RU2037197C1 - Device for solving systems of linear algebraic equations - Google Patents

Device for solving systems of linear algebraic equations Download PDF

Info

Publication number
RU2037197C1
RU2037197C1 SU4828494A RU2037197C1 RU 2037197 C1 RU2037197 C1 RU 2037197C1 SU 4828494 A SU4828494 A SU 4828494A RU 2037197 C1 RU2037197 C1 RU 2037197C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
computing module
inputs
elements
gates
shift registers
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.П. Якуш
В.В. Косьянчук
Н.А. Лиходед
П.И. Соболевский
Original Assignee
Якуш Виктор Павлович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Якуш Виктор Павлович filed Critical Якуш Виктор Павлович
Priority to SU4828494 priority Critical patent/RU2037197C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2037197C1 publication Critical patent/RU2037197C1/en

Links

Landscapes

  • Complex Calculations (AREA)

Abstract

FIELD: computer engineering. SUBSTANCE: device has l computing units, P parallel registers, where to P = (n+1)*(n+m) - l*(n+3) and m is number of columns in right-hand part of the system of linear algebraic equations. In addition device has two shift registers having P-bit length, unit of OR gates and two OR gates. Each computing unit has three registers, gate for n-pulse delay, two flip-flops, two groups of flip-flops, multiplier, unit for computing inverse fraction value, subtracter, nine groups of AND gates, four groups of OR gates, five AND gates and two NOT gates. Proposed device solves system having n algebraic equations by means of fixed number of L computing units when l<n. EFFECT: decreased hardware. 2 dwg

Description

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в высокопроизводительных специализированных вычислительных машинах и устройствах обработки сигналов для решения систем линейных алгебраических уравнений. The invention relates to computer technology and can be used in high-performance specialized computers and signal processing devices for solving systems of linear algebraic equations.

Цель изобретения сокращение аппаратурных затрат. The purpose of the invention is the reduction of hardware costs.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для решения систем линейных алгебраических уравнений; на фиг. 2 функциональная схема вычислительного модуля. In FIG. 1 shows a block diagram of a device for solving systems of linear algebraic equations; in FIG. 2 functional diagram of the computing module.

Устройство для решения систем линейных алгебраических уравнений (фиг. 1) содержит информационный вход 1, первый 2 и второй 3 входы режима, синхровход 4, вычислительные модули 5i (i

Figure 00000001
), узел сдвигающих регистров 6i (i
Figure 00000002
), первый 7 и второй 8 сдвигающие регистры, блок 9 элементов ИЛИ, первый 10 и второй 11 элементы ИЛИ, информационный выход 12.A device for solving systems of linear algebraic equations (Fig. 1) contains information input 1, first 2 and second 3 mode inputs, sync input 4, computing modules 5 i (i
Figure 00000001
), the node of the shift registers 6 i (i
Figure 00000002
), the first 7 and second 8 shift registers, block 9 elements OR, the first 10 and second 11 elements OR, information output 12.

Вычислительный модуль 5 (фиг. 2) содержит информационный вход 13, первый 14 и второй 15 входы режима, синхровход 16, первый 17, второй 18 и третий 19 регистры, узел 20 задержки на n тактов, регистры 21i (i

Figure 00000003
), узел 22 вычисления обратной величины числа, умножитель 23, вычитатель 24, первый 25 и второй 26 триггеры, первый 27 и второй 28 блоки триггеров, триггеры 29i первого блока (i
Figure 00000004
), триггеры 30iвторого блока (i
Figure 00000005
), блоки 31-39 элементов И, блоки 40-43 элементов ИЛИ, элементы И 44-48, элементы НЕ 49, 50, первый 51, второй 52 и третий 53 выходы.Computing module 5 (Fig. 2) contains information input 13, first 14 and second 15 mode inputs, clock input 16, first 17, second 18 and third 19 registers, delay node 20 for n clock cycles, registers 21 i (i
Figure 00000003
), node 22 for calculating the reciprocal of the number, multiplier 23, subtractor 24, first 25 and second 26 triggers, first 27 and second 28 trigger blocks, triggers 29 i of the first block (i
Figure 00000004
), triggers 30 i of the second block (i
Figure 00000005
), blocks 31-39 of AND elements, blocks 40-43 of OR elements, AND 44-48 elements, elements NOT 49, 50, first 51, second 52 and third 53 outputs.

В основу работы устройства положен метод Гаусса-Жордана для решения СЛАУ, который представляется следующими рекурpентными соотношениями:
a (o ij ) aij, i

Figure 00000006
, j
Figure 00000007

k
Figure 00000008

a (k kk )= a (k kk -1)
a (k kj )= a (k kj -1)/a (k kk ), j
Figure 00000009

a (k ik )= a (k ik -1), i
Figure 00000010

a (k ij )= a (k ij -1)- a (k ik )· a (k kj ) , i
Figure 00000011
, j
Figure 00000012

a (k) n+k ,j= a (k kj ), j
Figure 00000013

xij= a (n) n+i ,n+j, i
Figure 00000014
, j
Figure 00000015

При описании работы устройства в обозначении а(k) индекс k в скобках указывает номер рекуррентного шага.The device is based on the Gauss-Jordan method for solving SLAE, which is represented by the following recurrence relations:
a (o ij ) a ij , i
Figure 00000006
, j
Figure 00000007

k
Figure 00000008

a (k kk ) = a (k kk -1)
a (k kj ) = a (k kj -1) / a (k kk ) , j
Figure 00000009

a (k ik ) = a (k ik -1) , i
Figure 00000010

a (k ij ) = a (k ij -1) - a (k ik ) · A (k kj ) , i
Figure 00000011
, j
Figure 00000012

a (k) n + k , j = a (k kj ) , j
Figure 00000013

x ij = a (n) n + i , n + j , i
Figure 00000014
, j
Figure 00000015

When describing the operation of the device in the notation a (k), the index k in parentheses indicates the number of the recurrence step.

Вычислительный модуль 5 выполняет следующие функции:
Uj+n+3 αj;
Vj+n+3 βj, где αj βj значения на первом 14 и втором 15 входах режима вычислительного модуля на j-м такте;
Uj, Vj значения на втором 52 и третьем 53 выходах вычислительного модуля на j-м такте.
Computing module 5 performs the following functions:
U j + n + 3 α j ;
V j + n + 3 β j , where α j β j are the values on the first 14 and second 15 inputs of the computing module mode on the j-th clock;
U j , V j values on the second 52 and third 53 outputs of the computing module on the j-th clock.

Wj+1

Figure 00000016
Figure 00000017
Figure 00000018
Figure 00000019
Figure 00000020
где аj значение на информационном входе вычислительного модуля на j-м такте;
bj aj/aj-m(n+1) при ( αj βj ) (1,0)
cj aj при ( αj βj ) (1,1),
р, m некоторые числа, определяемые алгоритмом;
Wj значение на первом выходе 51 вычислительного модуля на j-м такте.W j + 1
Figure 00000016
Figure 00000017
Figure 00000018
Figure 00000019
Figure 00000020
where a j is the value at the information input of the computing module on the j-th clock;
bj a j / a jm (n + 1) at (α j β j ) (1,0)
c j a j for (α j β j ) (1,1),
p, m are some numbers determined by the algorithm;
W j value at the first output 51 of the computing module on the j-th clock.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

На вход 1 подаются элементы аij (i

Figure 00000021
, j
Figure 00000022
) в моменты времени
t
Figure 00000023
= i + (n+1)j n-2.At input 1, elements a ij (i
Figure 00000021
, j
Figure 00000022
) at times
t
Figure 00000023
= i + (n + 1) j n-2.

Управляющие сигналы ( α β ) подаются на входы 2 и 3 режима следующим образом: начиная с нулевого момента времени, они подаются последовательно n+1 раз ( α β ) (1,1), затем последовательно в порядке перечисления подается группа из n+1 управляющих сигналов ( α β ) (1,0), (0,0),(0,0), (0,1), которая повторяется еще n+m-2 раз. The control signals (α β) are fed to the inputs 2 and 3 of the mode as follows: starting from the zero point in time, they are fed sequentially n + 1 times (α β) (1,1), then a group of n + 1 is sent sequentially in the order of listing control signals (α β) (1,0), (0,0), (0,0), (0,1), which is repeated n + m-2 times.

Результаты вычислений xij(i

Figure 00000024
, j
Figure 00000025
) для случая n/l целое число формируются на выходе 12 устройства в моменты времени
t
Figure 00000026
= (n/l-1)(n+1)(n+m) + (l-1)(n+3) + i + (n+1)j + 1.The calculation results x ij (i
Figure 00000024
, j
Figure 00000025
) for the case n / l, an integer is formed at the output of the device 12 at time instants
t
Figure 00000026
= (n / l-1) (n + 1) (n + m) + (l-1) (n + 3) + i + (n + 1) j + 1.

Если n/l нецелое число, то следует рассматривать систему уравнений вида

Figure 00000027
Figure 00000028
, где
Figure 00000029
,
Figure 00000030
и
Figure 00000031
и матрицы размеров соответственно n' x n', n' x m и n' x m, а n' наименьшее целое из всех чисел, кратных l и больших n, причем матрица
Figure 00000032
получена добавлением к A2(n'-n) нулевых строк, а матрица
Figure 00000033
добавлением к A1(n'-n) новых строк и столбцов, все элементы которых равны нулю, за исключением лежащих на диагонали, равных единице. При таком расширении первые n строк матрицы
Figure 00000034
определяют решение Х, а остальные строки нулевые.If n / l is an integer, then we should consider a system of equations of the form
Figure 00000027
Figure 00000028
where
Figure 00000029
,
Figure 00000030
and
Figure 00000031
and size matrices, respectively, n 'x n', n 'xm and n' xm, and n 'is the smallest integer of all numbers that are multiples of l and large n, and the matrix
Figure 00000032
obtained by adding zero rows to A 2 (n'-n), and the matrix
Figure 00000033
adding to A 1 (n'-n) new rows and columns, all elements of which are equal to zero, with the exception of those lying on the diagonal, equal to one. With this extension, the first n rows of the matrix
Figure 00000034
determine the solution X, and the remaining lines are zero.

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ СИСТЕМ ЛИНЕЙНЫХ АЛГЕБРАИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ, содержащее l вычислительных модулей, где l целое число, l < n, n порядок системы линейных алгебраических уравнений, причем первый выход i-го вычислительного модуля, где i 1, l 1, подключен к информационному входу (i + 1)-го вычислительного модуля, первый выход l-го вычислительного модуля подключен к выходу результата устройства, второй и третий выходы i-го вычислительного модуля подключены соответственно к первому и второму входам режима (i + 1)-го вычислительного модуля, синхровход устройства подключен к синхровходам всех вычислительных модулей, отличающееся тем, что, с целью сокращения аппаратурных затрат, оно содержит узел сдвигающих регистров, первый и второй сдвигающие регистры, блок элементов ИЛИ, первый и второй элементы ИЛИ, причем первый информационный вход устройства подключен к первому входу блока элементов ИЛИ, выход которого подключен к информационному входу первого вычислительного модуля, информационный выход l-го вычислительного модуля подключен к информационному входу узла сдвигающих регистров, выход переноса которого подключен к второму входу блока элементов ИЛИ, первый и второй входы режима устройства подключены соответственно к первым входам первого и второго элементов ИЛИ, выходы которых подключены к первому и второму входам режима первого вычислительного модуля, второй и третий выходы l-го вычислительного модуля подключены соответственно к информационным входам первого и второго сдвигающих регистров, выходы которых подключены соответственно к вторым входам первого и второго элементов ИЛИ, синхровход устройства подключен к входам сдвига всех сдвигающих регистров и узла сдвигающих регистров. DEVICE FOR SOLVING SYSTEMS OF LINEAR ALGEBRAIC EQUATIONS, containing l computational modules, where l is an integer, l <n, n is the order of a system of linear algebraic equations, and the first output of the ith computational module, where i 1, l 1, is connected to the information input ( i + 1) th computing module, the first output of the l-th computing module is connected to the output of the device result, the second and third outputs of the i-th computing module are connected respectively to the first and second inputs of the mode of the (i + 1) -th computing module, sync input device The property is connected to the sync inputs of all the computing modules, characterized in that, in order to reduce hardware costs, it contains a node of the shift registers, the first and second shift registers, the block of OR elements, the first and second OR elements, the first information input of the device connected to the first input block of OR elements, the output of which is connected to the information input of the first computing module, the information output of the l-th computing module is connected to the information input of the node of the shift registers, the output the transfer of which is connected to the second input of the block of OR elements, the first and second inputs of the device mode are connected respectively to the first inputs of the first and second OR elements, the outputs of which are connected to the first and second inputs of the mode of the first computing module, the second and third outputs of the l-th computing module are connected respectively, to the information inputs of the first and second shift registers, the outputs of which are connected respectively to the second inputs of the first and second elements OR, the device sync input is connected to odes shift of all shift registers and the node shift registers.
SU4828494 1990-05-23 1990-05-23 Device for solving systems of linear algebraic equations RU2037197C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4828494 RU2037197C1 (en) 1990-05-23 1990-05-23 Device for solving systems of linear algebraic equations

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4828494 RU2037197C1 (en) 1990-05-23 1990-05-23 Device for solving systems of linear algebraic equations

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2037197C1 true RU2037197C1 (en) 1995-06-09

Family

ID=21515977

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4828494 RU2037197C1 (en) 1990-05-23 1990-05-23 Device for solving systems of linear algebraic equations

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2037197C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2654137C1 (en) * 2017-03-10 2018-05-16 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Solving systems of logical equations

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N 1644160, кл. G 06F 15/347, 1989. *
Авторское свидетельство СССР N 1819019, кл. G 06F 15/324, 1989. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2654137C1 (en) * 2017-03-10 2018-05-16 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Solving systems of logical equations

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Aho et al. Evaluating polynomials at fixed sets of points
US4644488A (en) Pipeline active filter utilizing a booth type multiplier
US4546445A (en) Systolic computational array
RU2037197C1 (en) Device for solving systems of linear algebraic equations
Luk A regular layout for parallel multiplier of 0 (log2N) time
KR940001556B1 (en) Digital signal processing apparatus
Cartwright et al. Convolver-based optical systolic processing architectures
RU2024056C1 (en) Impulse noise smoothing device
RU2037199C1 (en) Device for inverting n x n matrices
RU2011221C1 (en) Device for multiplying matrixes
Moraga Design of a multiple-valued systolic system for the computation of the Chrestenson spectrum
RU2022339C1 (en) Multiplier
RU2116667C1 (en) Device which solves systems of linear algebraic equations
Vassiliadis et al. Block save addition with threshold logic
RU2051411C1 (en) Device for solving three-dimensional problems in mathematical physics
KR970005175A (en) Multiplication / Division Sharing Handler Structure Based on Pipeline Structure
SU798863A1 (en) Digital device for solving simultaneous algebraic equations
RU2022337C1 (en) Parallel sign-digit code/additional binary code converter
RU2054709C1 (en) Device for multiplication of numbers represented in position code
RU2024933C1 (en) Device for multiplying three matrices
SU1606973A1 (en) Device for sorting numbers
RU1778762C (en) Matrix inversion device
RU1837321C (en) Device for multiplying matrices
RU2007033C1 (en) Device for generation of integer remainder of arbitrary modulo
KR100202947B1 (en) A pipelined binary multiplier