SU935954A1 - Device for calculating differential equations - Google Patents

Device for calculating differential equations Download PDF

Info

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
Application number
SU792844234A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Иванович Жабин
Виктор Иванович Корнейчук
Владимир Сидорович Козак
Александр Сергеевич Покаржевский
Александр Петрович Скочко
Владимир Петрович Тарасенко
Евгений Михайлович Швец
Александр Андреевич Щербина
Original Assignee
Киевский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции
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 Киевский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции filed Critical Киевский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции
Priority to SU792844234A priority Critical patent/SU935954A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU935954A1 publication Critical patent/SU935954A1/en

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)

1. Вычислительное ycipoftcrBo дл  ре- 5 венно, выходы остатка сумматоров подклгошенй  Дифференциальных уравнений, содер- чены к входам соответствующих регистжащее регистры приращений, два сумматора , два бл(жа Выделени  цифры и первый регистр остатка, вькод которого подключен к входу Ьстатка первого сумматора, . Ёыход операнда которого подключен к информационному входу первого блока выделени  1гаФр1, выход операнда второго сумматора подключен к информационному входу второго блока выделени  цифры, о т личающеес  тем, что, с целью повышени  быстродействи , в него введены решающий блок, два коммутатора и второй регистр остатка вАдеод которого соединен с входом . остатка второго сумматора, причем выходы регистров приращений подключо ы к информационным вхрцам коммутаторов , управл ющие входы которых соединены с выходом решающего блока, к ин формационному входу которого подключен выХод первого блока выделени  цифры, выход первого и вбссод второго коммутатфов подключены к входам гфиращений первого и второго сумматоров соответстбенно, входы операндов сумматоров подключены к 1. Computational ycipoftcrBo for real, the outputs of the remainder of the adders of the Differential Equations, are contained to the inputs of the corresponding registrative increment registers, two adders, two fumes (the Allocation digits and the first remainder register, whose code is connected to the input of the triggered increments, two digits, two digits The output of the operand of which is connected to the information input of the first allocation unit 1GAF1, the output of the operand of the second adder is connected to the information input of the second allocation section of the digit, which is required to increase relations, the decision block is entered into it, two switches and the second register of the remainder of which is connected to the input of the remainder of the second adder, and the outputs of the increment registers are connected to the information inputs of the switches, the control inputs of which are connected to the output of the decision block, to the information input of which connected to the output of the first block allocation digits, the output of the first and vbssod second switch are connected to the inputs of the first and second adders respectively, the inputs of the operands of the adders are connected to первого и вгорого блоков выделени  цифры подключены к соогвегствуюшим вхоцам первого и второго сумматоров соогветст- ров, к такгируюацему входу устройства подключены управл ющие входы блоков вы влени  цифры, регистров остатка и решакацего блока, а выход второго блока выделени  цифры подключен к выходу результата устройства. 2. Устройство по п. I, отличающеес  тем, что блок выделени  цифры содержит регистр констант, сумматор и регистр цифры, причем выход регистра цифры соединен с выходом блока, управл ющий вход - с управл ющим входом блока, -.а информационный вход - с выходом сумматора, первый входКоторого соединен с выходом регистра констант, а второй вход подключен к информационному входу блока, Источники информации, прин т е во внимание при жспертизе 1.Авгооское свидетельство СССР N 637833, кл. G 06 Jl/02, 1975, The first and the second digit allocation units are connected to the coaxial inputs of the first and second adders, the control inputs of the digit detection unit, the residual registers and the soldering unit, and the output of the second digit allocation unit are connected to the output result of the device. 2. A device according to claim I, characterized in that the digit allocation unit comprises a constant register, an adder and a digit register, the digit register output connected to the output of the block, the control input to the control input of the block, -.a information input - to the output of the adder, the first input of which is connected to the output of the register of constants, and the second input is connected to the information input of the block, Sources of information, taken into account when testing the test 1. USSR certificate N 637833, cl. G 06 Jl / 02, 1975 2.Авторское свидетельство СССР / 568060, Кл. G Об J 1/02, 1974 ( прототип.2. Authors certificate USSR / 568060, Cl. G About J 1/02, 1974 (prototype.
SU792844234A 1979-11-27 1979-11-27 Device for calculating differential equations SU935954A1 (en)

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)

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