SU935954A1 - Device for calculating differential equations - Google Patents
Device for calculating differential equations Download PDFInfo
- Publication number
- SU935954A1 SU935954A1 SU792844234A SU2844234A SU935954A1 SU 935954 A1 SU935954 A1 SU 935954A1 SU 792844234 A SU792844234 A SU 792844234A SU 2844234 A SU2844234 A SU 2844234A SU 935954 A1 SU935954 A1 SU 935954A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- input
- digit
- inputs
- register
- Prior art date
Links
Landscapes
- Complex Calculations (AREA)
Description
II
Изобретение относитс к вычислительной технике и может быть применено цл решени систем цифференциальных уравнений .The invention relates to computing and can be applied to solve systems of differential equations.
Известно устройство, решающее дифференциальные уравнени , представл ющие собой интегрирующее устройство и предназначенное цл решени цифференциаль- ных уравнений, заданных в форме Шеннона 1.A device is known that solves differential equations, which are an integrating device and are intended for solving differential equations given in the form of Shannon 1.
Недостатком этого решени вл етс невозможность использовани достаточно точных самоначинающихс методов численного интегрировани , что обуславливает низкое быстродействие, особенно на начальном участке.The disadvantage of this solution is the impossibility of using sufficiently accurate self-initiating methods of numerical integration, which leads to low speed, especially in the initial part.
Наиболее близким техническим решением к изобретению вл етс устройство, содержащее регистры приращений, первый регистр остатка, выходы которого поцвеаены ко входам первого сумматора, соединенного со входами блока выаелани цифры, второй сумматор, св занный со вхоаами второго блока выделени цифры,The closest technical solution to the invention is a device containing increment registers, the first residue register, whose outputs are colored to the inputs of the first adder connected to the inputs of the digit ejection unit, the second adder connected to the inputs of the second digit allocation unit,
В котором шаг интегрировани выполн . етс за врем авух сложений и одного умножени .In which the integration step is performed. During the time of addition and one multiplication.
Однако это устройство не обладает недостаточным быстродействием.However, this device does not have insufficient speed.
Целью предлагаемого изобретени вл етс повышение быстродействи .The aim of the invention is to increase speed.
Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство, содержащее регистры приращений, два сумматора, два блока выделени цифры и первый регистр остатка , выход которого подключен ко входу остатка первого сумматора, выход операнда которого подключен ко входу остатка первого сумматора, выход операнда которого подключен к информационному входу первого блока выделени цифры, выход операнда второго сумматора подключен к информационному входу второго блока выцелени цифры, введены втфой регистр остатка, реща1о(щий блок и ова коммутатора , причем выэсоды регистров приращений подключены к информационным входам коммутаторов , управл кщие входы которых соединены с выходом решающего блока, к информационному входу которого подключен выход первого блока выделени цифры, выход первого и Выход второго коммутаторов подключены ко входам приращений первого и второго сумматоров соответственно, вхо ды операндов сумматоров подключены ко входу цифры операнда устройства, выходы первого и второго блока выделени цифры подключены к соответствующим входам пер вого и второго сумматоров соответственно выходы остатка сумматоров подключены к входам соответствующих регистров, к тактирующему ВХОДУ устройства подключены управл ющие входы блоков выделени цифры , регистров остатка и решающего блока а выход второго блока выделени цифры подключен к выходу результата устройства , и тем, что блок выделени цифры содержит регистр констант, сумматор и регистр цифры, причем выход регистра цифры соединен с вьссодом блока, управл ющий вход - с управл ющим вхЬдом блока, S информационный вход - с выходом сумматора , первый , вход которого соединен с выходом регистра констант, а второй вход подключен к информационному входу блока На фиг. 1 изображена структурна схема устройства; на фиг. 2 - структурна схема блока выделени цифры. Устройство содержит регистры (Рр приращений 1, коммутаторы (Кцд) 2,1 и 2,2, сумматоры (С) остатка 3,1 и 3.2, регистры (Рр ) остатка 4,1 и 4.2, блокн (Bf,) выаеленн цифры 5.1 и 5.2, решающий блок 6, ВХОД (Вх) 7 цифры операнда и выхоп 8 результата и тактирующий вход (Вх.) 9. Выходы гегистров приращений 1 подключены ко входам коммутаторов 2.1 и 2.2, выходы которых со сдвигом соответственно на S и U разр дов влево соеоинены со входами сум маторов 3,1 и 3.2, т.е. в коммуматоре 2.1 выхоп разр да, имеющего вес 2 , подключен. в сумматоре 3 1 ко входу разр да, нмекмцего вес 2, а в коммутаторе 2,2 вькод разр да с весом 2, поцведен ко входу разр да с весом в сумматоре 3.2. Выходы регистров 4 и блоков 5 со сдвигом на один разр д влево подведены ко входам сумматоров 3, выходы которых соединены со входами регистров 4 и блоков 5. Вход 7 со сдвигом соответственно на у и U разр дов вправо подключен ко входам сумматоров 3.1 и 3.2, где --p-eogpCi-p -H), W- i4eogp(. 5 - выраженна в кош:чесгве циклов задержка по влени на выходе блока 6 цифры результата с весом р относительно поступлени на сг-о вход цифры аргумента с таким же весом, а /f | - функци округ лени до блин айшего большего целого. Кроме того выходы блока 5.1 подсоединены ко входам блока 6, в котором вычисл етс права часть, св занна .с управл ющими входами коммутаторов 2, выходна шина 8 подключена к. выходам блока 5.2, а тактирующа шина 9 св зана с управл ющими входами регистров 4 и блоков 5 и 6, БЛОКИ выделени цифры 5 содержат регистры константы 10, сумматор 11 и регистр цифры 12, Входы блока 5 и выходы регистра 10 подключены ко входам сумматора 11, выходы которого подведены ко входам регистра цифры 12, управл ющий вход и вькоды которого вл ютс управл ющим входом и выходами блока 5, В качестве решающего блока может быть использовано любое арифметическое устройство, позвол ющее формировать разр ды результата последовательно, по мере постутгхйни на его входы соответствующих разр дов операндов, (т.е. устройство , позвол ющее сов1С1ещать во времени процессы поразр дного ввода операндов и поразр дной выдачи результата). Устройство реализует не вный метод средней точки., . / Y (, 1) и работает в избыточной Р -ичной системе счислени ,, где цифры принимают значени из множества |R,.2,...,Ra5,R2. исходном состо нии (цепи установки исходного состо ни не похас-аны) в регистрах приращений 1 записаны коды: R()ti,....R2,()ii|2,...,RifiK; в регистрах константы 10 записаны кодыР йл , а в регистрах 4 и 12 й , а в регистр записаны нули. В каждом I-ом цикле вычислени на входную шину 7 поступает цифра операнХ , имеюща вес , где ум количест о разр дов, после которых фиксируетс зап та , и складываетс в соответствующих разр дах сумматоров 3 с поступающими также на них кодами с выходов регистров 4, блоков 5 и коммутаторов 2. Причем цифра , поступающа с выхода блока 6 управл ет коммутаторами 2 таким образом, что ко входам сумматора 3.1 подключаютс выходы регистра I, соцержащего код f: ll/2 a к сумматору 3.2 - penicrp I, соцержащий коц - . . При этом с вызсоца блока 5.2 на выходную шину 8 поступает значение цифры результата имеющей вес Каждый цикл занимаетс сигналом в тактирующей шине 9, по которому коцы, сформированные на выходе сумматоров 3, занос тс в регастры 4, коды, сформированные на выходе сумматора 11, занос5ггс в регистр 12, а блок 6 подготавливаетс к приему очередной цифры. Работа устройства на примере интегрировани дифференциального уровн Y -Y дл двоичной системы счислени с цифрами I, О, I, при Ч, 11010 fll, иллюстрируетс прилагаемой таблицей, где получен результат X Ilfcooof. Предлагаемое устройство позвол ет формировать на выходе разр ды значени искомой функции в М +1 -ой точке с вь держкой на U+1 циклов относительно ввода в устройство соответствующих разр дов функции в точке. Это позвол ет при последовательном соецинении устройств приступить к выполнению очередного шага интегрировани не после окончани предыдущего шага, а непосредственно после получени первых разр дов результате этого шага. Таким образом, пршессы интегрировани на И-ом, И + 1 -ом,гУ1+2 -ом,.., шагах при использовании предлагаемых устройств могут быть совмещены во времени , и врем выполнени М шагов составл ет: T-KW+O - -O S где У1 - разр дность представлени функдни; -fcti - врем суммировани , а среднее врем выполнени одного шага интегриро вани при достаточно бобьшом количестве шагов М практически не зависит от разр дности функций и стремитс к (0+1). (Дл примера из это врем равно четырем тактам сложени ).В известном устройстве процесс интегрирова1га на данном шаге не может быть ct мещен с процессом интегрировани на последук иих шагах; а каждый шаг интегрировани выполн етс за врем двух сложений и одного умножени , т.е. врем интегрировани в известном устройстве возрастает с увеличением разр дности и превосходит среднее врем выполнени шага в предлагаемом, устройстве. Если учесть, что в известном устройстве (реализующем ффмуду интегрировани первого пор дка) дл получени той же то шости, что и в предлагаемом (где реализована формула второго пор дка) требуетс значительно уменьшить величину шага интегрировани , (а при этом во столько же раз увеличиваетс врем вычислени ) то вполне очевидно , что цель изобретени с помощью предлагаемого технического реше1га досстигаетс . Предлагаемое устройство позвол ет не только уменьшать врем вычислени (за счет совмещени во емени операций, относ щихс как к одному, так и разным щагам интегрировани ), но и сохранить обьем вычислений по сравнению с устройствами реалиаук цими $1вныв методы интегрировани . В предлагаемом устройстве на каждом шаге интегрировани вычисл етс только одно значение правой части, тогда как в известном устройстве при реализации метода Рунге-Кутта же пор дка на каждом шаге интегрировани правую часть необходимо вычисл ть два раза.The goal is achieved by the fact that the device containing the increment registers has two adders, two digit allocation units and the first residue register, the output of which is connected to the input of the remainder of the first adder, the output of the operand of which is connected to the input of the remainder of the first adder, the output of the operand of which is connected to the information the input of the first digit allocation unit, the output of the operand of the second adder is connected to the information input of the second digit-healing unit, entered into the residual register, the restraint (the switching unit and the switch, What are the outputs of the increment registers connected to the information inputs of the switches, the control inputs of which are connected to the output of the decision block, the information input of which is connected to the output of the first digit allocation unit, the output of the first and the output of the second switch are connected to the inputs of the increments of the first and second adders, respectively, the operands the adders are connected to the input of the device operand digit, the outputs of the first and second digit allocation unit are connected to the corresponding inputs of the first and second adders with responsibly, the outputs of the remainder of the adders are connected to the inputs of the corresponding registers, the control inputs of the digit extractor blocks, the residual registers and the decision block are connected to the clocking INPUT device, and the output of the second digit extraction block is connected to the output result of the device, and the digit allocator contains a register of constants adder and digit register, with the digit register output connected to the unit's output, the control input to the control input of the unit, S information input to the output of the adder, the first input to which connected to the output of constant register, and a second input connected to an information input unit in FIG. 1 shows a block diagram of the device; in fig. 2 is a block diagram of a digit allocation unit. The device contains registers (Рр increments 1, switches (Кцд) 2.1 and 2.2, adders (С) of the remainder 3.1 and 3.2, registers (Рр) of the remainder 4.1 and 4.2, a block (Bf,) is exhausted 5.1 and 5.2, decisive block 6, INPUT (IN) 7 digits of the operand and VOUT 8 of the result and a clock input (IN) 9. Outputs of the headers of increments 1 are connected to the inputs of switches 2.1 and 2.2, whose outputs are offset by S and U bits, respectively to the left are connected to the inputs of sum maters 3.1 and 3.2, i.e., in the commumator 2.1, the output of the discharge, having a weight of 2, is connected in the adder 3 1 to the input of the discharge, nmecmcse, weight 2, and in the commutator A re 2.2 bit code with a weight of 2, pozvevlen to the input of the bit with a weight in the adder 3.2. The outputs of registers 4 and blocks 5 with a shift of one bit to the left are connected to the inputs of adders 3, the outputs of which are connected to the inputs of registers 4 and blocks 5. Input 7 with a shift to the y and U bits, respectively, to the right is connected to the inputs of adders 3.1 and 3.2, where --p-eogpCi-p -H), W-i4eogp (. 5 is the delay in occurrence expressed in Kosh: chesgve) at the output of block 6, the result figures with weight p relative to the arrival at the cr-o input of the argument number with the same weight, a / f | - The function of rounding laziness to the pancake of the largest larger integer. In addition, the outputs of block 5.1 are connected to the inputs of block 6, in which the right part associated with the control inputs of switches 2 is calculated, the output bus 8 is connected to the outputs of block 5.2, and the clock bus 9 is connected with the control inputs of registers 4 and blocks 5 and 6, the digits of the digit 5 contain the constant registers 10, the adder 11 and the register of the digit 12, the inputs of the block 5 and the outputs of the register 10 are connected to the inputs of the adder 11, the outputs of which are connected to the inputs of the register of the digit 12, the control input and which codes are control inputs and outputs block 5. As a decisive block, any arithmetic unit can be used that allows forming the result bits in sequence, as the post bits go to its inputs of the corresponding bits of the operands (i.e., the device allowing the simultaneous input of operands and the same result distribution). The device implements the implicit midpoint method.,. / Y (, 1) and works in an excess P -fichal numeral system, where digits take values from the set | R, .2, ..., Ra5, R2. the initial state (the initial state setting circuit is not bounceable) in the increment registers 1 the following codes are written: R () ti, ... R2, () ii | 2, ..., RifiK; In the registers of the constant 10, the codes are written, and in the registers 4 and 12, and zeros are written in the register. In each I-th calculation cycle, the input bus 7 enters the input bus 7, having a weight, where the number of digits is followed by the digits after which the key is fixed, and added to the corresponding digits of the adders 3 with the incoming codes from the outputs of the registers 4, blocks 5 and switches 2. Moreover, the digit coming from the output of block 6 controls switches 2 in such a way that the outputs of register I, containing the code f: ll / 2 a, are connected to the inputs of the adder 3.1 to the adder 3.2 - penicrp I, which is sociable. . At the same time, from the height of the block 5.2, the output bus 8 receives the value of the digit of the result that weighs. Each cycle is occupied by a signal in the clock bus 9, through which the cocks formed at the output of adders 3 are recorded in regasters 4, the codes formed at the output of adder 11, 5ggs to register 12, and block 6 is preparing to receive the next digit. The operation of the device using the example of integrating the differential level Y-Y for a binary number system with the numbers I, O, I, at H, 11010 fll, is illustrated by the attached table, where the result X Ilfcooof is obtained. The proposed device allows forming, at the output, bits of the value of the desired function at the M +1 th point with a U + 1 cycle hold relative to the input of the corresponding function bits at the point into the device. This allows for sequential connection of devices to proceed to the next integration step not after the end of the previous step, but immediately after the first digits of the result of this step. Thus, the integration steps in the And, And + 1, Gu1 + 2, .., using the proposed devices can be combined in time, and the execution time of the M steps is: T-KW + O - -OS where U1 is the resolution of the function; -fcti is the summation time, and the average execution time of one integration step with a fairly large number of steps M practically does not depend on the size of the functions and tends to (0 + 1). (For an example from this time, it is equal to four addition cycles.) In a known device, the integration process at this step cannot be ct interchanged with the integration process in the subsequent steps; and each integration step is performed in two additions and one multiplication, i.e. the integration time in a known device increases with an increase in the size and exceeds the average step time in the proposed device. If we take into account that in the known device (which implements the first-order integration ffmud), to obtain the same complexity as in the proposed (where the second-order formula is implemented), it is necessary to significantly reduce the integration step ( computation time) it is quite obvious that the purpose of the invention is achieved with the help of the proposed technical solution. The proposed device allows not only to reduce the computation time (due to the combination of operations related to one or different integration steps), but also to preserve the volume of computations as compared to realia $ 1 integrated methods. In the proposed device, at each integration step, only one value of the right part is calculated, whereas in the known device, when implementing the Runge-Kutt method, the right part must be calculated twice at each integration step.
15935954161593595416
Получаем резульгаг Vu4. ЮОЮЮ 1 входу цифры операицов усгройсгва, выходыWe get the result Vu4. SOUTH 1 input digits ogruzicov usgruitsgva, outputs
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU792844234A SU935954A1 (en) | 1979-11-27 | 1979-11-27 | Device for calculating differential equations |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU792844234A SU935954A1 (en) | 1979-11-27 | 1979-11-27 | Device for calculating differential equations |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU935954A1 true SU935954A1 (en) | 1982-06-15 |
Family
ID=20861216
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU792844234A SU935954A1 (en) | 1979-11-27 | 1979-11-27 | Device for calculating differential equations |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU935954A1 (en) |
-
1979
- 1979-11-27 SU SU792844234A patent/SU935954A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SU935954A1 (en) | Device for calculating differential equations | |
SU877536A1 (en) | Multiplicating-dividing device | |
SU940155A1 (en) | Device for computing elementary functions | |
SU662937A1 (en) | Device for computing the function:y equals e raised to the x power | |
SU669353A1 (en) | Arithmetic device | |
SU1756887A1 (en) | Device for integer division in modulo notation | |
SU1376082A1 (en) | Multiplication and division device | |
SU1048472A1 (en) | Device for dividing binary numbers | |
SU419891A1 (en) | ARITHMETIC DEVICE IN THE SYSTEM OF RESIDUAL CLASSES | |
SU642704A1 (en) | Arrangement for computing the function: (x2-y2) raised to the minus 1/2 power | |
SU960807A2 (en) | Function converter | |
SU696453A1 (en) | Multiplier | |
SU596952A1 (en) | Arrangement for solving differential simultaneous equations | |
SU593211A1 (en) | Digital computer | |
SU924703A1 (en) | Square rooting device | |
SU1141408A1 (en) | Random event arrival generator | |
SU1262477A1 (en) | Device for calculating inverse value | |
SU448461A1 (en) | Device for dividing numbers | |
SU511590A1 (en) | Device for dividing numbers | |
SU1013972A1 (en) | Spectral analysis device | |
SU877529A1 (en) | Device for computing square root | |
SU920709A1 (en) | Adding device | |
SU842796A1 (en) | Device for computing fractional rational function | |
SU1280620A1 (en) | Stochastic pulse distributor | |
SU1027718A1 (en) | Square root extractor |