Цифровой интегратор

Союз СоветскихСоциалистическихРеспубики ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 928351(23) Приоритет Опубликовано 15.05,82, Бюллетень 18 Дата опубликования описания 15.05,82де делам нзобретеннй н открытий(71) Заявитель Институт электоодинамики АН Украинской ССР(54 ) ЦИФРОВОЙ ИНТЕГРАТОР Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении специализированных вычислительных машин для решения обыкновенных дифференциальных уравнений.Известны устройства, осуществляющие операцию интегрирования в приращениях, содержащие, как правило, блоки для хранения значений подын- тегральной функции, хранения полученной суммы и позволяющие прибавлять или вычитать из, полученной. суммы новое значение функции 11 и 21Методологическим недостатком данного класса интегрирующих устройств является определение интеграла в приращениях, что требует для осу" ществления одного шага вычисления двух этапов, Кроме того, они имеют недостаточную точность вычислений, . так как в них реализуется интегрирование по методам прямоугольников и трапеций. В предлагаемом изобретении интегрирование по методам прямоугольников и трапеций реализуется при ис"пользовании интерполяционных поли"номов нулевой и первой степени,т.епри осуществлении интегрирования заведомо с самой низкой точностью.Наиболее близким по принципу дей"ствия и технической сущности к пред Олагаемому.является устройство для интегрирования, состоящее из блокасуммирования и блока умножения значений функции на коэффициенты матриц, входы первых групп которых 15соединены соответственно с информационными входами устройства, блокаумножения значений интегральной функции в точках на табличные коэффициенты, входы которого соединены соответственно с входами задания интерполяционных коэффициентов, зада"ния предшествующих значений интегрируемой функции и входом заданиявеличины шага интегрирования уст928351 5 10 15 50 ройства, а выходы подключены соответственно к входам второй группы блока суммирования, выходы которого являются выходами устройства, входы третьей группы блока суммирования соединены соответственно с выходами блока умножения значений функции на коэффициенты матриц, входы второй группы которого подключены соответственно к входам коэффициентов уст" . ройства, вход начальных значений интеграла и вход задания величины шага интегрирования устройства подключены к соответствующим входам блока суммирования Щ .Недостатком данного устройства . является значительный рост аппаратурч ных затрат с ростом интервала интегрирования, так как на один шаг интегрирования в среднем используют" ся три умножителя и сумматор.Цель изобретения.- снижение аппаратурных затрат без ограничения на интервал интегрирования. Поставленная цель достигается тем, цто в устройство содержащее ге- . нератор импульсов, блок суммирования и блок умножителей первая группа входов которого соединена соответственно с первой группой блока сумми; рования, введены блок накапливанияпромежуточных значений интеграла, блок регистров текущих значений интегрируемой функции, тробирующая группа элементов И, два элемента И, причем каждая 1-ая группа выходов регистров текущих значений интегрируемой функции подклоцена к +1-ой группе входов блока умножителей, а последняя группа выходов подключена к первой группе входов блока накап" ливания промежуточных значений интеграладругой вход которого подключен к входу задания начального значения интеграла интегратора, а выходы - к второй группе входов блока суммирования, выходы которого подключены к первым входам стробирующих элементов И, выходы которых являются выходами устройства, вторая группа входов блока умножителей подключена ко входам первого. элемента И, выход которого подключен к вторым входам стробирующих элементов И, первому входу второго элемента И, выход которого соединен со сдвигающим входом блока регистров текущих значений интегрируемой функции, а фвторой вход второго элемента И подключен к выходу генератора импульсов,информационные входы устройства соединены с входами блока регистровтекущих значений интегрируемой функции.Кроме того, блок накапливанияпромежуточных значений интеграла содержит сумматор и регистр, причемвходы первой группы входов сумматора подключены к группе входов блока,входы второй группы. - к выходам регистра, входы которого подключены ксоответствующим выходам сумматора,вход начального значения которогоподключен к входу начального значения блока, а выходы " к выходамблока,На чертеже представлена, схема интегратора для случая кубической интерполяции.Интегратор содержит блок 1 суммирования, блок 2 умножителей, блок 3 накапливания промежуточных значений интеграла, блок 4 регистров те" кущих значений интегрируемой функции, стробирующую группу элементов 5 И, генератор 6 импульсов, элементы Й 7 и 8, входы 9-9 п устройства, выходы 101-101. устройства, вход 11 задания нацальных значений интеграЪа, входы 121-12 задания интерполяционных коэффициентов, умножители 13-15, сумматор 16, регистры 17,18-18 п, элементы И 19-19 п.Блок 1 представляет собой п-входо.вой комбинационный сумматор, способный осуществлять алгебраическоесуммирование.40Блок 2 содержит умножители 1315 для образования произведений текущих значений входной функции наинтерполяционные коэффиценты. Числотаких умножителей всегда равно сте" 45пени применяемого в интеграторе интерполяционногб полинома и, значит, зависит от желаемой точностиполучения результата интегрирования. 8 ходы каждого 1-го умножителя образуют 1+1"ую группу входов блока 2.Блок 3 состоит иэ регистра 17 и и-входоаого комбинационного сумматора 16, выход которого является выходом блока 3, подается на входблока 1 суммирования и на вход регистра 17, так что на каждом шагеинтегрирования на вход сумматора 16928351 7вертого шага разбиения), появляются коэффиценты равные 1, так что скалярные произведения образовывать не надо, и входной сигнал поступает в блок накапливания промежуточных эначе.5 ний интеграла. Цифровой интегратор работает следующим образом.10 В зависимости от необходимой точности выбирают удовлетворяющую степень интерполяционного полинома К.Предварительно рассчитанные по Формулам значения коэ 49 ицентов задаютчерез входы 12 -13 ь в, блок 2 умножителей, на вход 11 - начальное зна,чение интеграла. На входы 9 -9последовательно подаются значения интегрируемой Функции в каждой точкеразбиения интервала интегрирования(в зависимости от необходимой точности выбирают число разрядов и икаждое из этих значений входнойфункции представляет собой. и-разрядное слово, на выходах 10, -10получают с каждым тактом значенияинтеграла на данном шаге,Следует отметить, что по сравнению с известным интегратором опу- Зфщен блок умножения значений интегральных функций на табличные коэффициенты с целью упрощения интегратора. Это сказывается на меньшейточности получаемого значения интеграла на первых шагах, которая наследующих шагах компенсируется, Принеобходимости блок умножения значений интегральной функции на табличные коэффициенты может быть без из оменения включен в предлагаемый интеграторПредлагаемый цифровой интегратор в отличие от известного интегратора выгодно отличается значительным снижением аппаратурных затрат без существенного ограничения на интервал интегрирования, уступая ему в быстродействии. Нужно отметить, что круг50 задач, в которых заранее известны значения интегрируемой функции 1 на всем интервале интегрирования ограничен. Чаще значения интегрируемой функции последовательно поступают в1 55 процессе измерения, в этом случае быстродействие предлагаемого цифрового интегратора не уступает известному. формула изобретенияЦифровой интегратор, содержащий генератор импульсов, блок суммирования и блок умножителей, первая группа входов которого подключена к входам задания интерполяционных коэффициентов интегратора, а первая группа выходов соединена соответственно с первой группой входов блока суммирования, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения аппаратурных затрат без ограничения на интервал интегрирования, в него введены стробирующая группа элементов И, блок накапливания промежуточных значений интеграла, два элемента И и блок регистров текущих значений интегрируемой функции, каждая 1-ая группа выходов которого подключена к Ч 1-ой группе входов блока умножителей, а последняя группа выходов - к первой группе входов блока накапливания промежуточных значений интеграла, вход начального значения которого подключен к входу задания начального значения интеграла интегратора,а выходы - к второй группе входов блока суммирования, выходы которого подключены к первым входам стробирующих элементов И, выходы которых являются выходами устройства, вторая группа выходов блока умножителей подключена к входам первого элемента И, выход которого подключен к вторым входам стробируоцих элементов И группы и первому входу второго элемента И, выход которого соединен со сдвигающим входом блока регистров текущих значений интегрируемой функции, а второй вход второго элемента И подключен к выходу генератора импульсов, причем информационные входы интегратора соединены с входами блока регистров текущих значений интегрируемой функции,. 2. Интегратор по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что блок накапливания промежуточных значений интеграла содержит сумматор и регистр,причем входы первой группы входовсумматора подключены к группе входовблока, входы второй группы - к выходам регистра, входи которого подключены к соответствующим выходам сумматора, вход начального значениякоторого подключен к входу начального значения блока, а выходы - к выходам блока,928351 авитель А,Че ед А, Бабине С.Шекмар Те едактор И.Касарда ре 1/61 Тираж 732Подп ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, К, Раушская наб., д.4/5ое каэ ПП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 ил Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРИ 640331, кл. 6 06,3 1/02, 1978. 10 2, Авторское свидетельство СССР И 636639, кл. С 061/02, 1978. 3. Авторское свидетельство СССР по заявке 11 272061, кл. 6 06 Х 1/02,02,02. 79 (прототип ).