Цифровое вычислительное устройство для гибридных вычислительных машин

 

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к , устройствам гибридных вычислительных машин, управляющих процессом решения задач, которые сведены к минимизации целевой функции. Целью изобретения является повьнпение точности и устойчивости процесса решения. Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, счетчик 2 признаков направлений поиска, блок 3 памяти признаков направлений поиска, группу 4элементов ЖКПЮЧАЩЕЕ ИЛИ, группу 5элементов И, группу 6 счетчиков, группу 7 регистров, блок 8 задания с цикла, содержащий дешифратор 9 и одСО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1262540 (51) 4 6 06 J 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

M АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21} 3825459/24-24 (22) 13.12.84 (46) 07.10.86. Бюл, Р 37 (71) Институт проблем моделирования в энергетике AH УССР (72) Г,И.Греэдов, К.И.Гищак и А.Л.Ц)ихутский (53) 68,32t088,8) (56) Патент С1ЧА Ф 3840725, кл. Г 06 J 1/00, 1974.

Греэдов Г.И. теория и применение гибридных моделей. Киев, Наукова думка, 1975, с. 48-50, рис. 20, (54) ЦИФРОВОЕ В)1ЧИСЛИТЕЛЬНОЕ YCT. P0ACTB0 ДПЯ ГИБРИДНИХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬН11Х

1М)11ИН (57) Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам гибридных вычислительных машин, управляющих процессом решения задач, которые сведены к минимизации целевой функции. Целью изобретения является повышение точности и устойчивости процесса решения. Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, счетчик 2 признаков направлений поиска, блок 3 памяти признаков направлений поиска, группу

4 элементов ИСКЛМЧАИЮЕ EIH, группу

5 элементов И, группу 6 счетчиков, группу 7 регистров, блок 8 задания цикла, содержащий дешифратор 9 и од-

1262540 новибратор 10, входы и выходы устройства. В составе гибридной вычислительной машины устройство управляет процессом решения, который сводится к минимизации некоторой целевой функции, построенной по условиям ре1

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам гибридных вычислительных машин, управляющих процессом решения задач, которые сведены к минимизации целевой функции, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, где применяется гибридная вычислительная техника для целей решения оптимизационных задач, например при управлении технологическими процессами.

Целью изобретения является повы" шение точности и устойчивости процесса решения. 15

На фиг. 1 приведена блок-схема цифрового вычислительного устройства для гибридных вычислительных машин; на фиг. 2 — таблица значений двоичных компонент векторов задающих 20 направления поиска (для размерности пространства поиска п=8).

Устройство (фиг. 1) содержит генератор 1 тактовых импульсов, счетчик 2 признаков направлений поиска, 25 блок 3 памяти признаков направлений поиска, группу А элементов ИСКЛИЧАМ1цЕЕ ИЛИ, группу 5 элементов И, группу 6 счетчиков, группу 7 регистров, блок 8 задания цикла, содержа- 3п щий дешифратор 9 и одновибратор 10, вход 11 устройства, выходы 12» ..., l2„ признаков направления поиска, выходы 13,,13„ антиградиента. . Цифровое вычислительное устрой З5 ство для гибридных вычислительных машин работает следующим образом.

В составе гибридной вычислительной машины предлагаемое устройство управляет процессом решения, кото- 4О рый сводится к минимизации некоторой целевой функции, построенной по условиям решаемой задачи. шаемой задачи. Упрлвление заключается в задании направления изменения машинных переменных в соответствии с вычисленной методом синхронного детектирования величиной G, близкой к антиградиенту целевой функции. 2 ил.

Э

Управление заключается в задании направления. изменения машинных переменных в соответствии с вычисленной методом синхронного детектирования величиной С, близкой к антиградиенту целевой функции.

Особенностью формирования величины 6 в предлагаемом устройстве является использование знака изменения целевой функции при движении в поисковых направлениях и использование системы направлений поисковых колебаний, соответствующих функциям Уолша.

Входным сигналом предлагаемого устройства является двоичный сигнал

G « содержащий информацию о направлении изменения целевой функции и представляющий знак производной от целевой функции по времени. Величина (i=

=О, если при движении в поисковом направлении целевая функция убывает, и G =--l, если целевая функция возрастает.

Выходными сигналами устройства являются векторный сигнал, задающий направления поисковых колебаний

s(s,,s,,...,s„), и векторный сигнал, представляющий знаковую, аппроксимацию антиградиента целевой функции

G(g « g « ° ° ° «g ) °

Ф «

В предлагаемом устройстве поисковые колебания задаются вдоль и взаимно ортогональных направлений. Для организации поисковых колебаний используется 2h векторов, задающих направления поиска и соответствующих функциям Уолша. Компоненты векторов, задающих направления поиска, представляются одноразрядными двоичными числами. Каждому направляющему векто1262540 ру соответствует признак (номер1.

Для выполнения поисковых колебаний векторы направлений поиска задаются в порядке возрастания номеров, при этом каждый вектор с четным номером направлен противоположно вектору с последующим нечетным номером.

Компоненты вектора G, аппроксимирующего антиградиент, определяются за цикл поисковых колебаний длиной

2л шагов в соответствии с выражением

2л -1

6.s„ к=О где n - размерность пространства поиска; компоненты вектора G;

С - значение сигнала С íà k-м 20 к шаге цикла; значение 1-й компоненты век I К тора задающего направление поиска на k-м шаге цикла.

Тактовые сигналы поступают с вы- 25 хода генератора 1 сигналов на вход счетчика 2, который является двоичным счетчиком с числом состояний два, Состояние счетчика изменяется по заднему фронту тактовых сигналов. Код признака 1двоичный код номера) поступает с его выходов на входы блока

3 и входы блока 8. В блоке 3 хранятся значения компонент векторов задающих направления поиска. Пример программирования ПЗУ для случая n=8 приведен в таблице на фиг, 2. По номеру направления поиска блок 3 формирует на входах, которые являются выходами 12О,,...,12 устройства, соответ-4р ствующий вектор направления поиска.

Одновременно компоненты направляющего вектора поступают на входы группы 4, которая содержит и логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, реа- 45 лиэующих умножение величины 51„ и поступающей с входа 11 устройства величины Ск, Значения произведений

С„ 5;„ поступают с выходов элементов группы 4 на управляющие входы группы 5, которая содержит и логических элементов И. В конце каждого шага поисковых колебаний тактовый сигнал с выхода генератора тактовых сигналов проходит через элементы И (соответствующие <„ S;„ =1} на информационные входы группы 6 счетчиков, которая содержит и двоичных счетчиков с числом состояний не менее 2п+

+1. Количество тактовых сигналов, поступающих в счетчики за цикл поисковых колебаний определяет величины соответствующих компонент g,, причем нулевое состояние счетчика соответствует величине компоненты — 1 (в относительных единицах), а состояние 2„+1 — величине компоненты

+1, Значению q =О соответствует состояние счетчика и. Выходные коды счетчиков (значения компонент а ) поступают на входы регистров. В начале каждого никла поисковых колебаний с выхода блока 8 на управляющие входы счетчиков и регистров приходит сигнал, по переднему фронту которого накопленные значения компонент g; заносятся в регистры, а счетчики устанавливаются в нулевое состояние. На выходах регистров, которые являются выходами 13,,..., 13 устройства, найденные на предыдущем цикле значения компонент g;, сохраняются в течение очередного цикла неизменными и используются для задания направления изменения переменных. Выходной сигнал блока 8 задания цикла формируется одновибратором

10 по переднему фронту сигнала дешифратора 9, который выделяет нулевое состояние блока признаков направлений поиска.

Формула изобреуения

Цифровое вычислительное устройство для гибридных вычислительных машин, содержащее генератор тактовых импульсов, счетчик признаков направления поиска и блок памяти признаков направления поиска, причем выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом счетчика признаков направления поиска, выходы которого соединены с адресными входами блока памяти признаков направления поиска, выходы которого соединены с выходами признаков направления поиска устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и устойчивости процесса решения, оно содержит группу элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,.группу элементов И, группу счетчиков, группу регистров и блок задания цикла, содержащий дешифратор и одновибратор, причем вход устройства соединен с первыми входами

S 1262540 элементов ИСКЗПОЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы, второй вход i-ro (1=Г,п) элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы подключен к

1-му выходу блока. памяти признаков направления поиска, выход 1-го (i=1,п

° элемента ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы соединен с первым входом i-ro элемента И, вью(од которого соединен со счетным входом i-ro счетчика группы, выходы которого соединены с информационными входами 1-го регистра группы, выходы которого соединены с -й группой выходов антиградиента;. устройства, выход генератора тактовых импульсов соединен с вторыми входами элементов И группы, выходы счетчика признаков направления поиска соединены с входами дечифратора, выход которого соединен с входом одновибратора, выход которого подключен

10 к входам сброса счетчиков групп и входам синхронизации регистров группы.

Составитель А.Чеканов

Редактор Н.Марголина Техред А. Кравчук Корректор Г.Решетник

Заказ 5431/49 Тираж б71 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д,. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная. 4,