SU1394218A1 - Device for evaluation of linear algebraic equation system - Google Patents

Device for evaluation of linear algebraic equation system Download PDF

Info

Publication number
SU1394218A1
SU1394218A1 SU864152593A SU4152593A SU1394218A1 SU 1394218 A1 SU1394218 A1 SU 1394218A1 SU 864152593 A SU864152593 A SU 864152593A SU 4152593 A SU4152593 A SU 4152593A SU 1394218 A1 SU1394218 A1 SU 1394218A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
register
inputs
information input
input
Prior art date
Application number
SU864152593A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Борисович Сергеев
Александр Васильевич Вавилов
Владимир Дмитриевич Байков
Original Assignee
Предприятие П/Я А-1125
Ленинградский электротехнический институт им.В.И.Ульянова (Ленина)
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 Предприятие П/Я А-1125, Ленинградский электротехнический институт им.В.И.Ульянова (Ленина) filed Critical Предприятие П/Я А-1125
Priority to SU864152593A priority Critical patent/SU1394218A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1394218A1 publication Critical patent/SU1394218A1/en

Links

Landscapes

  • Complex Calculations (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике, в частности к специализированным вычислительным устройствам , и может быть использовано дл  обработки информации в реальном. масштабе времени. Цель изобретени  - повышение быстродействи . Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство содержит и (где п - пор док линейной алгебраической системы уравнений ) входов 1 коэффициентов и свободных членов систем 1 линейных алгебраических уравнений, п выходов 2 результата , k блоков 3 вычислений (где k - число итераций), первый и , второй входы 4 и 5 синхронизации, причем каждый блок 3 вычислений содержит п операционных узлов 6.1 з.п- ф-лы, 2 ил, 1 табл. i (ЛThe invention relates to computing, in particular to specialized computing devices, and can be used to process information in real. timescale. The purpose of the invention is to increase speed. The goal is achieved by the fact that the device contains and (where p is the order of a linear algebraic system of equations) inputs of 1 coefficients and free members of systems 1 of linear algebraic equations, n outputs 2 results, k blocks of 3 calculations (where k is the number of iterations), the first and, the second inputs are 4 and 5 synchronization, each block of 3 calculations contains n operational nodes 6.1 F.-f-ly, 2 silt, 1 tab. i (L

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть применено при построении специализированных и проблемно-ориентированных про- цессоров дл  решени  систем линейных уравнений.The invention relates to computing and can be applied in the construction of specialized and problem-oriented processors for solving systems of linear equations.

Цель изобретени  - повышение быстродействи  .The purpose of the invention is to increase speed.

На фиг. 1 представлена структур- нал схема устройства; на фиг. 2 - схема операционного узла.FIG. 1 shows the structure of the device; in fig. 2 is a diagram of an operational node.

Устройство содержит п входов 1 коэффициентов и свободных членов, где п - пор док системы линейныхThe device contains n inputs of 1 coefficients and free members, where n is the order of the linear system

алгебраических уравнений, п выходов 2 результата, k блоков 3 вычислений где k - число итераций, первый 4 и второй 5 входы синхронизации. Каждый блок 3 вычислени  содержит п операционнь1х узлов 6, причем каждый операционный узел 6 содержит (п+1) регистров 7, выходной регистр 8, регистр 9 нев зки, сумматор 10, первый 11 и второй 12 мультиплексоры, (п+2)-й регистр 13, элемент И 14, три группы элементов И. 15 - 17, управл ющий вход 18, первый 19 и второй 20 выходы.algebraic equations, n outputs 2 of the result, k blocks of 3 calculations where k is the number of iterations, the first 4 and second 5 synchronization inputs. Each calculation unit 3 contains n operational nodes 6, with each operational node 6 containing (n + 1) registers 7, output register 8, register 9 locks, adder 10, first 11 and second 12 multiplexers, (n + 2) th register 13, element I 14, three groups of elements I. 15 - 17, control input 18, first 19 and second 20 outputs.

Алгоритм работы устройства дл  ре- шенкч систем линейных уравнений пор дка in основываетс  на линейном одношаговом интерационном нестационарном методе, который представл етс  следующим образом: The algorithm of operation of the device for solving systems of linear equations of the order in is based on the linear one-step interactional nonstationary method, which is presented as follows:

(1)(one)

-- -н.-САХ - -в) - -n.-SAX - -c)

илиor

г. 1 ::; - 11:; - one

,(2) , (2)

где - вектор нев зок наwhere is vector nev zok

i-й итерации; X - вектор i-x приближений неизвестных системы;i-th iteration; X - vector i-x approximations of unknown systems;

Н - линейный оператор видаН - linear operator of the form

( J c(i)(J c (i)

(ib(ib

Hpdiag(7. ri - - Tn)- (3)Hpdiag (7. Ri - - Tn) - (3)

Здесь -(,n) формируютс  таким образом, чтобы приращени  неизвестных на i-й итерации были кратны степени основани  системы счислени , в которой работает устройство, и следовательно обеспечивали отсутствие операций умножени  в (1) и (2)Here, - (, n) are formed in such a way that the increments of the unknowns at the i-th iteration are multiples of the degree base of the number system in which the device operates, and therefore ensured the absence of multiplication operations in (1) and (2)

0 0

5five

0 0 50 0 5

00

5five

00

5five

.() 2 ,, I ,. () 2 ,, i,

,Ь --тгг,-., u,i- ,, B - thgg, -., U, i-,

Таким образом, ; соответствует значению старшего значащего разр даIn this way, ; corresponds to the value of the most significant bit

,(,; j , (, j

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

С частотой следовани  импульсов на входе 4 синхронизации на входы 1 подаютс  коэффициенты систеьы уравнений и свободные члены в последовательности , приведенной в таблице. При этом последовательность расположени  коэффициентов в регистрах 7 узлов 6 и передачах их между блоками 3 вычислений сохран етс .With the pulse frequency at the sync input 4, inputs 1 are fed to the coefficients of the system of equations and free terms in the sequence shown in the table. In this case, the sequence of arrangement of the coefficients in the registers 7 of the nodes 6 and their transfers between the calculation blocks 3 is preserved.

После каждого импульса на входе 5 синхронизации, на входах 1 начинаетс  ввод коэффициентов следующей системы, а в узлах 6 i-ro (,K) блока вычислени  3 - итерации, вычисл ющие i-e приближени  неизвестных по соотношению (2). Дл  этого в каждом узле 6 осуществл етс  синхронное продвижение коэффициенттов уравнений системы по конвейеру регистров 7 и подача через мультиплексор 11 с входа 18 цифр приращений соответствующих неизвестных. Через группы элементов И 15 и 16 коэффициенты с соответствунлцими знаками подаютс  на входы сумматора 10, а на другие его входы через элементы И 17 группы подаютс  частичные суммы из регистра 9 нев зок. Результат суммировани  записываетс  в регистр 9 нев зок . Коэффициенты через мультиплексор 12 передаютс  по конвейеру в выходной регистр 8 и далее в соответствующий узел 6 следующего (i+l)-ro блока 3 вычислени .After each pulse at synchronization input 5, inputs of the next system begin at inputs 1, and iterations at nodes 6 i-ro (, K) of calculating unit 3 begin iterations calculating i-e approximations of unknowns using relation (2). To do this, in each node 6 synchronous promotion of the coefficients of the system equations along the register pipeline 7 and supplying 18 digits of the corresponding unknowns via multiplexer 11 from the input is carried out. Through groups of elements, And 15 and 16 coefficients with corresponding signs are fed to the inputs of the adder 10, and to its other inputs through the elements And 17 of the group, partial sums from register 9 are passed. The result of the sum is written to register 9. The coefficients are transmitted through the multiplexer 12 through the pipeline to the output register 8 and then to the corresponding node 6 of the next (i + l) -ro calculation unit 3.

При по влении импульса на входе 5 синхронизации итерации в блоках 3 вычислени  завершаютс . Вычисленные нев зки в каждом узле 6 из регистра 9 нев зок через мультиплексор 12 передаютс  в выходной регистр 8 со сдвигом влево на один разр д. Аналогично передаютс  приближени  неизвестных , которые формируютс  следующим образом. Так как длительность импульса на входе 5 синхронизации равна трем тактам входа 4 синхронизации, то при поступлении в каждый узел 6When a pulse appears at the input 5 of the synchronization iteration in blocks 3, the calculations are completed. The calculated cusps at each node 6 of the register 9 cusps are transmitted through the multiplexer 12 to the output register 8 with a left shift by one bit. Similarly, approximations of the unknowns are transmitted, which are formed as follows. Since the duration of the pulse at the synchronization input 5 is equal to three clock cycles of the synchronization input 4, then upon arrival at each node 6

i-го блока 3 вычислени  новой нев зки через элемент И 14 и мультиплексор 11 в регистре 13 формируетс  приращение неизвестного, которое в еле- дующем такте, на входе 4 синхронизации записываетс  через элемент И 14 в свободный мдадший разр д (i-l)-ro Приближени  неизвестного, передаваемого из предыдущего блока 3 (дл  первого блока неизвестные равны нулю ) .The i-th block 3 of computation of the new pattern through the AND 14 element and the multiplexer 11 in the register 13 generates an increment of the unknown, which is in the next clock cycle, at the synchronization input 4, written through the element 14 into the free average unknown, transmitted from the previous block 3 (for the first block the unknowns are zero).

После Р импульсов на входе 4 синхронизации в i-M (,K) блоке 3 вычислен вектор i-x приближений решени  Р-й системы линейных уравнений.After P pulses at the sync input 4 in i-M (, K) block 3, the vector i-x of approximations of the solution of the P-th system of linear equations is calculated.

Таким образом, задержка в вычислекии вектора очередных приближений неизвестных системы урав нений, а также в по влении решений систем на входах 2, составл ет один такт входа 5 синхронизации.Thus, the delay in the computation of the vector of successive approximations of the unknown equation systems, as well as in the appearance of the solutions of the systems at inputs 2, is one clock cycle of the input 5 of synchronization.

Claims (2)

1. Устройство дл  решени  систем ли- нейших алгебраических уравнений, содержащее k блоков вычислений, где k - число итераций, с первого по п-й (где п-пор док системы линейных алге раических уравнений), входы коэффициентов и свободных членов системы уравнений устройства подключены к информационным входам с первого по п-й первого блока вычислений, соот- ветств енно с первого по п-й выходы результатов устройства подключены к выходам с первого по п-Й k-ro блока1. A device for solving systems of linear algebraic equations, containing k blocks of computations, where k is the number of iterations, from first to nth (where is the order of the system of linear algebraic equations), coefficients and free members of the system of equations connected to the information inputs from the first to the nth first block of calculations, respectively, from the first to the nth outputs of the device results connected to the outputs from the first to the nth k-ro block ,вычислений, соответственно выходы с первого по п-й i-ro блока вычислений (,...,k-l) подключены к информа- 1ЩОННЫМ входам с первого по n-g (i+l)-ro блока вычислений соответственно , отличающеес  тем, что, с целью увеличени  быстродейстВИЯ устройства, первый и второй входы синхронизации устройства подключены к первым и вторым входам синхронизации блоков вычислений с первого по k-й соответственно, причем каждай блок вычислений содержит п операционных узлов, в каждом блоке вычислений j-й (,...,n) информационный вход подключен к информационному входу j-ro операционного узла, первый и, computations, respectively, the outputs from the first to the nth i-ro computing unit (, ..., kl) are connected to the information from the first to the ng (i + l) -ro computing unit, respectively, characterized in that In order to increase the speed of the device, the first and second inputs of the device synchronization are connected to the first and second synchronization inputs of the first to kth computing units, respectively, each computing unit contains n operational nodes, in each computing unit jth (... , n) the information input is connected to the information input j-ro op istration node, the first and второй входы синхронизации подключе . ны к первым и вторым входам синхронизации операционных узлов с первого по п-й соответственно, j-й выходThe second synchronization inputs are connected. here to the first and second inputs of synchronization of the operational nodes from the first to the fifth, respectively, jth output g 0 g 0 5 five 0 0 5five 0 5 0 5 0 5 0 50 5 0 5 1818 подключен к первому выходу j-ro операционного узла, второй выход 1-го операционного узла (,...,п-1) подключен к управл ющему входу (1+1)-го операционного узла, второй выход (п-го операционного узла подключен k управл ющему входу первого операционного узла.connected to the first output of the j-ro operational node, the second output of the 1st operational node (, ..., p-1) is connected to the control input of the (1 + 1) -th operational node, the second output (nth operational node k connected to the control input of the first operational node. 2. Устройство по п. 1, отличаю щ е е с   тем, что каждаш операционный узел содержит (п-ь2) регистра , регистр нев зки, выходной регистр, первый и второй мультиплексоры , сумматор, элемент И, с первой по третью группы по m элементов И кажда , где m - разр дность переменных , управл ющий вход операционного узла подключен к первому информационному входу первого мультиплексора, информационный вход операционного узла подключен к первому информационному входу первого регистра, первый вход синхронизации операционного узла подключен к входам записи (считывани ) регистров с первого по (п+2)-й регистра нев  зки и выходного регистра, а также к первым управл ющим входам первого и второго мультиплексоров , второй вход синхронизации операционного узла подключен к вторым управл ющим входам первого и второго мультиплексоров, к первому входу элемента И и- к первым входам m элементов И первой группы, первый выход первого регистра подключен к второму входу элемента И, выход которого подключен к второму информационному входу первого мультиплексора и второму информационному входу первого регистра, второй выход которого подключен к информационному входу второго регистра, выход Ь-го регистра (где ,...п-1) подключен к информационному входу (Ь+1)-го регистра, выход п-го регистра подключен к информационному входу (п+1)-го регистра и первому информационному входу второго мультиплексора , выход которого подключен к информационному входу выходного регистра, выход которого подключен к первому выходу операционного узла, выход первого мультиплексора подключен к информадаонному входу (п+2)-го регистра, выход которого подключен к первым входам элементов И,второй и2. The device according to claim 1, characterized by the fact that each operational node contains (n-2) register, a register of a trace, an output register, the first and second multiplexers, an adder, the element And, from the first to the third group by m elements And each, where m is the variable size, the control input of the operational node is connected to the first information input of the first multiplexer, the information input of the operational node is connected to the first information input of the first register, the first synchronization input of the operational node is connected to the recording inputs ( register) from the first through (n + 2) th register of the viscous and output register, as well as to the first control inputs of the first and second multiplexers, the second synchronization input of the operation node is connected to the second control inputs of the first and second multiplexers, to the first input element I and-to the first inputs m of elements AND of the first group, the first output of the first register is connected to the second input of the element I, the output of which is connected to the second information input of the first multiplexer and the second information input of the first register a, the second output of which is connected to the information input of the second register, the output of the b-th register (where, ... n-1) is connected to the information input of the (b + 1) -th register, the output of the n-th register is connected to the information input ( n + 1) -th register and the first information input of the second multiplexer, the output of which is connected to the information input of the output register, the output of which is connected to the first output of the operational node, the output of the first multiplexer is connected to the information input of the (n + 2) -th register, whose output connected to the first inputs elements And, the second and . третьей групп, а также к второму выходу операционного узла, первый и. the third group, as well as the second output of the operational node, the first and 513942186513942186 второй выходы (п+1)-го регистра под- ход которого подключен к информационному входу регистра нев зки, выход которого подключен к второму информаключены к вторым входам элементов И второй и третьей групп соответственно , выхода элементов И первой, вто- с ционному входу второго мультиплексо- - - и вторым входам элементов И первой группы.the second outputs of the (n + 1) -th register, whose approach is connected to the information input of the back-up register, the output of which is connected to the second one, is connected to the second inputs of elements of the second and third groups, respectively, of the output of the elements of the first, secondary input of the second multiplex - - - and the second inputs of elements AND of the first group. рой и третьей групп подключены к информационным входам сумматора, выswarm and third groups are connected to the information inputs of the adder, you i rt-U2i rt-U2 2 n- i Э jn- i+j+12 n- i Э jn- i + j + 1 1 n-11 n-1 4n4n 11 eleven ajn ajn ajjajj n n-i-nn ni-n n n-5 n n-5 a,a, n n-1n n-1 aa fi nfi n (Puz.2(Puz.2
SU864152593A 1986-11-26 1986-11-26 Device for evaluation of linear algebraic equation system SU1394218A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864152593A SU1394218A1 (en) 1986-11-26 1986-11-26 Device for evaluation of linear algebraic equation system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864152593A SU1394218A1 (en) 1986-11-26 1986-11-26 Device for evaluation of linear algebraic equation system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1394218A1 true SU1394218A1 (en) 1988-05-07

Family

ID=21269537

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU864152593A SU1394218A1 (en) 1986-11-26 1986-11-26 Device for evaluation of linear algebraic equation system

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1394218A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Rung Н.Т. Why systolic arithmetic - IEEE Coпфuter, Tan., 1982, p. 37-46, fig. 12. Berzinc M.,Buckley T.F.,Dew P.M. Systolic matrix itterative algorithms. - Int. Conf. Parallel Computing 83, 1984, p. 438-488, fig. 1,2. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU1394218A1 (en) Device for evaluation of linear algebraic equation system
SU860065A1 (en) Arithmetic device
SU1688257A1 (en) Linear algebraic equations systems solver
SU857987A1 (en) Integro-computing structure
SU691848A1 (en) Apparatus for computing fifth root
SU1615739A1 (en) Device for solving systems of linear algebraic equations
SU970358A1 (en) Device for squaring
SU1444759A1 (en) Computing apparatus
SU542209A1 (en) Digital Model Balancing Device
SU682895A1 (en) Apparatus for computing exponential functions
SU1566367A1 (en) Device for solving linear algebraic equation systems
SU1531105A1 (en) Device for modeling queuing systems
SU608157A1 (en) Multiplier
RU2051411C1 (en) Device for solving three-dimensional problems in mathematical physics
RU1839262C (en) Device for multiplication of matrices
SU690478A1 (en) Arrangement for sequential multiplying of n-digit binary codes
SU781810A1 (en) Divider
SU877531A1 (en) Device for computing z x y function
SU1508233A1 (en) Device for computing fast fourier transform
SU991418A2 (en) Device for multiplication of two n-bit numbers
SU1024914A1 (en) Device for computing simple functions
SU1115051A1 (en) Device for calculating squared number
SU1166104A1 (en) Device for calculating values of sine-cosine dependensies
SU1444817A1 (en) Device for computing walsh coefficients
SU648988A1 (en) Digital arrangement for solving simultaneous linear algebraic equations