- •В.Ф. Гузик проектирование проблемно - ориентированных вычислительных систем
- •Часть 1
- •Предисловие
- •Производительность суперкомпьютеров
- •Глава первая. Концепция построения многопроцессорных вычислительных систем с программируемой архитектурой (мвс па)
- •Глава вторая. Организация математического обеспечения мвс с программируемой архитектурой
- •2.1. Основы математического обеспечения многопроцессорных вычислительных систем с программируемой архитектурой
- •2.2. Организация машинных языков высокого уровня и технология программирования мвс с программируемой архитектурой
- •2.3. Организация параллельных вычислительных процессов в мвс с программируемой архитектурой
- •Глава третья. Проблемно-ориентированные мвс па
- •3.1.Методика перехода от систем дифференциальных и алгебраических уравнений к системе уравнений Шеннона
- •3.1.1.Представление исходной задачи в форме, удобной для реализации на цифровых интегрирующих машинах (цим)
- •3.1.2. Методика перехода от заданных функций к системе уравнений Шеннона
- •3.1.3. Методика перехода от заданных дифференциальных уравнений к системе уравнений Шеннона
- •3.1.4.Методика перехода от систем линейных алгебраических уравнений к системе уравнений Шеннона
- •3.1.5.Получение программных матриц соединений цифровых решающих модулей
- •3.1.6.Методика перехода от программных матриц к схеме соединения цифровых решающих модулей (црм) в цим с жесткими связями
- •3.2.Примеры структурной организации вычислительного процесса в цим.
- •3.2.1.Задача №1
- •3.2.2.Задача №2
- •3.2.3.Задача №3
- •Приложение 3.2
- •3.2.4.Задача №4
- •3.2.5.Задача №5
- •Глава четвёртая. Теоретические основы построения интегрируЮщих вычислительных структур модульного типа
- •4.1. Общая структурно-логическая схема проектирования (анализа и синтеза) модульных ивс
- •4.2. Представление задач для модульных ивс в операторном пространстве
- •4.3. Построение базиса в операторном -пространстве для ивс модульного типа
- •4.4. Разработка эффективного машинного алгоритма выбора базиса в операторном -пространстве
- •4.5. Математическая модель ивс модульного типа на основе t -алгоритмов
- •4.6. Примеры, иллюстрирующие работу базовой машины ивс
- •Глава пятая. Анализ и синтез универсальных решающих блоков интегрирующих вычислительных структур (ивс)
- •5.1. Синтез алгоритма универсального решающего блока интегрирующих вычислительных структур
- •5.2. Разработка алгоритма автоматического масштабирования переменных и приращений в универсальном решающем блока ивс
- •5.3. Построение структурных схем универсальных решающих блоков ивс с автоматическим масштабированием переменных
- •5.4 Разработка алгоритма универсального решающего блока, основанного на принципе цифрового слежения и синтез его структурной схемы
- •5.5.Проектирование решающей части интегрирующих вычислительных структур
- •Глава шестая. Проектирование функциональных модулей интегрирующих вычислительных структур
- •6.1. Исследование принципов построения коммутационных систем модульных интегрирующих вычислительных структур
- •6.2. Разработка волновых каскадных коммутирующих сред для интегрирующих вычислительных структур
- •6.3. Принципы построения цифровых решающих и функциональных модулей ивс
- •6.4.Определение параметров функциональных модулей интегрирующих вычислительных структур
- •6.5.Матричное представление функциональных модулей интегрирующих вычислительных структур
- •6.6. Построение специализированного микропроцессора интегрирующей вычислительной структуры
- •Глава седьмая. Система математического обеспечения модульных интегрирующих вычислительных структур
- •7.1. Структура системы математического обеспечения модульных ивс
- •7.2. Разработка языка структурного программирования высокого уровня для модульных ивс
- •7.3.Разработка транслятора, загрузчика и диспетчера системы программного обеспечения модульных ивс
- •7.4. Построение пакета системных программ для программного обеспечения ивс
- •7.5. Организация вычислительных процессов в модульных ивс
- •Глава восьмая. Однородные цифровые интегрирующие структуры
- •8.1. Цифровые интеграторы для оцис
- •8.2. Интерполяционные и экстраполяционные, одноразрядные и многоразрядные однородные цифровые интегрирующие структуры
- •Глава девятая. Примеры проектирования проблемно- ориентированных мвс на интегрирующих структурах
- •9.1. Моделирующий вычислительный комплекс для исследования систем инерциальной навигации на основе модульных ивс
- •9.2. Применение интегрирующих вычислительных структур для реализации систем управления манипуляционными устройствами автономных роботов
- •9.3. Специализированная вычислительная система для решения задач управления с прогнозированием
- •9.4. Логико-интегрирующие вычислительные структуры
- •Приложение 1 Примерный перечень
- •Министерство образования и науки российской федерации
- •Курс «Технология программирования»
- •Практические задания
- •Курс «Интерфейсы периферийных устройств»
- •Курс «Конструкторско-технологическое обеспечение производства эвм»
- •Библиографический список
- •Оглавление
3.1.6.Методика перехода от программных матриц к схеме соединения цифровых решающих модулей (црм) в цим с жесткими связями
Полученные в предыдущем параграфе программные матрицы коммутации ЦРМ Аp и Аq определяют количество ЦРМ, необходимое для решения задачи, и связи между ЦРМ.
Непосредственно по программе Аp производятся соединения с выходов соответствующих ЦРМ на соответствующие входы подынтегральной функции ЦРМ.
Аналогично строятся соединения по матрице Аq, только выходы ЦРМ соединяются с соответствующими входами независимой переменной ЦРМ.
В результате по программам (3.53), (3.54) получим схему соединения решающих модулей, представленную на рис.3.1, а по программам (3.55), (3.56) составлена схема рис. 3.2.
Рис. 3.1 Схема
соединений решающих модулей по
программам (3.53), (3.54)
Рис. 3.2 Схема
соединений решающих модулей по
программам (3.55), (3.56)
Пример 5. Решение системы линейных алгебраических уравнений на ЦИМ.
Пусть задана система линейных алгебраических уравнений:
(3.57)
Заменим заданную систему алгебраических уравнений системой дифференциальных уравнений:
(3.58)
В установившемся режиме решения эквивалентной системы дифференциальных уравнений совпадают с решением исходной системы алгебраических уравнений.
После окончания переходного процесса, когда все производные будут равны нулю, мы получим решение уравнений системы. Перепишем полученную систему дифференциальных уравнений в виде:
(3.59)
Полученная система уравнений (3.59) представляет собой систему уравнений Шеннона и может быть без дальнейших преобразований решена на ЦИМ.
Составим программные матрицы коммутации для системы линейных алгебраических уравнений (3.57).
Отличием данной программы будет наличие решающих блоков для умножения на постоянный коэффициент.
Пронумеруем решающие модули:
Составим программу коммутации по входу подынтегральной функции Ар.
Пользуясь программными матрицами соединения Ар (3.60) и Аq (3.61), составим структурную схему исходной системы алгебраических уравнений (3.57) для ее решения на цифровой интегрирующей структуре (рис. 3.3).
Матрица Ap: (3.60)
№ п/п |
Выходы ыходь ,i | ||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 | |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
|
3 |
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
4 |
|
|
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
1 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Составим программу коммутации по входу независимой переменной Аq.
Матрица Aq: (3.61)
№ п/п |
Выходы | ||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 | |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Схема соединения ЦРМ для этой задачи приведена на рис. 3.3.
Рис. 3.3 Схема
соединения ЦРМ по программной матрице
(3.57)