К 3) Заявитель им) УстРОЙстВО Дт)Я РешениЯ р-меРных ЗАДАЧ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ иэобретвия и 1Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь зовано при построении специализированных вычислительных устройств для решения задач математической физики.Известно устройство для решения р-мерных задач математической Физики Е 13.Однако известное устройство. имеет большое количество оборудования,: поскольку представляет собой унйверсальиую ЦВИ, а ршенне задач математической Физики осуществляется в нем путем реализации соответствующей программы, что обусловлквает низкое бы- тз стродействие устройства.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для решения трехмерных задач математической Физики, содержащее 2 О блок ввода, блок вывода, р-мернухт., сетку, регистры адреса, блок управления, блок вычисления коэффициента и блок сравнения.В известном устройстве алгоритм решения задачи реализован аппаратурно РОднако в устройстве Я+1-я итерация выполняется только. после того, как окончена Я-я итерация, т.е, процессы выполнения Я-й и Я+1-й итерации ЗО не перекрываются во времени. Кроме того, в известном устройстве одновременно может решаться не более одной задачи, что ведет к снижению эффективности использования оборудования,.11 ель тения - повышение быстродейс эффективности устройства.Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее блок управления, установочный выход которого соединен с установочными входами первой р-мерной сетки, сост 9 ааей из К ячеек, управляющие выходы блока управления подключены я упуправляющим входам блоков вывода и ввода, первая группа выходов которого подключена и унравляющим входам первой р-меркой сетки, вторая группа выхащю блока ввода соединена с информационными взодамипервой р-мерной сетки, взацено Ир-мерных сеток, причем информационные входы каждой 1-ой р-меридой сетки подключены к инФормационщаа входам 1+1-ой р-мерной сетки, а инфсцыационные вьходы И-ой р-меркой сетки соединены с информациоенцми входами блока вывода, ,выходы которого соединены с информа3ционнымн входами блока ввода. пЦеаягруппа выходов которого подключенак управляющим входам Нр-мерныхсеток,. установочные, входы которыхсоединены .с установочным выходом блока управления 5Ерова того, каждая ячейка р-мернойсетки сбдержит 2 р регистров, 2 р ком- .мутаторов, накапливающий сумматор нраспрвделнтелв, причем информационныевхода ячейки соединены с первой групцпой информационныхвходов распределителя, управляющий вход распределите-.ля является )правлящим входом ячейки,управляющие выходыраспределителя,соединеныс управляющими входамн коммута"торов и накапливающего сумматора, выходы пяти старших разрядоз которогоподключены ко второй группе информационных входов распределителя,инфор-мационные выходы которого являютсяинформационными выходами ячеек, уста,26новочные .входи которого соединеныс установочными входами нака ливающего сумматора и с установочными входами 2 р регистров, выходы которыхподключены к установочным входам 2 ркоммутаторов, выходы которьпс соединены с информационными входами накапливающего сумматора.,Иа фиг. 1 показана структурнаясхема устройства; на фиг. 2 - то же,ячейки; на Фиг, 3 - то же, блока уп"равления.Устройство содержит р-мерные сетки 1.1-1.И, блок 2 ввода, блок 3вывода и блок 4 управления. Каждаяячейка р-мерной сетки содержит регистры 5.1-5.2 р, коммутаторы 6.1 6.2 р,накапливающий сумматор 7, распреде"литель 8. установочные входы 9, управляющие входы 10, информационныевходы 11, информационное выходи 12, 40Блок 4 управления содержит последовательно соединенные счетчик 13тактов, счетчик 14 циклов, счетчик15 сеток и счетчик 16 итераций, выходы которых подключены соответствен 45Но ко входам дешифраторов 17-20, выхода которых являются управляющими. выходами блока управления, Выход де"шифратора 20 соединен с первым входомгенератора 21 тактовых импульсов,выход которого подключен к первомувходу счетчика 13 тактов, Шина 22 установкн исходного состояния соединена со вторыми входамн генератора21 тактовых импульсов, счетчика.13тактов, счетчика 14 цйклов, счетчи;ка 15 сеток, счетчика 16 итераций нявляется установочным выходом блока4 управления.Устройство работает следующим об-, 60разоиеДо начала вычислений в регистры 5.1-3.2 р записываются значения ноэффицнейтов а 1, а в сумматоры 7 заносятся значения правых частейФ урав онения . д а О+фРфоМ 1 Яйся0 2 Ра,.1 МВ каждом -м цикле вычисления(3 1,п) на информационные входы 11каждой ячейки сетки 1.1 с блока 2ввода поступают цифры операндов0 , принимающие значения из множества 1, О, Ц и имеющие вес 2 ,где с - количество двоичных разря-дов, после которых фиксируется за.пятая. Цифра операнда О , поступающая на управляющий вход коммутатора6.1, управляет выдачей содержимогорегистра 5.1 на сумматор 7 таким образом, что на сумматор 7 поступаетпрямой код регистра 5.1, бсли цифраО( равна плюс единице, дополни-тельный код, если цифра равна минусединице, и код регистра 5.1 не выдается, если принимаемая цифра равнанулю, Начиная с четвертого циклараспределитель 8, анализируя содержимое А пяти старших разрядов сумматора 7, Формирует и выдает на инФормационные выходы 12 зцифру числа .0" , имеющую вес 2 с. Эта цифраравна плюс единице, если А)Э, нулю - если А:О, или минус единице,если А(0. При этом на сумматор 7 сосдвигом на три разряда влево выдается.прямой код всех регистров 5, если формируемая цифра О,", равна минусединице, либо их дополйительный код,если цифра 0" равна плюс единице.В трех первых циклах цифры 0" равны нулю независимо от содержймогосумматора 7. В конце каждого циклаосушествляется сдвиг содержимого сумматора 7 на один разряд влево,Цифры операндов 0", Формируемыев 3-м цикле вычисления ячейками сетки 1.1, в 3+1-м цикле поступают навходы 11 соответству)ощих ячеек сетки 12, которые формируют на выходах12 значения операндов 0 поступающиена входы 11 ячеек сетки 13 и т,д.Таким образом, в каждом 3-м цикле вычисления, на выходах сетки 1.8 формируются цифры ойерандов 0,имеющиевес 2 4 В+ф;, Вслн Я.-"+1, гдеи - разрядноеть О, то значения старших разрядов операндов 0" Формируются на выходах сетки 1.0 в. тот момент,когда в сетке 1.1 вычисления уже закончены, В этом случае цифры операндов 0 через блок 3 вывода и блок2 ввода непосредственно поступают навходя 11 .сетки 1.1. Если,же Бп+1,то в блоке 2 ввода дополнительно осуществляется задержка кодов 0" наи"4(й) ццклов.до окончания вы числения 0" яа сетке 1.1. В дальнейшем выполнение каждой 8-й итерацииосуществляется на сетке 1.8(вос 1 Я) .Таким образом, изобретение даетвозможность приступать к вычислению-.М(1 и+со(Г р)(д+с)К, 9+" не после окончания вычисления Оэ, а непосредственно после получения первых разрядов кодов 0 , .что при наличии в составе устройства И сеток, позволяет организовать вычислительный процесс так, что выполнение Я-й итерации на Б(войН)-й сетке перекрывается во времени с выпол.- нением каждой 8 -й итерации (8 =Б-Н+1, Я+Н) в 6 (вой Н)-й сетке, за счет чего достигается выигрыш в быстродействии по сравнению с известным уст-, устройством вф В С раэ, где 1 - время сложения кодов в одноразрядном сумматоре;с - время сдвига; М - количество итераций.При этом в предлагаемом устройстве достигается большая эффективность использования оборудования за счет воэможности распределения аппаратурных ресурсов устройства между нес- колькими задачами. Так например, если сетки устройства имеют размерность ЬЬЬ, то в нем могут одновременно решаться две трехмерные задачи размерности(Ь)х ЬхЬ, одна двухмерная задача размерности ЗЬхЬ и три одномер ные задачи разномерности Ь,Э Формула изобретения1. Устройство для решения р-мерных задач математической физики., содержащее блок, управления, установочный выход которого соединен с установочными входами первой р-мерной сетки, состоящей из К ячеек, управляющие выходы блока управления подключены к Управляющим входам блоков вывода и ввода, первая группа выходов которого подключена к управляющим входам первой р-мерной сетки, вторая группа выходов блока ввода соединена с информационными входами первой р-мернойсетки, о т л и ч а ю щ.е ес я тем, что, с целью повышения быстродействия и эффективности устройства, в него введены Нр-мерных сеток, причем информационные.выходыкаждой 1-ой р-мерной сетки подключены к информационным входам 1+1-ойр-мерной .сеткиа информационныевыходы Н-ой. р-мерной сетки соединены с информационныМи входами бло,ка вывода, выходы которого соединены с информационныйи входами блокаввода, первая группа выходов которого подключена к управляющим входамНр-мерных сеток, установочныевходы которых соединены с установоч 15 ным выходомблока управления.2, Устройство по и. 1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что каждаяячейка р-мерной сетки содержит 2 ррегистров, 2 р коммутаторов, накапливающий сумматор и распределитель,причем информационные входы ячейкисоединены с первой группой информационных входов распределителя, управляющий вход распределителя являетсяуправляющим входом ячейки, управляющие выходы распределителя соединены,с управляющими. входами коммутаторови накапливающего сумматора, выходыпяти старших разрядов которого подключены ко второй группе информационных входо. распределителя, информационные выходы которого являются информационными выходами ячеек, установочные входы которого соединены с установочными входами накаЗ 5 пливающего сумматора и с установочными входами 2 р регистров, выходыкоторых подключены к установочнымвходам 2 р коммутаторов, выходы которых соединены с информационными40 входами накапливающего сумматора.Источники информации,принятые во внимание прн экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 5 б 5299, кл. 0 Об Р 15/32, 1977.45 2 Авторское свидетельство СССРУ 603997, кл. 0 Об Г 15/32, 1978.824216 Филиал ППП Патент, г ород, ул. Проект едактор А. Мишкина Техаказ 2126/72ЙфирВИИИПи государпо делам изо3,13035, Москва,авитель В. Рыбинед А.Савка Корректор М. Шароши аа 745 Подписноетвенного комитета СССР ретений и открытийЖ, Раушская наб., д. 4