SU938286A1 - Устройство дл матричных вычислений - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАТРИЧНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ

1

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано При создании средств вы- числительиой и управл ющей техники, структура которых ориентирована на решении задач с. использованием методов матричной алгебры, теории множеств и комбинаторики.

Необходимость определени  числа инверсий и транспозиций, кроме задач вычислительного характера, по вл етс , например, в АСУТП, где необходнмо сократить врем  (или определить его), необходимое дл  упор дочени  поступающих значений технологических параметров относительно выдаваемых управл ющих воздействий , особенно если последовательность выдачи управл ющих воздействий зависит от пор дка поступлени  отклонений значений контролируелых параметров.

Известно устройство дл  матричных вычислений - определени  знака

членов определител  матриц, т.е. четности или нечетности перестановки , содержащее коммутатор, матрицу переключающих  чеек, регастр, запоминающие триггеры, блок задержки , эле1ченты задержки.

Однако данное устройство имеет ограничен1ые функциональные возмозкности .

Claims (2)

1. Известно также устройство дл  матричных вычислений - определени  числа ииверсий, содержащее св занные между собой арифметический и запоминающий блоки и совдиненш 1й с ним по входам и выходам блок управлени , коммутатор, св занные между собой реверсившле счетчики, счетчик игпульсов и генератор импульсов, соединенные входами с блоком управлени , формирователь, вход которого подклкт чей к выходу арифметического блока, а выход - к счетчику импульсов, входы реверсивных счетчиков подключены к генератору импульсов, устройство ввода, выход которого подключен к запоминающему блоку и входак реверсивных Счетчиков, один из выходов .второго реверсивного счетчика соединен с входом коммутатора, выход которого подключен к запоминающему блоку, а выход счетчика импульсов соединен с устройством вывода. Недостатком известного устройств  вл етс  недостаточно пшрокие функциональные возможности, так как оно не обеспечивает автоматическое определение числа транспозиций и не осуществл ет разложение исходной перестановки в произведение циклов. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства . Это достигаетс  тем, что в устройство , содержащее формирователь импульсов, выход которого подключен к первому входу блока вывода, блок ввода, информационный выход которого соединен с информационным входом блока пам ти, адресный вход которого подключен к клходу коммутатора , первый вход которого подключен к выходу первого реверсивного счетчика, вход которого соединен с выходом второго реверсивного счетчика, причем установочныевходы первого и второго реверсивных счетчиков соединены с выходом числа элементов блока ввода, генератор импульсов, выход которого соединен с числовыми входг1ми первого и второ го реверсивных счетчиков, блок управлени , содержащий генератор такт вых импульсов, сдвиговый реги,стр и шифратор, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с выходом сдвигового регистра, выход которого подключен к входу .шифратора первый - восьмой выходы которого соединены с управл нщими входами соответственно блока пам ти, блока ввода, второго реверсивного счетчика , генератора импульсов, первого реверсивного счетчика, коммутатора блока вывода и счетчика импульсов, арифметический блок, содержащий два регистра и узел сравнени , причем выходы первого и второго регистров подключены соответственно к первому и второму входам узла сравнени , вы ход которого соединен с входом формировател  импульсов, дев тый выход шифратора соединен с управл ющими входами узла сравнени , первого и второго регистров, введены третий регистр и переключатель, первый выход которого соединен с входом первого регистра, выход которого подключен к второму входу блока вывода, выход третьего регистра соединен с входом второго регистра арифметического блока и вторым входом коммутатора, вход третьего регистра соединен с вторым выходом переключател , вход которого подключен к выходу блока пам ти, причем дес тый выход шифратора блока управлени  соединен с управл ющим входом третьего регистра. На. фиг. 1 приведена блок-схема |Предлагаемого устройства) на фиг. 2 схема блока управлени ; на фиг, 3 схема коммутатора; на фиг. 4 - схема арифметического блока; на ф г. 5 - схема блока ввода; на фиг. 6 - схема блока вывода. Устройство содержит блок I управлени , генератор 2 импульсов, реверсивные счетчики 3 и 4, коммутатор 5, блок 6 ввода, блок 7 пам ти, арифметический блок В, переключатель 9, блок 10 вывода, формирователь 11 импульсов, счетчик 12 импульсов и регистр 13. Схема блока 1 управлени  состоит из генератора 14 тактовых импульсов, регистра 15 сдвига, шифратора ( например , диодного типа) 16 и пусковой кнопки 17. Схема коммутатора 5 содержит группу элементов И 18 - 25 и группу элементов ИЛИ 26-29. Коммутатор 5 осуществл ет передачу кодов на вход блока 7 От реверсивного счетчика 4 или от регистра 13 в зависимости от сигнала блока 1 управлени . Схема арифметического блока 8 содержит приемные регистры 30 и 31 и узлы сравнени  кодов 32. Коды чисел поступают в регистр 30 из блока 7, а в регистр 31 из регистра 13. Схема блоков ввода 6 содержит узел ввода с перфоленты 33 (например, устройство фотоввода FS 1501), клавиатуру 34 ручного ввода, шифратор 35 и переключатель 36 выхода. Вход 37 служит дл  ввода перфоленты в блок ввода, который запускаетс  по второму входу с блока 1 управлени . Переключатель выхода 36 служит дл  переключени  при работе от ручного ввода с клавиатуры 34 на работу от фотоввода 33. Схема блока 10 вывода содержит узел 38 индикации, печатающей узел 39 и триггер 40. Включение одного из узлов, . в зависимости от режима работы, осущестдл етс  с блока 1 управлени  с помощью триггера 40. Устройство работает следуювдм образом . В режиме определени  числа инверсий переключатель 9 находитс  в положении 0. Через блок 6 ввода в блок 7 пам ти ввод тс  коды ивдексов (числа) К, Кл,... ,Kf, исходной перестановки а|, а|(...,а| ,которые указывают место каждого элемента в исходной перестановке. Если в перестановке имеютс  ин°версии , пор док следова1ш  кодов индексов нарушаетс . В общем случае индексы перестановки располагаютс  в произвольном пор дке и задач заключаетс  в определении числа инверсий в заданной перестановке, а также числа транспозиций. Кроме того, устройством решаетс  еще одна сложна  комбинаторна  задача , а именно разложение перестановки в произведении циклов Параллельно с вводом исходной перестановки через блок 6 ввода в блок 7, в реверсивные счетчики 3 и 4 зано ситс  число п и вводитс  в коммутатор 5, с помощью которого из блока 7 считьшаетс  индекс элемента, введенного последним, т.е. занесенный в  чейку с номером п блока 7. Затем по команде блока управлени  1 из содержимого реверсивного счетчика 4 им импульсов с генератора 2 вычитаетс  единица. Полученное в счетчике 4 число п-1 поступает иа вход коммутатора 5, с помощью которого из блока 7 выбираетс  индекс элемента, наход щегос  в  чейке с номером п-1, Код этого индекса поступает в арифметический блок 8. По сигналу блока 1 управлещ«1 коды индексов, хран щихс  в арифметическом блоке В, срав ниваютс  и провер етс  услою1е п t 1 т.е. значение индекса перестановки в  чейке с номером п меньше значени  индекса перестановки в  чей ке с номером п-1. При выполнении этого услови  в счетчик 12 импульса через формирователь 11 и переключатель 9 наноситс  единица. Затем по сигналу блока 1 управлени , генератор 2 импульсов вырабатывает импульс и из счетчика 4 снова вычитаетс  единица. Полученное в счетчике 4 число «-2 поступает на вход коммутатора 5, с помощью которого из блока 7 выбираетс  индекс элемента, наход щегос  в  чейке с номером п -
2. 2. Код этого индекса засылаетс  в арифметический блок В, где по аналогии с предьщущим провер етс  условие ,при вьшолнении которого заноситс  единица в счетчик 12 импульсов. Процесс выборки и сравнени  индексов перестановки происходит до перебора всех п элементов введенной перестановки, т.е. включа  шаг, при котором в реверсивном счетчике 4 будет число, равное единице. После сравнени  последнего элемента перестанбвки с первым элементом этой перестановки в счетчике 4 будет число, равное нулю. На этом заканчиваетс  первый цикл решени  задачи. Второй цикл начинаетс  вычитанием по команде с блока 1 управлени  (подачей импульса с генератора 2 импульсов) единицы из содержимого счетчика 3 и занесени .полученного числа п-1 в счетчик 4, откуда это число поступает на вход коммутатора 5, с помощью которого из блока 7 выбираетс  индекс хран щегос  кода элемента в  чейке с номером 1т-1 и заноситс  в арифметический блок 8. Далее по аналогии с первым циклом работы устройства последовательно выбираютс  индексы элементов перестановки из  чеек с номерами п-2, ,...1 и сравниваютс  с индексом, соответствующим  чейке п-1. В процессе сравнений в счетчик 12 импульсов поступит столько импульсов , сколько раз индекс элемента , хран щегос  в  чейке с номером П-1, окажетс  меньше индекса элементов , хран щихс  в. чейках с меньшими номерами. Третий цикл начинаетс  по команде с блока 1 управлени  вычитанием единицы из счетчика 3 и занесением полученного числа ti-2 в счетчик 4. Далее цикл выполн етс  аналогично двум предьщущим. Процесс решени  заканчиваетс  вы полнением п-1 цикла, после чего в счетчике 12 импульсов будет число. равное количеству инверсий в данной перестановке. Четность или нечетность перестановки однозначно определ етс  по че ности или нечетности числа, получа емого в счетчике 12 импульсов. Число инверсий из счетчика 12 им пульсов переноситс  в блок 10 вывод При вычислении определител  матрицы , т.е. когда индексами элементо перестановки  вл ютс  вторые индексы элементов матрицы, четность пере становки дает соответствующему член матрицы знак плюс, а нечетность знак минус . В режиме определени  транспозиций переключатель 9 устанавливаетс  в положение б. Исходна  перестановка вводитс  в блок 6 ввода аналогично предьщущему режиму работы, причем коды индексов вводимой перестановки в  чей ке запоминающего блока 7 располагаютс  последовательно, начина  с  чейки с номером 1, , По команде с блока 1 управлении с помощью коммутатора 5 из блока 7 выбираетс  код индекса а элемента перестановки, хран щийс  в  чейке с номером . Код заноситс  в регист 13, а номер  чейки в арифметический блок 8, где происходит сравнение кода номером  чейки . Если вьтолн етс  равенство 1, то аналогично предыдущему выбираетс  код индекса а.,хран щегос  в  чейке с номером блока 7, и снова производитс  сравнение а . При выполнении этого равенства происходит выборка следующего кода индекса, т.е. а и выполн етс  операци  сравнеш  aj( и т.д. до  чейки с номером Nr,n. Если в результате п сравнений вы полн ютс  равенства кодов индексов перестановок и соответствующих им номеров  чеек блока 7, то это свидетельствует об отсутствии транспозиций в исходной перестановке и в счетчике 12 импульсов будет нулевое значение. При несовпадении на некотором ша ге кода индекса элемента перестановки с номером  чейки блока 7, в которой хранитс  этот код, выполн ютс  следующие операции. По команде блока I управлени  код индекса элемента перестановки из регистра 13 подаетс  на вход ком мутатора 5, который осуществл ет выборку из  чейки с номером, равным этому коду, новый код индекса , хран щийс  в данной  чейке блока 7. Аналогично предыдущему, в арифметическом блоке 8 происходит сравнение обоих кодов, и через формирователь 11 в счетчик 12 импульсов заноситс  единица. На этом заканчиваетс  один цикл работы устройства. Если в:этом цикле сравниваемые коды окажутс  равными, то содержимое регистра 13 и  чеек блока 7, из которых производилось считывание кодов индексов, гас тс  в нулевое состо ние, блока 7. Если при сравнении окажетс , что а. ,то код шндекса/ регистра 13 передаетс  на вход коммутатора 5, с помощью которого из  чейки блока 7 с номером, равным этому коду, считываетс  значение кода индекса, хран щегос  в этой  чейке, и засылаетс  в арифметический блок 8, куда также передаетс  код индекса , хран щегос  в режиме регистра 13, Затем в блоке 8 производитс  сравнение этих двух кодов, и через формирователь 1I в счетчик 12 импуЛьсов заноситс  единица. В Случае равенства сравниваемых значений, значений регистра 13, содержимое  чеек, из которых произошло считывание кодов индексов перестановки гаситс  в нулевое состо ние . При невыполнении равенства аналогично предьщущему выполн етс  следуюций цикл. Таким образом, количество циклов , в которых не выполн етс  равенство кодов индексов элементов исходной перестановки с номерами соответствукищх  чеек блока 7, будет соответствовать количеству импульсов занесенных в счетчик 12 импульсов ,, причем число, наход щеес  в счетчике 12 импульсов, после перебора всех  чеек равно числу транспозиций исходной перестановки. В процессе считывани  значений кодов индексов из блока 7,  чейки содержимое которых уже бьто погашено в нулевое состо ние, пропускаютс  коммутатором 5. В процессе считывани  значений из  чеек блока 7 эти эначс1ш  вывод тс  из арифметического блока 8 на блок вывода 10, причем после каладого выполнени  услови  сравнени  регистрируетс  разделительный символ. В результате чего устройством вывода будет зафиксирована последовательность кодов индексов, соответ -ствующа  разложению исходной перестановки в произведение циклов, которые будут отделены друг от друга разделительными символами. Таким образом преимущественно предлагаемого устройства по сравнению с известным заключаетс  в том, что при минимальном добавлении элементов (регистр и переключатель) его функциональные возможности знач . тельно увеличиваютс , поскольку дополнительно возможно определение транспозиций и разложение перестановки и произведение циклов. Формула изобретени  Устройство дл  матричных вычислений , содержащее формирователь импульсов , выход которого соединен с входом счетчика импульсов, выход ко торого подключен к первому входу блока вывода, блок ввода, информаци онный выход которого соединен с информационным входом блока пам ти, адресный вход которого подключен к выходу коммутатора, первый вход которого подключен к выходу первого реверсивного счетчика, вход которого соединен с выходом второго реверсивного счетчика, причем установочные входы первого и второго ре версивных счетчиков соединен с и 1ходом числа элементов блока ввода, генератор импульсов выход которого соединен с. числовыми входами первого и второго реверсивных счетчиков , блок управлени , содержащий генератор тактовых импульсов, сдви- говый регистр и шифратор, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с выходом сдвинового ре пестра , вькод которого подключен к входу шифратора, первый - восьмой выходы которого соединены с управл ющими входами соответственно блока пам ти, блока ввода, второго реверсивного счетчика, генератора импульсов , первого реверсивного счетчика , коммутатора, блока ввода и счетчика импульсов, арифметический блок, содержащий два регистра и узел сравнени , причем выходы первого и второго регистров подключены соответственно к первому и второму входам узла сравнени , выход которого соединен с входом формировател  импульсов , дев тый выход шифратора соединен с управл ющими входами узла сравнени , первого и второго регистров , отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей за счет вычислени  числа транспозиций и разложени  перестановки в произведении циклов , в него введены третий регистр и переключатель, первый выход которого подключен к второму входу блока вывода, выход третьего регистра соединен с входом второго регистра арифметического блока и вторым входом коммутатора, вход третьего регистра соединен с вторым выходом переключател , вход которого подключен к выходу блока,пам ти , причем дес тый выход щифрато- ра блока управлени  соединен с управл ющим входом третьего регистра. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 336664, кл. G 06 F 15/32, 1970. 2,Авторсйое свидетельство СССР № 746533, кл. G 06 F 15/32, 1978 (прототип).

   Фиг.1

   Фиг.2

   Л

   W 4 W J 4 L

   15 г55 i i

   5 t 11 1

   Л ф л лч

   д

   г/г

   н

   57.

   33

   12

   У

   д

   де

   f

   J

   Фи9.5

   Фиа.б