Оптоэлектронный управляемый элемент сеточного процессора

 

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к специализированным сеточным процессорам, применяемым для решения дифференциальных уравнений в частных производных. Целью изобретения является повышение точности решения задач теории переноса. Для этого в оптоэлектронный элемент с однонаправленной передачей сигнала введен дифференциальный интегратор, образующий совместно с шестью оптронами управляющие и стабилизирующие элементы схемы оптоэлектронного элемента. Данный элемент может применяться как узловой и межузловой элемент сеточного процессора, при этом повышается точность решения задач анизотропного переноса. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 06 G 9/00, 7/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и А BTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

QgfPgg

QT iiTK- 1

«f 4Q

8 /

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4467632/24-24 (22) 29.07.88 (46) 30.10.90. Вюл. №- 40 (71) Томский политехнический институт (75) А.Ф. Лавренюк, 10. Ь. Волынский, О.В. Смиренский и И.Д. Малкин (53) 681.333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 437100, кл. С 06 G 7/48, 1973.

Авторское свидетельство СССР

¹- 1267447, кл. G 06 G 7/46, 1986. (54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ УПРАВЛЯЕМЫЙ ЭЛЕМЕНТ СЕТОЧНОГО ПРОЦЕССОРА (57) Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к специИзобретение относится к вычислительной технике, а именно к оптоэлектронным вычислительным устройствам, применяемым для решения дифференциальных уравнений в частных производных (данные элементы применяются в качестве межузловых и узловых элементов сеточного процессора, предназначенного для решения широкого класса задач математической физики).

Цель изобретения — повышение точности работы элемента.

На чертеже изображена схема предлагаемого элемента (показан вариант включения оптоэлектронного элемента между узловыми точками сеточного про цессора для моделирования анизотропного переноса из узловой точки i моделируемого дискретного пространства в узловую точку i+1, обратный перенос моделируется точно таким же элемен„„SU„„1603407 А 1

2 ализированным сеточным процессорам, применяемым для решения дифференциальных уравнений в частных производных.

Целью изобретения является повьппение точности решения задач теории переноса. Для этого в оптоэлектронный элемент с однонаправленной передачей сигнала введен дифференциальный интегратор, образующий совместно с шестью оптронами управляющие и стабилизирующие элементы схемы оптоэлектронного элемента. Данный элемент может применяться как узловой и межузловой элемент сеточного процессора, при этом повышается точность решения задач анизотропного переноса. 1 ил. том, но включенным в обратном направлении).

Элемент содержит шесть оптронов

1-6, дифференциальный интегратор 7, вход 8 элемента,вход 9 опорного напряже.ния,выход 10 элемента и управляющие входы 11-14 элемента.

В качестве оптронов 1-6 применяютоР ся обычные оптронные пары с линейной характеристикой изменения тока, протекающего через фоторезистор в зависимости от величины тока, протекающего через источник излучения этого оптро- 3 на. При этом допустимо некоторое от- ъ. клонение характеристик оптронов от заданных значений, за исключением оптронов 2 и 3, которые должны иметь идентичные характеристики, так как правильный выбор и подбор характерис1603407

2 (б) 3 6 (7) (8) (при Uv >> U 6 x) IR,-I6Ê, =О, (9) тик этих оптронов определяет степень соответствия величин входного и выхадного токов, Элемент работает следующим обра-"

5 зом.

При работе элемента в сеточном процессоре, входящем в состав гибридного вычислительного комплекса, для непосредственного согла.сования с дру" 1О гими элементами схемы комплекса фоторезисторы оптронов 1,4 S и 6 заменяют кодоуправляемыми резисторами, а управляющие сигналы при этом будут записываться в соответствующие регистры памяти этих резисторов.

Расчет параметров:элементов оптронных пар 1-6 проводится на основе критериев подобия, полученных путем сравнения исходных дифференциальных 2п уравнений и уравнений, описывающих изменение электрических величин в оптоэлектронном элементе сеточного процессора.

При моделировании анизотропного пе-25 реноса, описываемого уравнением

P--- — Qq - 3q = О, Ц3 последнее преобразуют в разностное 3О уравнение и для i"é узловой точки моделируемого пространства имеют: (Π— — (ср;„,— (р, )-асср, +)g; = 0 (2) Два первых члена уравнения (2) мож

35 но интерпретировать как ток I;+, входящий в узловую точку i из узла

i + I, и ток I,,выходящий из узловой точки i, подобным образом можно интер- О претировать и другие члены уравнения G((; и 9g; как токи (плотность потока) соответственно входящего и выходящего из узловой точки i.

l 45

Уравнение (2) тогда можно записать следующим образом:

Решение уравнения (3) можно осуществить на сеточном процессоре, узловые точки которого соединены элементами с на.правленной передачей токовых сигналов, при этом межузловой элемент такого типа имеет на выходе токовый сигнал .Т6, равный по величине токовому сигналу Х, на выходе этого элемента.

Основные электрические моделирующие параметры оптоэлектронного элемента связаны между собой следующим образом;

Ток во входной цепи равен

Т, =U „/R, (4)

Ток в выходной цепи равен (®У выл) R6

Величины сопротивлений фоторезисто ров оптронов 2 и 3 зависят от этих токов, протекающих через соответствующие источники излучения этих оптронов, следующим образом: где I(— крутизна характеристики изменения сопротивления оптрона по токовому входу.

Величина потенциала на выходе дифференциального интегратора 7 определяется как интегральная разность потенциалов U и U< в соответствующих плечах уравновешенной мостовой схемы:

Па Uon Rg Rg

»» (— — -) SRC SRC т К+К Т,К+К где RC — постоянная времени интегра1 тора, Предполагая линейную зависимость между выходным напряжением интегратора и выходным током элемента, получают следующую их взаимосвязь:

Бсм (Кр К+

SCRR6 KI6 Р KI1+RФ

При анализе последнего соотношения для установившегося режима (S=O) получают следующее равенство из которого следует, что при одинаковых характеристиках оптронов 2 и 3 соотношение величин выходного и входного тока будут определяться соотношением величин сопротивлений оптронов

4 и 5, включенных в плечи мостовой схемы:

16034

Rg

I I

6 R4 (1О) Таким образом, изменяя величину сопротивления оптрона 4 или оптрона

5, можно менять масштабное соответствие выходного тока входному. Исследование погрешности задания величины выходного тока при переходных режимах проводится на основе анализа передаточной функции, получаемой из соотношения (8) при выполнении следующих условий;

R4 >7 ItK и R >p I6K

R 5 (»)

R (I+s -"- ).

KV,„

Формула изобретения

Оптоэлектронный управляемый элемент сеточного процессора, содержащий

35 первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой оптроны и.шину опорного напряжения, первый вывод фоторезистоЗадавая масштабное соотношение моделируемых величин m =$70„. и срав- 25 кивая соответствующие моделируемые потоки в исходной системе (3) с токами в элементе сеточного процессора (4) и (5), получают условия подобия для параметров применяемого оптоэлектронного элемента.

07 6 ра первого оптрона является входом элемента, а второй вывод фоторезистора первого оптрона через источник излучения второго оптрона подключен к шине нулевого потенциала, первые выводы фоторезисторов второго и третьего оптронов объединены и подключены к шине опорного напряжения, а вторые выводы фоторезисторов второго и третьего оптронов соединены соответственно с первыми выводами фоторезисторов четвертого и пятого оптронов, вторые выводы которых объединены, первый вывод фоторезистора шестого оптрона является выходом элемента, первые выводы источников излучения первого, четвертого, пятого и шестого оптронов подключены к шине нулевого потенциала, вторые выводы источников излучения первого и шестого оптронов являются соответственно первым и вторым управляющими входами элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы элемента, в него введен дифференциальный интегратор, входы которого подключены соответственно к первым выводам фоторезисторов четвертого и пятого оптронов, второй вывод одного из которых подключен к шине нулевого потенциала, выход дифференциального интег,ратора через источник излучения третьего оптрона подключен к второму выводу фоторезистора шестого оптрона, вторые выводы источников излучения четвертого и пятого оптронов являются соответственно третьими и четвертым управляющими входами устройства.

1603407

Составитель В. Алекперов

Texpep N.Ходанич Корректор А. Осауленко

Редактор А. Ревин

Заказ 3387 Тираж 559 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101