Устройство для решения краевых задач с подвижной границей

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1898453до делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Московский ордена Трудового Красного Знамени.=. горный институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ КРАЕВЫХ ЗАДАЧ С ПОДВИИНОЙ ГРАНИЦЕЙИзобретение относится к вычислительной технике и может быть применено для решения краевых задач с подвижной границей.Известно электромоделирующее уст-. ройство для решения краевых задач с подвижной границей раздела фаз, содержащее блок модели сетки, блоки начальных и граничных условий 13 .Недостатком известного устройства10 является. то, что общая площадь и конфигурация сетки остаются неизменными, хотя граница раздела фаз ивменяется в процессе решения задачи.Наиболее близким по технической сущности к изложенному является устройство, содержащее блок КС, блоки сравнения, блок задания граничных условий, блок задания начальных условий 21.Недостатком данного устройства является то, что в нем можно лишь изменять параметры В и С в зависимости от положения движущейся границы которое определяется потенциалами в узловых точках сетки, но нельзя изменять площадь и конфигурацию работающей части ВС-сетки.Цель изобретения - расширение класса решаемых задач за счет обеспечения возможности реконфигурации КС-сетки.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для решения краевых задач с подвижной границей, содержащее блок задания начальных условий, выход которого соединен с первым входом ВС-сетки второй вход которой подключен к выходу блока задания граничных, условий дополнительно введены первый и второй коммутаторы регистр, демультиплексор, первый и второй блоки памяти, арифметический блок, блок микропрограммного управления, блок управления, генератор тактовых импульсов, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к первым входам блока управле 3 898 Мния .и блока микропрограммного управ"ления, второй вход блока управлениясоединен с первыми входами первогоблока памяти и арифметицеского блока и подключен к первому выходу блока микропрограммного управления,второй выход которого соединен совходом второго блока памяти, выходкоторого подключен ко второму входу блока микропрограммного управления, третий вход которого соединенсо вторым входом первого блока памя-,ти и подключен к первому выходу бло"ка управления, второй выход которо,го соединен со входом блока заданияграничных условий, третий выход бло"ка управления подключен ко входублока задания нацальных условий, четвертый выход блока управления подключен к первому входу первого коммутатора, второй вход. которого соединен с выходом ВС-сетки, выход первого коммутатора подключен к третьему входу первого блока памяти, четвертый вход первого блока памятисоединен с пятым выходом блока управления, выход первого блока памятиподключен ко второму входу арифмети"чесого блока, первый выход которогосоединен со входом демультиплексора,выходы которого подключены ко входам регистра, выходы которого соединены со входами второго коммутатора,выходы которого подклюцены к группе входов В 0-сетки, второй выход .арифметического блока соединен счетвертым входом блока микропрограммного управления.Блок управления содержит блокпамяти, клюц, первый и второй счетчики, блок сравнения, причем выходключа соединен со входом блока па"мяти, первый выход которого соединенсо входом первого счетчика, выходы;входов блока сравнения, вторая груп- ффпа входов которого подключена кгруппе выходов второго счетчика,вход которого соединен с первым вхо"дом ключа и является первым входомблока управления, второй вход ключа является вторым входам блокауправления, первый выход блока памяти,первый и второй выходы второго счетчика, выход блока сравнения и второйвыход блока памяти являются сост- иветственно первым, вторым, третьим,четвертым и пятым выходами блокауправления. На фиг. 1 представлена схемапредлагаемого устройства, на фиг.2 схема блока управления, на фиг.3 алгоритм работы блока микропрограммного управления,Устройство содержит РС-сетку 1,коммутатор 2, резисторы ВС-сетки 3,узловые точки ВС-сетки 4, генератор тактовых импульсов 5, коммутатор 6, блок памяти 7, микропроцессор 8, содержащий, арифметическийблок 9, блок памяти 10; блок микропрограммного управления 11, блокуправления 12, блок задания начальных условий 13, блок задания граничных условий 14, демультиплексор 15, регистр 16. Блок управлениясодержит счетчик 17, ключ 18, блокмпамяти 19, счетчик 20, блок сравнения 21.Устройство работает следующимобразом. В начале работы на ВС-сетке 1 согласно расчету производится набор величин резисторов 3 .в ветвях сетки между узловыми точками 4, блок микропроцессорного комплекта (БМК)8 снабжается блоком памяти 10 с программой для решения данной крнкретной задачи, а в блок памяти 19 записывается порядок замера узловых потенциалов, причем начало записи фиксируется специальной меткой (счетчик 20 фиксирует каждый круг, (цикл), пройденный этой .меткой). Подготовительная часть на этом заканчивается и устройство переводится на режим работы.В начале работы устройства все блоки находятся в исходном положении, В блоке памяти 19 считывается метка начала записи, соответствующий сигнал поступает на вход счетчика 20, где зафиксируется число один (начинается первый оборот в циркуляции информации, записанной в памяти 19), и по командной магистрали в блок микропрограммного управления (БМУ)11. БМУ выбирает из блока памяти 1 О соответствующую микрокоманду и направляет ее на управляющий вход ключа 18 в блоке управления 12. Ключ 18 открывается и пропускает один импульс с выхода генератора тактов 5 на вход блока памяти 19 (после чего ключ 18 закроется снова), В результате информация, записанная в блоке памяти 19, сдвигается на один шаг и первый адрес узловой точки с вы89хода блока памяти 19 поступает на адресный вход коммутатора узловых потенциалов б и, кроме того, записывается в блок памяти 7. Показания счетчика 20 сравниваются на схеме блока сравнения 21 с показаниями той части счетчика 17, где отсчитывается время 1, (Разрядность счетчика 20 соответствует разрядности счетчика 17 для отсчета времени), Поэтому, когда на счетчике 17 в этой части его зафиксировано число один, из схемы. сравнения 21 в коммутатор узловых потенциалов б на временной вход поступает сигнал, разрешающий замер потенциала в узловой точке, адрес которой указан блоком памяти 19. Результат замера записывается в блок памяти 7 рядом с ранее записанным адресом. Сигнал о том, что соответствующая запись произведена, по командной магистрали поступает в БИУ 11, а из БИУ по шине служебных сигналов на управляющий вход ключа 18 поступает открывающий импульс. Ключ 18 открывается и пропускает еще один тактовый импульс на управляющий вход блока памяти 19Информация, записанная в блоке памяти 19, сдвигается еще на один шаг. В результате в коммутатор б и блок памяти 7 поступает адрес следующей узловой точки, Замер потенциала по этому новому адресу производится опять в тот же самый момент времени один рабочего цикла , Так продолжается до тех пор, пока не будут замерены потенциалы по всем адресам, записанным в блоке памяти 19, в момент времени один. Затем БИУ 11 по шине служебных сигналов дает соответствующие команды в блок памяти 7 и в арифметический блок 9, Арифметический блок 9 по программе, записанной в блоке памяти 10 и поступаю" щей в блок 9 через БИУ 11 в виде микрокоманд, используя данные, записанные в блоке памяти 7, вычисляет новое положение границы (на момент времени один)и определяет тем самым ветви сетки 1, подлежащие отключению, С адресного выхода арифметического блока 9 результаты вычислений поступают на демультиплексор 15, который распределяет поступившие команды между входами регистра 1 б. В соответствии с кодом регистра 16 коммутатор 2 производит отключение соответствующих резисторов ВС-сетки 1. 8453бТак,как часть резисторов 3 окажетсяотключенной, в блоке сетки измеряет"ся распределение потенциалов междуузловыми точками 4. Поэтому весь з процесс замера узловых потенциаловначинается сначалаПосле того как арифметическийблок 9 произведет все расчеты (намомент времени один) и выдаст все ф полученные результаты, в БИУ 11 изблока 9 поступает соответствующийсигнал и БИУ 11 вновь открываетключ 18. Но к этому моменту на счетчике 20 зафиксировано число 2, так 1 как начинается второй круг (цикл)1движения информации в блоке памяти 19.Поэтому все замеры по адресам, поступающим в коммутатор б, производятся в момент времени для периода .20 После того как будет произведен замерпотенциалов по всем адресам, записанным в блоке памяти 19 на момент времени два, блок 9 определяет новоеположение границы на момент времени 2 два и определяет новце ветви сетки,подлежащие отключению.Этот процесс продолжается до техпор, пока не наступит некоторое рав-.новесие, т.е, граница перестанет зо двигаться и задача будет решена Следует отметить, что рабочий циклсостоит из и временных интервалов(моментов времени 1,2, ,и), В каждыйиз этих моментов времени производитсязамер узловых потенциалов и расчетположения границы. В зависимости отзадачи решение достигается за времяменьшее, чем и, либо за большее вре-,мя. Если к тому времени, когда будутпроизведены все замеры и расчеты вкаждый из и отрезков времени цикла.Т, решение задачи не будет окончено, то счетчик 20 сбросится и начнетсчитать сначала.Предложенное устройство позволя"ет решать краевые задачи с подвижной границей.Формула изобретения1. Устройство для решения краевых задач с подвижной границей, содержащее блок задания начальных условий, выход которого,.соединен с первым входом КС-сетки, второй вход которого подключен к выходу блока задания граничных условий, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач за счетобеспечения возможности реконфигура.ции КС-сетки, в устройство дополнительно введены первый и второй коммутаторы регистр, демультиплексор,первый и второй блоки памяти, ариф 1 ,метический блок, блок микропрограммного управления, блок управления,генератор тактовых импульсов, причемвыход генератора тактовых импульсов 39подключен к первым входам блокауправления и блока микропрограммного управления, второй вход блокауправления соединен, с первыми входа.ми первого блока памяти и арифметического блока и подклюцен к первомувыходу блока микропрограммного управления, второй выход которого соединен со входом второго блока памяти,выход которого подключен ко второму рвходу блока микропрограммного управления, третий вход которого соединенсо вторым входом первого блока памяти и подключен к первому выходублока управления, второй выход кото дрого соединен со входом блока задания граничных условий, третий выходблока управления подключен ко входублока задания начальных условий, четвертый выход блока управления подключен к первому входу первого коммутатора, второй вход которого соединенс выходом КС-сетки, выход первогокоммутатора подключен к третьемувходу первого блока памяти, четвертыйвход первого блока памяти соединенс пятым выходом блока управления, выход первого блока памяти подключенко второму входу арифметического блока, первый выход которого соединенсо входом демультиплексора, выходыкоторого подключены ко входам регистра, выходы которого соединены совходами второго коммутатора, выходыкоторого подключены к группе входовВС-сетки, второй выход арифметического блока соединен с четвертым входомблока микропрограммного управления,2, Устройство по п,1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок .управления содержит блок памяти, ключ,первый и второй счетчики, блок сравнюния причем выход ключа соединен совходом блока памяти, первый выходкоторого соединен со входом первогосчетчика, выходы которого подключенык первой группе входов блока сравнения, вторая группа входов которогоподключена к группе выходов второгосчетчика, вход которого соединен спервым входом ключа и является первым входом блока управления, второйвход ключа является вторым входомблока управления, первый выход блокапамяти, первый и второй выходы второго счетчика, выход блока, сравненияи второй выход блока памяти являютсясоответственно первым вторым, третьим, четвертым и пятым выходами,блока управления.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свитедельство СССРР 184472, кл. С.06 0 7/46, 1966.2, Авторское свидетельство СССРР 174856, кл. С 06 С 746, 1965898453 Составитель А.Колчинедактор В.Бобков Техред И,. Надь Корректор Л.Шень Зака пиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная,1952/6ВНИ 113 сударс и иэоб осква,аж нн ен 731 Подписноего комитета СССРй и открытийРаушская наб.,д. 4/5