Устройство для операций над матрицами

(19) Л 1) 51) 4 С 06 Г 15/347 Ффффф СУДАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССРЯф 264797, кл. С Об С 7/16, 1968.Авторское свидетельство СССР647687, кл. С 06 Р 15/347, 1976.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПЕРАЦИЙ НАДМАТРИЦАМИ(57) Изобретение относится к областвычислительной техники и может бытьиспользовано для вычисления произведения цепочки матриц произвольноидлины, возведения матрицы в степень.Цель изобретения - повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что устройство содержиттактовый вход 1, распределитель 2импульсов, блок 3 ввода, матрицу размером ш х ш вычислительных блоков 4, где ш - линейный размер обрабатываемых матриц, выходы 5 устройства. Увеличение быстродействияобеспечивается за счет того, что дляодного рекуррентного шага требуютсядва тактовых импульса. Число рекуррентных шагов определяется длинойцепочки перемножаемых матриц. Зил.(с,гдето, 1=1, и,произведение Б может с( на основании рекуррентн перемещения матриц По вначале вычисляют элем РИЦЫ Эп АП ( АчА г(1быть голучеоОй ПРОЕДУРЬГ "фо р и.(.ц е1ент а . мап -Ч 1а с 3 д" чс 1. 1полагая зовано для вычисления прои ,:,;сияцепочки матриц прсиэво ьцой л я,возведения матрицы в с. еп ь.Цель изобретения - увели;ецибыстродействия устройства,На Фиг, 1 представлена струк кур-.ная схема устройстцд; цд фи:,схема вычислите:ьно о блока перпогостолбца матриы вы ислительных бпков; на фиг, 3 - схема в.чилитс.лп -ного блока 1-го столбца 1-й (1=2и 1=1, , гп) матрицы вь(слитель -ньгх блоков.Устройство содержит такговыйвход 1 распределитель 2 им.,у.пьсовблок 3 ввода, вычислительны б:оки4 . (3 = 1 гп) матрицы, впхды 5,устройства.Вычислительный бпок 4, содержтинформационные входы 6 первой группы, информационные входы 7, второйгруппы управляющий вход Я, комму;дтор 9, элементы ИЛИ 10умцожитг,ли 11 , регистры 12, су.дто 5 1 5,выходы 14, группы и вь:ход 15Вычислительный блок 4;5 содержиинформационные входы б с. первойгруппы, информац,:оццые входьвторой группы, умнохители 15 .;.умматор 13 и выход 5.Работу устройстваможно;сяснитьна примере вычисления произведенияН = 2 матриц213:ычиг:яот ломецтьматрицы111 иПовторяя рекуррецтцую процедуруг п(1цд и - м пд(ге цдхо,(;,як сс менты с(па е.51 локи 4 (р = 2, и) содержат1 (го:ько умножители 11 и сумматор 13. :"х оягцяется тем, что при вычислец 51; элементов результирующей матрицы 13 по форму:е (4) в соответствующих спгдемых с 1 -х элементов первые1(дцд сом ожитсля совпадают, Например, :р И=3, гп=2 элемец гы Н и д, имеют вид г д 3(с ко о(съ (,(г, жаюсп;яГ и (пп,.5 ервые вс сомцокителя в соогвет -" "эуощи х снааемых 5, -х элементовцьчисляктся в блоках 4 и передаются11в блоки (, гл вычисления элементовр е 3.,( ц ь т;.5 к(ющ е й и а т р и цы,Утрс(йствс 5 або:дет следующимэбэдэом.Рдсгредеггтепь 2 импульсов и ре -гистрь( 2 устагавизаются в начальноесостояние. В бок 3 вводятся элеменгь: перемцожаемых матриц. На вход 1по,дется первый тактовый сигнал,по которому с .ерво о вьгхода распреде.яителя импульсов поступает импульсцд входы синхронизации блоков 3 и 4.блока 3 ца ицформдциснцые входы 7бсска 4 пос:тупа:от ца элементы с 11с: . ( с(Ч дд, ".д и(ро эмагиогныепцх ды б - . с мент. Нд выходах умнож:,те.ей 11 форПп (и1343211 10 15 30 соответствующие регистры 2 блоков4 и передаются в блоки 4,По второму тактовому сигналу сблока 3 поступают на информационныевходы 6 блока 4 элементы а "14И л+а , , а , ,которые через комГо 1,мутатор 9 подаются на первые входысоответствующих умножителей 11, навторые входы которых через соответствующие элементы ИЛИ 10 подаютсясформированные по первому тактовомуимпульсу сомножители. В результатена выходах умножителей 11 формируются сомножители аоа П Па1, а , которые суммируются на сумматоре 13, на выходе которого формируются значения д , записываемые3 20 в блок 3.На следующем шаге устройство работает аналогично. В блоках 4 формируются сомножители а Й аин и+2а Йаи вычисляются зна 1 пчения Й ,. На последнем шаге получают искомое произведение П т,е. на выходах устройства 5; фор 2 п 1 мируются значения элементов Й .,1 результирующей матрицы. Формула из обре те ния35 Устройство для операций над матрицами, содержащее блок ввода, вход элементов исходных матриц устройства подключен к первому информационному входу блока ввода, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия, оно содержит матрицу размером ш х ш вычисли 45 тельных блоков, где ш - порядок обрабатываемой матрицы, и распределитель импульсов, причем тактовыйвход устройства подключен к синхровходу распределителя импульсов, вы 50 ходы с первого по ш-й распределителя импульсов подключены соответственно к входам синхронизации вычислительных блоков с первой по ш-ную строк первого столбца матрицы, ш+ 1-й вы 55 ход распределителя импульсов подключен к входу синхронизации блока ввода, выходы с первого по ш-й первой группы блока ввода подключены соответственно к информационным входамс первого по ш-й первых групп всехвычислительных блоков матрицы вычислительных блоков, выходы с первого по ш-й второй группы блока вводаподключены соответственно к информационным входам с первого по ш-йвторых вычислительных блоков первого столбца матрицы вычислительныхблоков, выходы с первого по пР -йгруппы вычислительного блока 1-йстроки (=1, , ш) первого столбцаматрицы вычислительных блоков подключены к информационным входам соответственно с первого по пР -й второй группы вычислительных блоков-й строки с второго по ш-й столбцовматрицы вычислительных блоков, выходы вычислительных блоков матрицыподключены соответственно к информационным выходам с первого по пР -йустройства и соответственно к информационным входам с второго по пР +1-йблока ввода, при этом каждый. вычислительный блок первого столбца матрицывычислительных блоков содержит коммутатор, ш элементов ИЛИ, ш умножителей, ш регистров и сумматор,причем в каждом вычислительномблоке первого столбца матрицы вычислительных блоков 3-й информационный вход (3=1, , пР ) первой группы вычислительного блока первогостолбца матрицы вычислительныхблоков подключен к первому входу3-го элемента ИЛИ, выход которогоподключен к первому информационномувходу 3-го умножителя, выход которого подключен к информационному входу 3-го регистра, выход которогоподключен к второму входу 3-го элемента ИЛИ, к 3-му информационномувходу сумматора и к 1-му выходу вычислительного блока первого столбцаматрицы вычислительных блоков, 1-йинформационный вход второй группывычислительного блока первого столбца матрицы вычислительных блоков подключен к -му информационному входукоммутатора, 3-й выход которого подключен к второму информационномувходу 3-го умножителя, вход синхронизации вычислительного блока первого столбца матрицы вычислительныхблоков подключен к управляющему входу коммутатора и по входам чтения-записи регистров с первого по пР-йвыход вычислительного блока первогостолбца матрицы вы ислитель ых ло"ков подключен к инфсзрмацион ому входсумматора, при этод каждьй ;ьчислительный блок г-й строки 1 - г столбца(1 = 2, , гп) матрицы ввислите:, -ных блоков содержит пР умножителейи сумматор, при этом в каждом вчислительном блоке 1-и строки 1-гостолбца матрицы вычислительных бло ков 1-тые информационные входы пер овГ,р ну;иигс 1 ьнэО блока -и строки 3-го столбца матрицы вычиг 1 ите 1 е н 1)х блс)кон Одключены соотвстствснно к первому и второму информационным входам 1 - го умножитегя, выход которогс оцк.ючен к -Му формационноу входу сумматора, в ход которого подключен к выходу вычис - лительного блока-й строки 1 - го столб - ца матр,ы вычислительных блоков,1345211 Составитель В. СмирновРедактор И. Касарда Техред Л.Сердюкова Корректор И.Муска Заказ 4922/48 Тираж 670 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5