Вероятностное множительное устройство

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении стохастических вычислительных устройств, а также средств обработки потоков информации (коррелометров, цифр овых фильтров, классификаторов, синтезаторов речи и др.). Целью изобретения является упрощение устройства без снижения точности вычисления произведения путем использ-ования в честве носителя информации управляемого случайного двухзначного процесса с непрерывным временем. Сущность изобретения основана на использовании в качестве носителя информации случайного двухзначного процесса с непрерывным временем, коэффициент заполнения которого численно равен преобразуемому коду, представленному в виде двоичной правильной дроби. Устройство содержит первый и второй генераторы случайного потока импульсов, блок выравнивания интенсивностей случайных потоков импульсов , блоки статистического кодирования информации, регистры, элемент И, генаратор импульсов, элементы запрета, реверсивный счетчик, а каждый блок статистического кодирования информации содержит равновероятностньш двухполюсник, счетчик, дешифратор , группу элементов И, элемент РШИ. 4 шт. i (Л IND ел 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН @4 С 06 Р 7/70

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3831 803/24-24 (22) 25.12,84 (46) 15.08.86. Бюл. № 30 (72) А.С.Анитин

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (53) 681,3 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 571810, кл. С Об F 15/36, !977, Авторское свидетельство СССР

¹ 773628, кл. G 06 F 15/36, 1979.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1049905, кл. G 06 Г 7/58, 1982.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1037250, кл. G 06 F 7/58, 1982. (54) ВЕРОЯТНОСТНОЕ МНОЖИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится.к вы числительной технике и может быть использовано при построении стохастических вычислительных устройств, а также средств обработки потоков информации (коррелометров, цйфровых

I фильтров, классификаторов, синтезаторов речи и др.). Целью изобретения является упрощение устройства

„„SU „1251073 А1 без снижения точности вычисления произведения путем использования в качестве носителя информации управляемого случайного двухзначного процесса с непрерывным временем. Сущность изобретения основана на исполь. зовании в качестве носителя информации случайного двухзначного процесса с непрерывным временем, коэффициент заполнения которого численно равен преобразуемому коду, представленному в виде двоичной правильной дроби. Устройство содержит первый и второй генераторы случайного потока импульсов, блок выравнивания интенсивностей случайных потоков импульсов, блоки статистического кодирования информации, регистры, элемент

И, генаратор импульсов, элементы запрета, реверсивный счетчик, а каждый блок статистического кодирования информации содержит равновероятностный двухполюсник, счетчик, дешифратор, группу элементов И, элемент

ИЛИ. 4 ил. з! U/3

А го кодирования информации содержит раннонероятностный двухполюсник 14, счетчик 15, дешифратор 16, группу

И )7 элементов, элемент ИЛИ 18. зовано при построении стохастических вычислительных устройств, а также средств обработки потбков информации (коррелометров, цифровых фильтров, классификаторон, син".;езаторов речи . и др.).

Цель изобреФеиия — упрощение устройства без снижения точности вычисления произведения путем использонания в качестве носителя информации управляемого случайного двухзначного процесса с непрерывным временем.

В качестве носителя информации использован случайный двухзначный процесс с непрерывным временем, коэффициент заполнения которого численно равен преобразуемому коду, гредставленному в виде двоичной правильной дроби.

В результате этого сложные по устройству и громоздкие по объему электронного оборудования генераторы равновероятных чисел и схемы сравнения многоразрядных чисел заменены более простыми генераторами случайных потоков импульсов с ограниченным последейстнием и линейными преобразователями коц ." коэффициент заполнения случайного двухзначного процесса" соответственно, Операции умножения выполняется на элементе И, а декодирование результата — с помощью дискретной следящей системы.

На фиг.l представлена структурная схема вероятностного множительного устройства; на фиг.2 - структурная схема блока выравнивания интенсив*ностей (днух) случайнык,потоков им" пульсон; на фиг. 3 — структурная схема равнонероятностного двухнолюсника, на фиг,4 — временные диаг-раммы, поясняющие работу множитель-. ного устройства.

Вероятностное множительное устройство содержит первый 1 и второй

2 генераторы случайного потока импульсов, блок 3 выравнивания интенсивностей случайных потоков импульсов, первый 4, второй 5 и третий 6 блоки статистического кодирования информации, первый 7 и второй 8 регистры, элемент И 9, генератор 10 импульсов, первый 11 и второй ll2 элементы ЗАПРЕТ с двумя информационными входами, реверсивный счетчик 13. Каждый блок статистическоПри этом выходы первого 1 и второго 2 генераторов соединены с входами блока 3 выравнивания, первый выход которого соединен с входом 1 id

Изобретение относ ится к вычислительной технике и может быть исполь10

55 раннонероятностного двухполюсника

14 первого блока 4 статистического кодирования информации, а второй— с объединенными входами равновероятностных двухполюсников второго 5 и третьего 6 блоков статистического кодирования информации соответственно, выходы которых соединены с входами элемента И 9, выход которого соединен с объединенными первым информационным входом первого 11 и уп равляющим входом второго 12 элементов ЗАПРЕТ, выходы которых соединены с сумирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 13 соответственно, разрядные выходы которого являются выходом устройства и соединены с соответствующими разрядными входами третьего 6 блока статистического кодирования информации, выход которого соединен с объединенным управляющим входом первого и первым информационным входом второго элементов ЗАПРЕТ, вторые информационные нходь1 которых объединены между собой и подключены к выходу геНератора 10 импульсов. Каждый блок статистического кодирования информации состоит из равновероятностного двухполюсника. 14, выходы которого соединены со счетным и установочным входами счетчика 15 соответственно,, соединенного с дешифратором 16, выходы которого через соответствующие элеменгы И группы 17 соединены с входами элемента ИЛИ 18, выход ко" торого является выходом блока статистического кодирования информации.

Блок 3 выравнивания интенсивностей (днух) случайных потоков импульсов (фиг.2) состоит из двух элементов ИЛИ 19 и 20 и двух ранновероятностных днухполюсников 14 и 14 и

1 2 реализует следующий алгоритм преобразования входных потоков; разделение с помощью каждого ранновероятностного двухполюсника 14 или 14

1 2 каждого потока 1,:, h на дна потока 2 с ранными интенсивностями:

A 1

1 -,1 - х 2 21 22

l 251 073 объединение с помощью элементов

ИЛИ 19 и 20 (суммирование) новых пар

If I1 полупотоков

11, ""1

1,ь1, Л =-А -n

Sbff(1г

Схема равновероятностного двухполюсника 14 содержит (фиг,3) re- 1р нератор 21 импульсов, RS — триггер 22, элементы И 23 и запрета 24 и 25.

Для исключения дробления импульсов выход генератора 21 на время действия импульсоВ отключается с помощью эле- 15 мента запрета 24 от RS-триггера 22, работающего в счетном режиме.

Вероятностное множительное устройство работает следующим образом.

С выходов генераторов l и 2 случайные потоки импульсов, имеющие в общем случае разные интенсивности поступают на входы блока 3, г где потоки и Л преобразуются в т потоки с равными интенсивностями 25

Л +А, шения их первоначальной взаимной независимости, Выравнивание интенf сивностей случайных потоков импульсов необходимо для обеспечения работы блоков 4, 5 и 6 статистического кодирования информации в едином масштабе времени, Рассмотрим работу отдельного бло- З ка статистическбго кодирования информации.

Равновероятностный днухполюсник

14 по импульсам запроса, по<. туйаюЩим на его вхоД (фиг.4 х) ь фоРмиРУет <Р два независимых потока несовместных случайных событий (импульсон) (фиг.4&,6), происходящих с вероятностями p = q = 0 5 в момент запроса. 45

В соответствии с определением серий смежных успехов (неуспехон) длиной m(h) вероятность р (m) (q (h) события, заключающегося в том, что на первом втором выходе двухполюсника 14 появляется группа из m(h). импульсов подряд, определяется следующим образом:

p(m) = Ч р = (1/2) ь ш = 1ь2ь3,... у

q(h) = р q = (1/2), h = 1,23..., (1) Счетчик 15 подсчитывает импульсы первого потока (потока с первого выхода днухполюсника 14) на интервалах между смежными импульсами второго потока (потока с второго выхода днухполюсника 1 4)(фиг.4 ).

С учетом стационарности входного потока импульсов и соотношений (1) относительные продолжительности пребынания счетчика 15 н состояниях

m = 0,1,2,... характеризуются "симметричным" р = q = 0,5 геометричес" ким распределением

Р = (1/2) *, (2) m = 0,1,2,...

Состсяния m = 0,1,2, ... счетчика 15 отображаются присутствием сигнала единичного уровня на соответствующем (m+I)-ом выходе дешифратора 16 (фиг.4,>ьеь.сь 1ь). В результате на выходах дешифратора 16 формируется неперекрывающихся случайных двухзначных процессов с коэффициентами заполнения

К = i pf (1/2), m=1 2,3... . (3) где, Р,„ — средние длительность и частота следования импульсов случайного двухзначного процесса на (m+I)-ом выходе дешифратора 16 соответственно, занисящие от интенсивности 4 .

9 — 4КЗ =Π— ДЛЯ ь, =О

=ДЛЧ I =1,2

4лЯ 1 =. 1 2

2 11.1 1

К = Х 2 (фиг, 4 11 "для Х = 1 01 1 00)

ЪХ \

В соответствии с установленным в

P егистре 7 и-разрядным двоичным кодом Х=К, 2, О К „,<1 открыты те элементы И группы 17, которые соответствуют разрядам регистра 7, содержащим единицы. Элемент ИЛИ 18 путем объединения неперекрывающихся лучайных двухзначных процессов с коэффициентами заполнения (3) формирует случайный двухзначный процесс 1 с

Х коэффициентом заполнения

12 ">107 1

Аналогично на выходе элемента

ИЛИ 18 второго 5 блока статистического кодирования формируется случай ный двухзначный процесс /, с коэффициентом выполнения К „, = Y 2 н где 7 — второй сомножитель (фиг.4к).

На выходе элемента И 9 с учетом взаимной независимости входных процессов 1„, 1 формируется случайный двухзначный процесс 1 (фиг,4n), 2 коэффициент заполнения Ko I oporto равен р = — --, (q + h P ) =P P

1 1 2

2 1 " с с=1 (" 1

Декодирование случайного двухзначного процесса 1 в цифровой код осуществляется с помощью следящей дискретной системы, содержащей реверсивный счечтик !3, выполняющий роль элемента сравнения, третий блок 6 статистического кодирования информации, формирующий

t случайный двухзначный процесс"1 с

2 коэффициентом заполнения, пропорциональный текущему состоянию реверсивного счетчика 13 (фиг.4м), первый 11 и второй 12 элементы запрета с двумя информационными входами, которые преобразуют с использованием импульсов генератора 10 (фиг .4в) несовпадающие части процессов »

1 (фиг, 4 <) и 1 (фиг,4o) в унитарные (число — импуль сные) кодл положительных и отрицательных приращений сос" тояния реверсивного счетчика 13 соответственно (фиг,4р,с):.

С учетом того, что между вторым

5 и третьим 6 блоками статистического кодирования информации введена взаимная положительная корреляционная связь (путем объединения их входов), а смена состояний реверсивного счетчика 13 происходит в моменты, определяемые импульсами генератора 10, математическая модель предлагаемого устройства идентична модели известного устройства.

30 формула изобретения

Вероятностное множительное устройство, содержащее первый и второй регистры, выходы разрядов которых соединены с разрядными входами соответственно первого и второго блоков статистического кодирования информации, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами элемента И, генератор импульсов и реверсивный счетчик, разрядные выходы которого являются выходом устройства и подключены к разрядным входам третьего блока статистического кодирования, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит первый и второй генераторы случайного потока импульсов, блок выравнивания интенсивностей случайных потоков импульсов, первый и второй элементы запрета, а каждый блок статистиче с ко го кодирования информации со с— тоит из элемента ИЛИ, счетчика группы элементов И, дешифратора .и равновероятностного двухполюсника, первый и второй выходы которого соединены соответственно со счетным и установочным входами счетчика, выходы которого соединены соответственно с входами дешифратора, выходы которого подключены соответственно к первым вхоцам элементов И группы, выходы которых соединены соответственно с входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом, а вторые входы элементов И группы являются разрядными входами блока статистического кодирования информации, вход равновероятностного двухполюсника первого блока .статистического кодирования информации соединен с первым выходом блока выравнивания интенсивностей случайных потоков импульсов, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго генераторов случайного потока импульсов, а второй выход блока выравнивания случайных потоков импульсов соединен с входами равновероятностных двухполюсников второго и третьего блоков статистического кодирования информации, при этом выход элемента И соединен с первым информационным входом первого и управляющим входом второго элементов запрета, выходы которых подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, вход элемента ИЛИ третьего блока статистического кодирования информации подключен к первому информационному входу второго и управляющему входу первого элементов запрета, вторые информационные входы которых объединены и подключены к выходу генератора импульсов.!

251073

1251073

Щг.4

Редактор Т, Иитейко

Заказ 4411/45

Производственно-полиг-рафическое предприятие, г,ужгород, ул.Проектная,4 г у

l д к ф р

ff

ЛШШШШШШ ДШ ШЙШШШШШйШ Ш И

ШШ П вЂ” Д

Составитель 3.Сечина

Техред О.Сопко Корректор С.Черни

Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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