Стохастическое устройство для возведения в целую степень

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ии 80 ш 3(511 6 06 % 15/36 Е ИЗОБ ПИ ЕТЕЛЬСТВУ Н АВТОРСКОМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Ленинградский ордена Ленина институт инженеров железнодорожного транспорта им. акад. В.Н.Образцова (53) 681.3(088.8)(56) 1, Авторское свидетельство СССР В 739545, кл. С 06 Р 15/36, 1977.2. Авторское свидетельство СССР В 756414, кл. С 1 06 Р 15/36, 1978 (прототип).(54)(57) СТОХАСТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В ЦЕЛУЮ СТЕПЕНЬ, содержащее О-триггер, тактовый вход которого объединен с тактовым входом регистра сдвига и является тактовым входом устройства, информационный входО -триггера является информационным входом устройства, выход П-триггера соединен с информационным входом регистра сдвига, выход которого является выходом устройства, а вход питанияР -триггера является входом питания устройства, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, Что, с целью повышения экономичности путем снижения потребляемой энергии, в него введены ключ и одновибратор, выход которого соединен с входом сброса регистра сдвига, а управляющий вход объединен с управляющим входом ключа и соединен с выходом 2-триггера, вход питания ключа является входом Е питания устройства, а выход ключа соединен с входами питания одновибратора и регистра сдвига.Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для вычисления показательной функции вида Х" ( И - целое положительное число, х = 0 - : 1) .Известно устройство для возведения в целую степень, содержащее линейныйпреобразователь число-вероятность, регистр сдвига, логические элементы И 1 .Недостатком является большая мощ ность, потребляемая устройством от источников питания.Наиболее близким техническим решением к изобретению является стохастическое устройство для возведе ния в целую степень, содержащее логический элемент НЕ, й -разрядный регистр сдвига, тактовый вход которого соединен с тактовыми входами устройства и Э-триггера, информационный вход которого подключен к входу устройства, вход питания - к выходу источника питания, а выход - к информационному входу регистра сдвига (2) .Недостатком этого устройства является также бодьшая потребляемая мощность от источника питания, вызванная постоянным подключением последнего, независимо от того, поступает 1 или 0 на информацион ный вход регистра сдвига.Цель изобретения заключается в повышении экономичности за счет снижения потребляемой энергии. 65 Для достижения поставленной цели . 35в стохастическое устройство для возведения в целую степень, содержащее.Э-триггер, тактовый вход которогообъединен с тактовым входом регистра сдвига и является тактовым вхо- . 40дом устройства, информационный входП-триггера является информационнымвходом устройства, выход Э-триггерасоединен с информационным входом регистра сдвига, выход которого является выходом устройства, а вход питания 3-триггера является входом питания устройства,. введены ключ и одновибратор, вЫход которого соединенс входом сброса регистра сдвига, ауправляющий вход объединен с управляющим входом .ключа и соединен с вы ходом П -триггера, вход питания ключаявляется входом питания устройства,а выход ключа соединен с входами питания одновибратора и регистра сдвига.Благодаря включению в схему устройства ключа и одновибратора и ихмежсоединению с другими блоками .Устройства обеспечивается снижение потребляемой энергии за счет отключения источника питания при поступлении серии нулей на вход устройства.На чертеже представлена схема устройства,Схема содержит 1) -триггер 1, регистр 2 сдвига, ключ 3, одновибратор 4, тактовый вход 5 устройства, информационный вход б устройства, выход 7 устройства, вход 8 питания устройства.Вход б устройства, соединен с информационным входом 0-триггера 1, выход которого соединен с информационным входом (П)-разрядного регист ра 2 сдвига, вход сброса которого соединен с выходом одновибратора 4, вход питания которого подключен к входу питания регистра 2 сдвига и к выходу ключа 3, управляющий вход которого соединен с выходом)3 -триггера 1 и с управляющим входом одновибратора 4, а вход питания - с выходом 8 питания устройства и с входом питания П -триггера 1, тактовый вход которого соединен с тактовым входом 5 устройства и с тактовым входом регистра 2 сдвига, выход которого соединен с выходом 7 устройства.На вход б устройства подается случайная тактированная и некоррелированная последовательность бинарных символов ); ( - номер такта) с вероятностью появления единицы р(; = 1)=Х . Общая синхронизация работы блоковустройства осуществляется последовательностью тактовых импульсов, подаваемых на тактовый вход 5 устройства. При подаче последовательности 0; на вход и -разрядного регистра сдвига и логического элемента НЕ, выход которого является входом сброса регистра, на выходе известного устройства образуется аналогичная случайная последовательность Е, с вероятностью появления единицы р(=1)=ХУстройство работает следующим образом .По каждому тактовому импульсу на вход б устройства поступает символединица или нуль с вероятностями р(1)= Х и р(0) =1-Х соответственно. Если ;0, то 17-триггер 1 устанавливается в фО; по управлякщему входу запирается ключ 3, и таким образом прекращается подача питания на элементы регистра 2 сдвига. Этим объясняется возможность существенной экономий энергии, потребляемой устройством от источника питания. Чем длиннее серии нулей во входной последовательности тем больше проявляется этот фактор.Если 0; = 1, то осуществляется запись единицы вЗ -триггер 1, после чего единицей с выхода этого триггера включается ключ 3, обеспечивая подачу питания на элементы регистра 2 сдвига и на одновибратор 4, который генерирует на своем выходе107 5271 Составитель Э.СечинаРедактор Н.Пушненкова Техред Л.Пилипенко Корректор Г.Решетник Заказ 50 3/4 3 Тираж б 99 Подписное ВНКИПИ Государственно"о комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5(сброс) триггеров регистра, т.е. ихпредварительную установку в нулевоесостояние. Следовательно, если 1);,= 1;то происходит перепись единицы впервый разряд регистра 2 сдвига и занесение единицы вП -триггер 1.При Ч, = 1 в единичном состояниинаходятся 3-триггер 1 и два младшихразряда регистра 2 сдвига. Перемещение единичной информации в регистре 2 сдвига происходит далее аналогично, если на входе присутствуетсерия из единиц. Но устройство будетпогашено всякий раз при поступлениина вход б нулевого символа. 15Единица на выходе регистра 2 сдви-,га ( Е;:1) может, очевидно, появитьсятолько в том случае, если количествоединиц в серии входной последовательности Ч; не меньше, чем , например 20при Ч = Ч - = Ч = "=У + -1 и%ф Ч 1Ч( и+= 1 и т,д,Таким образом, реакция предлагаемого устройства на входную случайнуюпоследовательность Ч, " полностью сов- .25падает с реакцией известного устройства, за базовый объект. Соответственнореализуемая устройством вычислительная функция (р(2;):х") имеет тот жевид. 30Однако энергия, потребляемая устройством от источника британия, приэтом меньше за счет периодическогоотключения питания регистра 2 сдвига при появлении серии нулей во 35входной последовательности.В известном устройстве регистрсдвига вклочает п 0 -триггеров, поэто.му полная энергия, потребляемая имот источника питания, равнаР=яр 1+РЮЕ(1)где рт, РИ - энергии, потребляемыесоответственноП -триггером и логическим элементом НЕ,Так как включение ключа 3 в предлагаемом устройстве осуществляетсяс вероятностью Р(1;: 1)=Х, то полнаяэнергия, потребляемая устройством,составляетРф. Р+Рко+ И" 1) РГ+РФ 6 , ( 2)где рк РоВ энергииф потребляемыесоответственно ключоми одновибратором.Рассмотрим отношение Ы- , и усредРним его по всем возможным значениямХ(х:О-;1). Тогда усредненное значенией, найпем в видепР+ РнеРт ф Рнк-1) Рт+ РовКп (+Величинами1, а абсолютное значение ж определяется выбором конкретного схемотехнического базиса.Технико-экономический эффект пред"лагаемого устройствапо сравнению сизвестным состоит в существенном(полтора и более раз) снижении энергии, потребляемой от источника питания