Вычислительный узел цифроаналогового матричного процессора для решения задач теории переноса

 

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к гибридным вычислительным устройствам, и предназначено для решения задач теории переноса, описываемых интегродифференциальными уравнениями в частных производных. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет решения интегродифференциальных уравнений переноса. Вычислительный узел содержит N вычислительных элементов, каждый из которых имеет группу из (N+3)-х регистров 2, группу из (N+3)-х цифроаналоговых преобразователей 3, сумматор 4 и инвертор 5. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 06 F 15 32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4401951/24-24 (22) 31. 03 ° 88 (46) 23.12.89. Бюл. 1 47 (71) Томский политехнический институт им. С.M.Êèðoaà (72) А,Ф.Лавренюк (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

4 11123 79, кл. С Об 1 1/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР 1151985, кл. С 06 Г 15/32, 1985. (54) ВЬ!ЧИСЛИТЕЛЬНЬУ УЗЕЛ ЦИФРОАНАЛОГОВОГО МАТРИЧНОГО ПРОЦЕССОРА ЛЛЯ

РЕШЕНИЯ ЗАДЛЧ ТЕОРИИ ПЕРЕНОСА

Я0„1531106 А1

2 (57) Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к гибридным вычислительным устройствам, и предназначено для решения задач.теории переноса, описываемых интегродифференциальными уравнениями в част". ных производных. Цель изобретения расширение функциональных возможностей за счет решения интегродифференциальных уравнений переноса. Вычислительный узел содержит N вычислительных элементов, каждый из которых имеет группу из (N+3)-х регистров 2, группу из (И+3)-х цифроаналоговых преобразователей 3, сумматор 4 и инвертор 5. 2 ил.

1531106 — +g, q = — pgd y lp (x,p )w(x, p рл ) + s(x,p), (1) ! 20 где((х, р ) — плотность частиц в точке х, летящих под углом к оси ОХ, P = cos3;

W(x, р - р) — плотность вероятности перехода частиц, Лви- 25 жущихся в направлении

1ц, в направлении jU в точке х;

30 к

QhP„g W; (Є— Р,) + S (2) где, й.Уравнение (2) записано для узло40 вой точки дискретного пространства при моделировании переноса в направлении орта, с учетом поглощения и рассеяния в этой узловой точке.

При решении уравнения (2) на вы4 числительном элементе предполагается, что выходной величиной являются функции плотности частиц, вылетающих в направлении орта р, иэ узловой точки ij с учетом процессов поглощения

50 и рассеяния в этой точке, а также с учетом дополнительного источника частиц в этой точке: (М, S

11 + ц) Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к гиб,ридным вычислительным машинам, и предназначено для решения задач теории переноса, описываемых интегродифференциальными уравнениями, Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства эа счет решения интегродифференциальных уравнений переноса.

На фиг. 1 представлена схема вычислительного узла для случая Г1 4; на фиг.2 - схема вычислительного элемента узла.

S(x,ð) — источник частиц в точке х с направлением движения по р, ъ кусочно-непрерывные значение моделируемой

Функции в точке ij дискретного пространства в угловом направлении переноса функция дискретного источника частиц в точке ij c направлением движения по орту телесный угол, по которому производится интегрирование числа частиц, попавших в этот угол и рассеянных в направлении Pl, .

Вычислительный узел содержит N вычислительных элементов 1.1-1.tJ, где

N — число угловых направлений переноса. Вычислительный элемент 1 coAep" жит (N+3) регистров 2.1-2.N+3, N+3 цифроаналоговых преобразователей

3.1-3.N+3, сумматор 4, инвертор 5, Рассмотрим работу вычислительного узла цифроаналогового процессора на примере решения простейшей задачи теории переноса в плоскопараллельной геометрии, описываемой следующим интегродифференциальным кинетическим уравнением: функции поглощения и рассеяния в точке х.

Кусочно-разностная аппроксимация уравнения (1) по одному из направлений переноса (И, например в направлении 1,, переводит исходную задачу в дискретное пространство, образованное ортами направления переноса в соответствии со схемой переноса.

Получаемое при этом раэностное уравнение для одной узловой точки и для одного 41, -ro направления переноса имеет вид

1531106 6 коэффициенты этого уравнения имеют следующий вид:

X,t(õ

К = ---- К (= p 1 1П дш (х

К

Ьх

3 (д (4)

Функцию источника S в уравне1,) нии (3) можно представить лля некоторых задач теории переноса как суперпоэицию плотности генерации частиц, зависящую от внешних условий S и плотности генерации частиц, обусловленную внутренними факторами моделируемой среды f, для последней в случае линейной зависимости от моделируемой функции имеют тогда последний член уравйения (3) может быть представлен следующим образом:

На выходе сумматора 4 формируется потенциал V „, являющийся решением уравнения (3) и соответствующий моделируемой плотности частиц, вылетающих иэ точки ij в направлении луча р,. к s; = к (s; +Г : q ). .(5)

Перед решением уравнейия (3) с учетом (4) и ($) в регистры 2.12.N+3 заносятся коды коэффициентов

K(,1 ;K J.(2,„ Къ °

При решении эти коды поступают на цифровые входы цифроаналоговых преоб" разователей 3.1-3,tJ+3. На аналоговые входы цифроаналоговых преобразователей 3.1-3.И подаются значения узловых потенциалов V,, с выходов сумматоров 4, включенйых в другие узлы матричного процессора. Величины этих, цк узловых потенциалов V; связаны с моделируемыми переменными И . через

1,( масштабные коэффициенты т, ((g = m

Произведения этих потенциалов и кодов коэффициентов поступают в соответствии с решаемым уравнением (3) с выходов цифроаналоговых преобразователей 3.1-3.Г! на вход сумматора 4.

На вход последнего также поступают аналоговые значения произведения опорного потенциала 1™ на соответа ствующий код, произведения отрицательной величины выходного потенциала V;„ на код коэффициента поглощения и произведения величины выходного потенциала на кор, коэффициента внутреннего источника.

1аким образом, каждый вычислительный элемент моделирует перенос частиц в направлении (tJ с учетом поглощения и рассеяния в этой точке дискретного пространства, в которую включен данный вычислительный элемент, а вычислительный узел является совокупностью таких элементов и на нем осуществляется взаимный переход при рассеянии из одного направления в другое.

Формула изобретения

Вычислительный узел цифроаналогового матричного процессора для решения задач теории переноса, содержащий первую группу из (t1+2)-х регистров, где Г1 - число моделируемых угло20 вых направлений, первую группу из (N+2)-х цифроаналоговых преобразователей, первый сумматор и первый инвертор, причем первый вход коэффициентов уравнения переноса вычислительного узла подключен к информационным входам регистров первой группы, i-й вход узловых потенциалов вычислительного узла (где i = 1, ..., Г1+1) подключен к аналоговому входу i-ro циф25

30 роаналогового преобразователя первой группы, вход режима вычислительного узла подключен к входам записичтения регистров первой группы, выход

35 j (о Ре(((стра г(ерво((группь((rpe

1, ..., И+2) подключен к входу кода J-го цифроаналогового преобразователя, выходы цифроаналоговых преобразователей с первого по (И+2)-й пер40 вой группы подключены соответственно к входам с первого по (И+2)-й первого сумматора, выход которого подключен к первому выходу вычислительного узла и к входу первого инвертора, выход

45 котоРого подключен к аналоговому Вхо ду (N+2)-го цифроаналогового преобразователя, о т л и ч а ю ц и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей эа счет решения интегродифференциальных уравнений переноса, вычислительный узел содержит (И+3)-й регистр первой группы, (N+3)-й цифроаналоговый преобразователь первой группы, с второй по И-ю

55 группы из (И+3) -x регистров в каждой, с второй по tJ-ю группы из (N+3)-х цифроаналоговых преобразователей в ка...дой, с второго по tJ-й сумматоры, с второго по И-й инверторы, пои этом

1531106

Фиа1

Составитель В.Смирнов

Техред H.äèäûê Корректор О.Ципле

Редактор М.Бланар

Заказ 7956/51 Тираж 668 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 8-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул.Гагарина,101 первый вход коэффициентов уравнения переноса и вход режима вычислительного узла подключены соответственно к информационному входу и к входу записи-чтения (N+3)-го регистра первой группы, выход которого подключен к входу кода (N+3)-го цифроаналогового преобразователя первой группы, выход которого подключен к (11+3)-му входу первого сумматора, выход которого подключен к аналоговому входу (N+3)ro цифроаналогового преобразователя первой группы, с второго llO N»é входы коэффициентов уравнения переноса вычислительного узла подключены соответственно к информационным входам регистров с второй по 11-ю групп, i-й вход узловых потенциалов вычислительного узла подключен к аналоговым входам i-x цифроаналоговых преобразователей с второй по N-ю групп, вход режима вычислительного узла подключен к входам записи-чтения регистров с второй по И-ю групп, выходы k-x регистров с второй no N-ю групп (где

1, ..., N+3) подключены соответственно к входам кода k-х цифроаналоговых преобразователей с второй по

N-ю групп, выходы которых подключены соответственно к 1.-м входам с второго по N-й сумматоров, выход 1-го сумматора (где 1 2, ..., И) подключен к 1-му выходу вычислительного узла, к аналоговому входу (N+3)-го цифроаналогового преобразователя 1-й группы и к входу 1-го инеертора, выход которого подключен к аналоговому входу (N+2)-го цифроаналогового преобразователя 1-й группы.