Вычислительный узел гибридного сеточного процессора для решения нелинейных задач теории поля

 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для решения нелинейных задач теории поля, описываемых дифференциальными уравнениями в частных производных, на сеточных моделях. Цель изобретения - повышение точности решения нелинейных задач теории поля. Вычислительнпй узел содержит резисторы, регистры, ключи, накапливающий конденсатор , согласующие резисторы, цифроаналоговые преобразователи, компаратор , кодоуправляемый блок нелинейности второго порядка, оптроны. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

16522 А1 (19) (11) (SS)S С 06 С 7/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4479413/24 (22) 01.09.88 (46) 15.03.91. Бюл, )1 - 10 (71) Томский политехнический институт им. С.М.Кирова (72) А,Ф.Лавренюк (53) 681.333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1229781, кл. С 06 G 7/46, 1984.

Авторское.свйдетельство СССР

i9 1446632, кл. G 06 G 7/46, 1986. (54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ ГИБРИДНОГО СЕТОЧНОГО ПРОЦЕССОРА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ,НЕЛИНЕЙНЫХ ЗАДАЧ ТЕОРИИ ПОЛЯ.

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для решения нелинейных задач теории поля, описываемых дифференциальными уравнениями в частных производных, на сеточных моделях.

Цель изобретения — повышение точности решения нелинейных задач теории поля.

На чертеже представлена схема вычислительного узла гибридного сеточного процессора, Вычислительный узел включает кодоуправляемые резисторы 1, регистры 2, ключи 3.1-3.4 второй регистр 4, накапливающий конденсатор 5, первый согласующий резистор 6, первый цифроаналоФ говый преобразователь 7, первый регистр 8, второй цифроаналоговый преобразователь 9, третий регистр 10, компаратор 11, кодоуправляемый блок

12 нелинейности второго порядка, четвертый регистр 13, второй согласующий

2 (57) Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для решения нелинейных зацач теории поля, описываемых дифференциальными уравнениями в частных производных, на сеточных моделях, Цель изобретения — повышение точности решения нелинейных задач теории поля. Вычислительный узел содержит резисторы, регистры, ключи, накапливающий конденсатор, согласующие резисторы, циф роаналоговые преобразователи, компаратор, кодоуправляемый блок нелинейности второго порядка, оптроны.

1 ил. резистор 14, оптроны 15, первую 16 и вторую 17 группы информационных и управляющих входов, выход 18 и смежные точки 19 узла.

Оптроны 15 выбираются с линейными характеристиками изменения проводимости в зависимости от изменения уп- ©) равляющего потенциала, или управляющего тока. При применении оптронов с нелинейной характеристикой можно моделировать таким образом соответствующую нелинейность моделируемых гараметров, либо корректировать эту характеристику соответствующим подбо ром нелинейных характеристик блока 12.

Можно также программным способом задавать значения коэффициентов нелинейности, эта процедура осуществляется занесением соответствующих кодовых сигналов в регистр 13. Выход блока 12 может быть подключен к источникам излучения оптронов 15 и без согласующе1635202 го резистора 14. Компартор 11 имеет разностный выход.

Вычислительный узел работает следующим образом.

Решение на гибридном сеточном процессоре отыскивается в виде суперпозиции двух решений: одного — в виде опорных значений моделируемой функции, другого - в виде отклонений от задан- 1О ного уровня. При этом имеются фактически две сеточные модели: первая— из кодоуправляемых резисторов 1 для моделирования опорного уровня моделируемой функции, вторая — из оптро нов 15 для моделирования нелинейных эффектов. При сопряжении сеток производится цифровое управление параметрами управляющих цепей оптронов, Каждый узловой элемент сеточных моделей набран из включенных в узловую точку межузловых проводимостей с локальным управлением. Такая структура узлового элемента позволяет эффективно моделировать задачи с существен- 25 ной неоднородностью, например, многослойных гетерогенных систем, при этом каждый моделируемый слой заменяется узловым элементом и параметры этого элемента, порой сильно отличаю- 30 циеся, задаются в соответствии с геометрией и физическими характеристиками моделируемого слоя. Сеточный процессор позволяет проводить решение в любом из трех базовых режимов работы при использовании данного вычисли35 тельного узла на цифроуправляемой сеточной модели, на аналоговой оптоэлектронной сеточной модели, на гибридной сеточной модели, являющейся совокупностью двух первых. При этом аналоговая сеточная модель позволяет повысить быстродействие и сразу же получать решение, на этой же модели можно "проигрывать" большое количество вариантов, а выбранные затем варианты уточняются на более точной гибридной модели, в которой цифровым методом задаются опорные значения моделируемых функций и соответствующие им значения межузловых проводимостей, а также коэффициенты нелинейностей блоков 12, отклонения от опорных значений моделируемйх функций реализуется на оптронах 15, Получаемое на та1 кой составной сеточной модели решение атем может быть уточнено уже на цифроуправляемой модели с заданием локальных неоднородностей.

Преобразователь 7 предназначен для задания узловых функций источников. Этот бчок также может быть применен для задания граничных и начальных условий, в последнем случае включены ключи 3.2 и 3.4 и производится зарядка конденсатора 5 в соответствии с начальными условиями решаемой задачи, Преобразователь 9 служит для задания опорного сигнала, относительно которого на выходе компаратора 11, по сути являющегося блоком сравнения, формируется разностный сигнал, управляющий: грез блок 12 светимостью источников излучения оптронов 15 и, соответственно, проводимостью фоторезисторов этих оптронов.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Вычислительный узел гибридного сеточного процессора для решения не,линейных задач теории поля, содержащий кодоуправляемые резисторы, первые выводы которых объединены и являются выходом вычислительного узла, первый ключ и первый регистр, выход которого подключен к входу первого цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым выводом первого согласующего резистора, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности,в него введены регистры, ключи, оптроны, накапливающий конденсатор, второй цифроаналоговый преобразователь, компаратор, второй согласующий резистор и кодоуправляемый блок нелинейности второго порядка, выход которого через второй согласующий резистор подключен к анодам фотодиодов оптронов, катоды фотодиодов оптронов соединены с шиной нулевого потенциала, выходы второго регистра подключены к управляющим входам ключей, информационные входы которых соединены с первыми выводами кодоуправляемых резисторов, информационные входы первого и второго ключей подключены соответственно к второму и первому выводам первого согласующего резистора, выход третьего ключа соединен с первым входом компаратора и первыми выводами фоторезисторов оптронов, вторые выводы фоторезисторов оптронов подключены к соответствующим вторым

5 1635202 6 выводам кодоуправляемых резисторов,,входом компаратора, выход которого выход четвертого ключа через накап- подключен к информационному входу Ко ливаюций конденсатор подключен к ши- доуправляемого блока нелинейности не нулевого потенциала, выход тре- второго порядка, управляю Жй вход ко

5 тьего регистра через цифроаналоговый торого соединен с выходом четвертого преобразователь соединен с вторым регистра.

Составитель А.Яицков

Редактор А.Лежнина Техред A.Кравчук Корректор М.Шаропп

Заказ 757 Тираж 386,Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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