JPH05503599A - 物理的プロセスのシミュレーションのための方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は空間的法がりを有する物理的プロセスのシミュレーションのための方法 と装置に関する。

空間的法がりを有する物理的プロセスのシミュレーションは既に良く知られてい て、従来は物理的プロセスのモデル化、多数のパラメータによって定義される全 空間範囲、信号の入出力装置、論理ユニット、及びメモリユニットの使用が可能 なデジタルコンピューターで実行されている。メモリユニットは多数のパラメー タの数値を記憶するメモリセルの第１のセット、及び論理ユニットの命令プログ ラムを記憶するメモリセルの第２のセットを有している。論理ユニットは、これ らのパラメータの新しい値を計算するために、メモリセルの第２のセットから最 初の命令を呼び出し、メモリセルの第１のセットから検索して最初に選択したパ ラメータの値についてこれらの最初の命令を実行し、ｗｉｌのセットの最初に選 択したセルに戻すように設定されている。そこで、この手順は第２の、そしてそ の後の選択したパラメータの値について第２の、そしてその後の命令を実行する ことによって繰返される。論理ユニットは１間欠的に、ＩＩＩの、第２の、そし てその後の命令により第１の、！！２の、そしてその後のパラメータの値の更新 を繰返す。それにより、物理的プロセスの展開を反復的にシミュレートし、各サ イクルは選択したパラメータ値についてそれぞれ演算する複数の、そして逐次的 演算のステップを含んでいる。各選択は論理ユニット及びメモリユニットを相互 接続している導体上を、論理ユニットとメモリユニットの間で同時に伝達できる 情報のバイナリ−・ビットの数によって制限される。実際開運として、これらの 導体は、物理的プロセスを定義する多数あるパラメータの全数より本質的に少な い数に限定される。従って、既知のシミュレーションの方法及び装置による演算 速度が限定され、多数のパラメータの数値を同時に更新できない。

本発明の目的は物理的プロセスをシミュレートするための新しい、改良された方 法と装置を提供することである。

本発明によれば、その全空間範囲が多数のパラメータによって定義されていて、 空間的法がりを有する物理的プロセスをシミュレートする方法を提供する。この 方法は、各状態が関連する（ｐｅｒｔａｉｎｉｎｇ）パラメータの状態を表わす 多重状態識別用シーケンシャルデジタル論理回路で各パラメータを表示すること 、各ペアのパラメータの相互作用を、関連する多重状態識別用シーケンシャルデ ジタル論理回路の間の相互接続で表示すること、最初に各論理回路を既知の状態 に設定すること、アレーの回路からその状態の少なくとも一部を取出すために、 アレー内の多重状態識別用シーケンシャルデジタル論理回路の少なくともひとつ にパルスを印加すること、および対応する物理的プロセスのパラメータの状態を 測定するためにアレーの回路の少なくとも一部の状態を間欠的に決定することか らなる。

そのパルス印加ステップは、そのアレーの回路の全てに加えられる外部信号によ って、又はそのアレーの１以上の回路が発生し、アレーの回路の全部よりは少な い回路に印加される内部パルス信号によって実行してよい。

また１本発明は、その全空間範囲が多数のパラメータによって定義されていて、 空間的法がりを有する物理的プロセスをシミュレートするための装置を提供する 。

その装置は、下記の各論理回路の状態で関連パラメータの状態を表示させるため に、プロセスの多数のパラメータの各１ｔＩＡを表示するようにそれぞれが指定 された多くの多重状態識別用シーケンシャルデジタル論理回路と、少なくとも相 互作用をしたパラメータを表示する上記回路を相互接続する手段と、各論理回路 を既知の状態に最初に設定するための手段と、そのアレーの回路からその状態の ψなくとも一部を引出すために上記回路のψなくとも１１Ｉｍにパルスを印加す るための手段と、対応する物理的プロセスのパラメータの状態を測定するために 、上記回路の少なくとも一部の状態を間欠的に決定するための手段とから成って いる。

本発明により、アレーにパルスを送った時に各パラメータの値を同時に更新でき 。

パルスを繰返し印加することによって繰返し更新できる。そのパルスはアレー内 の信号伝播の遅れに対応できるだけ時間的間隔を空けることのみがめられている 。

従って、空間的法がりを有する物理的プロセスの展開のシミュレーションが、従 来のようにメモリユニットが無くて、その無いことと関連して呼出しと伝送のス テップを必要とする方法と比較して、ずっと早くなる。

好ましくは、装置は、上記のように関連パラメータを代表する関連識別用回路を 構成するように適合化手段とそれぞれが関連している多数の汎用のシーケンシャ ルデジタル論理回路からなっている。便宜的には、適合化手段は固定論理回路か 好ましくは、装置は、上記のように、それぞれ汎用シーケンシャルデジタル論理 回路と関連適合化手段を含む複数の方形（ｒｅｃｔｉｌｉｎｅａｒ）回路基板で 構成される。各回路基板はそれぞれの基板の端部から出ていて、直交的に配置さ れた信号用導体を介して隣接基板と相互接続される。基板から出ている信号用導 体はエツジコネクタ型その他の適当な形のコネクタにしてよい０便宜上、上記信 号用導体は隣接基板の汎用シーケンスデジタル論理回路を相互接続する第１の導 体セット、隣接基板の適合化手段（固定論理回路）を相互接続する第２の導体セ ットからなる。

さらに好ましくは、上記の最初に設定する手段は上記の固定論理回路、それと関 連する汎用シーケンシャルデジタル論理回路との相互接続、第２の導体セットに よって伝えられる信号、及び中央同期ユニットから固定論理回路に送られる同期 信号ないしリセット信号からなっている。

さらに好ましくは、各基板上で、隣接するシーケンシャルデジタル論理回路は、 上記の直交的に配置された信号用導体の基板上の延長部になっている直交的に配 置された信号経路によって相互接続している。上記信号経路は選択的に操作でき るスイッチからなり、隣接しているとして指定されたシーケンシャルデジタル論 理回路の間の相互接続の有無をこのスイッチの設定で定義する。

ここで、本発明の実施Ｍ様が例示の形で添付の図面を参照しつつ示す。添付図は 次の通りである。

図１は空間的に広がりを有する物理的プロセスをシミュレートするための装置を 略図的に示す。

図２は図１の装置の１個の回路を示す。

図３は図２の回路を１対にして相互接続した例を示す。

図４は図２の回路を相互接続したアレーを示す。

図５は図２の回路の実際の１実施例を示す。

図６は図５の回路基板を相互接続したアレーを示す。

図７は特定プロセスをモデル化できるように適合化した特定形態のシーケンシャ ル回路を示す。

図８は図７の回路を組込んだ回路基板の端部を相互接続した例を示す。

ここで示す実施態様は、流体の薄い切片状の空間の流れ、又は固体を二次元的に 切所した空間の変化、又は電子回路のチップの挙動のような２次元空間の広がり を有する物理的プロセスをシミュレートするのに特に適当であるが、２次元プロ セスへの応用に限定されない、そのような空間的広がりを有するプロセスは図１ で符号１０として略図的に示されていて、複数の領域Ａからなっている。領域Ａ のうち２個のみ示しているが、各領域Ａはプロセス１０のパラメータによって定 義されている。図１は、またプロセス１０をシミュレートするための装置１２を 、入出力装置１３とシミュレーション面１４から成るものとして示している。シ ミュレーション面上４はシーケンシャル論理回路Ｂによって形成され、シーケン シャル論理回路Ｂはライン１１によって示されているように、それぞれ領域Ａを 代表するように設定されていて１回路Ｂの状態が関連領域Ａのパラメータの状態 を概念的に表わすようになっている。

例示として、ひとつの回路Ｂは、図２に示すように、８個のスイッチＳを組込ん だ信号経路によって相互接続された４個の論理セルＬから成っている。各スイッ チＳは、特定回路Ｂがプロセス１０の特定領域Ａを代表するように指定する目的 で開又は閉のいずれかの状態を設定できる。図２の回路Ｂは回路Ｂから呂ている ４本の導体Ｃを有していて、プロセス１０の対応する領域Ａのパラメータの相互 作用を代表する目的で図３に概略的に示すように選択的に操作可能なスィッチ１ ミユレーシヨン面全体１４が図４に示すように１組になるように相互接続された 回路ブロックＢ１から形成される。各回路ブロックＢ１では入出力装置１３から のリセット信号１７の識別用設定によってその回路Ｂを事前設定された状態にす る。（この場合）外部から面１４にクロックパルス１８が供給されて、回路Ｂか らプロセス１０の変化に対応する一連の状態を出力する。プロセス１０のパラメ ータの変化値は各回路ブロックＢ１から出ていて、入出力装置１３の一部になっ ている導体１９に現れる信号で表示する。

図５に示すように、各回路ブロックＢ１は固定論理ブロック２２と関連する可変 論理ブロック２０によって好ましく実現される。これらのブロック２０．２２は 方形回路基板２６に取付けられた導体セット２４によって相互接続される。可変 論理ブロック２ｏは汎用型で、固定論理ブロック２２により１以上の回路Ｂを代 表するように請求められているシーケンシャル論理状態（単数又は複数）になる ように−成されている。可変論理ブロック２０にのみ接続している第１の導体セ ット２８と固定論理ブロック２２にのみ接続している第２の導体セット３０から なる直交的に配置された信号用導体を介して、基板２６がその隣接基板と相互接 続されている。各導体セットは東西南北に導体を有していて、基板２６の反対側 の同種の導体と同数になっている。外部同期信号又はクロックパルス信号１８が 供給されると、固定論理ブロック２２に送られる。

その後１面１４が図６に示すように１図５の基板２６の二次元アレーによって形 成される。各基板２６は導体セット２８．３０によってその隣接基板と接続され る。アレーの端部にある基板以外の全ての基板２６は同じ導体パターンになって いる。端部の基板の一部又は全部が導体セント２８．３０を介して（図１の）入 出力装置１３に接続されている。各基板２６はそれに中央同期ユニット３２から 同期信号を供給される。

具体的例として、二次元の気体は、フィジカル　リピューレターズ　第５６巻１ ４号（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｒｅｖｉｅｗ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　Ｖｏｌ、５６．Ｎｏ 。

１４）で発表されたフリンジ、ハスラツヒヤーおよびボメウ（Ｆｒｉｓｃｈ、Ｈ ａｓｓｌａｃｈｅｒ　＆　Ｐｏｍｅａｕ）の「ナビア・ストークスの方程式のた めの格子−気体のオートマタ（Ｌａｔｔｉｃｅ−Ｇａｓ　Ａｕｔｏｍａｔａ　ｆ ｏｒ　ｔｈｅ　Ｎａｖｉａｒ−５ｔｏｋｅｓ　Ｅｑｕａｔｉｏｎ）Ｊ　と題する 論文に示されているように、確定的変換則（ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ　ｔｒ ａｎｓｉｔｉｏｎ　ｒｕｌｅｓ）によって支配される離散点の格子としてモデル 化できることは良く知られている。装置１２は、気体の格子の各点を６個の入力 線４２と６個の出力Ｍｔ４４を有するシーケンシャル論理回路４０で表示させる ことにより、かつ隣接する論理回路４０をスイッチを介して接続して、図７に示 す６点の格子配置内のひとつの回路の入力が他の回路の出力になるようにするこ とにより、この空間的広がりを有するモデル化プロセスに適用しうる。各回路４ ｏ内で、侵入粒子（分子）の６４種類の組合わせに対応させるため、ＡＮＤアレ ーになるようにスイッチを設定し、流出粒子（分子）が６方向のそれぞれに送ら れる場合を計算するためにＯＲアレーになるように設定する。論理回路の真理値 表（図示せず）で格子気体のためのルールの符号化を行う。そして、６本の出力 線上のＤタイプのラッチ回路が同期信号によってクロックパルスを発生して、各 瞬間の出力パルスが前のクロック期間の入力パルスの遅延関数を示す。基板の端 部ては、Ｘ＠部にあるシーケンシャル論理回路４ｏからの導線が（図５の）導体 セ・ノド２８とともに隣接する基板に送られて、隣接基板の適当な回路４０の入 力と出力に接続する。これは図８に示されている。

補正層の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成４年　６月１日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［請求項１］全空間範囲が多数のパラメータによって定義されていて、空間的広 がりを有する物理的プロセスをシミュレートする方法で、各パラメータを、その 各状態が関連パラメータの状態を表わす多重状態識別用シーケンシャルデジタル 論理回路で表示し、各ペアのパラメータの相互作用を、関連する多重状態識別用 シーケンシャルデジタル論理回路の間の相互接続で表示し、最初に各論理回路を 既知の状態に設定し、アレーの回路からその状態の少なくとも一部を取出すため に、アレー内の多重状態識別用シーケンシャルデジタル論理回路の少なくともひ とつにパルスを印加し、対応する物理的プロセスのパラメータの状態を測定する ためにアレーの回路の少なくとも一部の状態を間欠的に決定することからなる方 法。 ［請求項２］パルス印加ステップがアレーの回路の全てに印加される外部パルス 信号によって行われることを特徴とする請求項１の方法。 ［請求項３］パルス印加ステップが、アレーの１以上の回路で発生し、かつ、ア レーの回路の全てよりは少ない回路に印加される内部パルス信号によって行われ ることを特徴とする請求項１の方法。 ［請求項４］その全空間範囲が多数のパラメータによって定義されていて、空間 的広がりを有する物理的プロセス（１０）をシミュレートする装置で、その装置 （１２）は、多重状態識別用シーケンシャルデジタル論理回路Ｂのそれぞれの状 態が、関連するパラメータの状態を表示するように、プロセス（１０）の多数の パラメータのそれぞれひとつを表示するために、それぞれがＳと識別された、多 重状態識別用シーケンシャルデジタル論理回路Ｂと、少なくとも相互作用をして いるパラメータを代表する上記回路Ｂを相互接続する手段（Ｃ、１６）と、最初 に、各論理回路Ｂを既知の状態に設定する手段（１３、１７）と、アレーの回路 Ｂからその状態の少なくとも一部を取出すために、上記回路Ｂの少なくともひと つにパルスを印加するための手段（１８）と、対応する物理的プロセス（１０） のパラメータの状態を測定するために上記回路Ｂの少なくとも一部の状態を間欠 的に決定するための手段（１９、１３）とからなる装置。 ［請求項５］関連パラメータを代表するための識別用関連回路（２０）を構成す るために適合化手段（２２）とそれぞれが関連付けらている多数の汎用シーケン シャル論理回路（２０）から成る請求項４の装置。 ［請求項６］各汎用シーケンシャルデジタル論理回路（２０）及び関連する適合 化手段（２２）が複数の議別用回路Ｂ、Ｓを代表するように構成されていること を特徴とする請求項４の装置。 ［請求項７］適合化手段（２２）が固定倫理回路で構成されていることを特徴と する請求項５又は請求項６の装置。 ［請求項８］汎用シーケンシャルデジタル論理回路（２０）及び関連する適合化 手段（２２）をそれぞれが含む複数の方形回路基板（２６）から成り、各基板（ ２６）は各基板の端部から出ている直交的に配置された信号用導体（２８、３０ ）を介してその隣接基板と相互接続していることを特徴とする請求項５から７の いずれかの項に記載の装置。 ［請求項９］上記信号用導体（２８、３０）が、隣接する基板（２６）の汎用シ ーケンシャルデジタル論理回路（２０）を相互接続する第１の導体セット（２８ ）、及び隣接する基板（２６）の適合化手段（２８）を相互接続する第２の導体 セット（３０）からなることを特徴とする請求項８の装置。 ［請求項１０］上記の最初に設定する手段が、上記の固定論理回路（２２）、そ れと関連する汎用シーケンシャルデジタル論理回路（２０）の相互接続、第２の 導体セット（３０）によって伝送される信号、中央同期ユニット（３２）から固 定論理回路（２２）に送られる同期信号又はリセット信号によって形成されるこ とを特徴とする請求項９の装置。 ［請求項１１］各基板（２６）上の隣接するシーケンシャルデジタル論理回路Ｂ が、上記の直交的に配置された信号導体（２８、３０）の基板上の延長部を形成 する直交的に配置された信号経路を介して相互接続され、上記経路が選択的に操 作できるスイッチＳからなり、その設定により隣接しているとして指定されたシ ーケンシャルデジタル論理回路Ｂ、Ｓの間の相互接続の有無を定義することを特 徴とする請求項８ないし１０のいずれかの項に記載の装置。