Энтропиметр

11 519718 И Союз Советскихоыиалистических ЗОБРЕТ свуб ЕТЕЙЬС К АВТОРСКОМУ СВ,09.74 (21) 06 Г 15 присое ением зая Гасударственные комите Совета веинистров СССР по делам изобретенийи открытий(23) Приорит Опубликован ень М 0.06.76, Бюл 81,3(088,8)(53 6.09.7 ата опубликования описан Авторыизобретения(71) Заявител осударственное союзное конструкторско-технологическое бю по проектированию счетных машин и Опытный завод4) ЭНТР МЕТР Изобретение относится к области вычислительнои техники и может быть использованодля информационного анализа стохастических систем.Известен энтропиметр, содержащий первыйсчетчик, регистры сдвига, первые входы которых соединены с разрядными выходами первого счетчика соответственно, элементы и,первые входы которых соединены с выходамирегистров сдвига и с разрядными входами 1 Опервого счетчика соответственно, олок памяти, входы которого подключены к выходамэлементов И, блок управления, первыи выход которого подключен к вторым входам регистров сдвига, счетчик числа отсчетов, вход 15которого подключен к второму выходу блокауправления, а выход - к вторым входамэлементов И,Недостатком известного энтропиметра является его аппаратурная избыточность. 20Целью изобретения является упрощение энтропиметра.11 оставленная цель достигается тем, что энтропиметр дополнительно содержит второйсчетчик, суммирующий вход которого подключен к выходу энтропиметра, вычитающийвход - к третьему выходу блока управления,а выход - к входу первого счетчика, сумматор, первый вход которого подключен к выходу блока памяти, а выход - к выходу энт мов, Л, М. Хохлов, А. П. ШевякА. Шувалов ропиметра, и блок формирования поправок, выход которого соединен с вторым входом сумматора,Блок-схема энтропиметра приведена на чертеже, где 1 - второй счетчик; 2 - первый счетчик; 3 - регистры сдвига; 4 - элементы И; 5 - блок памяти; 6 - сумматор; 7 - счетчик числа отсчетов; 8 - блок управления; 9 - блок формирования поправок.Выход второго счетчика 1, стоящего на входе энтропиметра, подсоединен к входу первого счетчика 2, Выход первого счетчика 2 соединен с выходами регистров сдвига 3, а разрядные входы - с выходами регистров сдвига. Выходы регистров сдвига 3 подключены также к входам элементов И 4 другие входы которых подключены к выходу счетчика 5 числа отсчетов. Выходы элементов И 4 соединены с входом блока 6 памяти, выход которого подключен к первому входу сумматора 7. К второму входу сумматора подключен выход блока 8 формирования поправок, Блок формирования поправок имеет вход для установки требуемого й. Выходы блока управления 9 подключены к управляющим входам второго счетчика 1, счетчика числа отсчетов и регистров сдвига. Выходом энтропиметра яв. ляется выход сумматора 7.Энтропиметр измеряет энтропию О (х) в соответствии с алгоритмом/о 55 б 5 б 5 Л (х):.= , Р 1 ооР + и/г, :1 где Р - вероятность попадания отсчетов в Й-й амплитудный интервал; 1(ю - число уровней квантования, используемое в энтропиметре; Й - требуемое число уровней квантования; В соответствии с (1) энтропия измеряетсяпри каком-то фиксированном числе уровнейквантования йю(й. Значение энтропии длятребуемого числа уровней квантования Й получается прибавлением поправки а, Удовлетворительная точность обеспечивается прийю) 20,Это позволяет при относительно простойструктуре предлагаемого энтропиметра производить измерения энтропии для числа уровней квантования А, лежащих в диапазоне0 - 1000, а также значительно уменьшитьвремя измерения,Принцип работы энтропиметра заключается в следующем. Для формирования Р в регистрах сдвига 3 при помощи суммирующегосчетчика 2 подсчитывается число отсчетов, попавших на й-й уровень квантования (Й==1, гю),Для хранения текущего значения Р используются Й-е разряды каждого регистрасдвига 3, т. е. для запоминания текущего значения Р, отводится первый разряд 1-го регистра, первый разряд 2-го регистра и т. д. Назовем совокупность Й-х разрядов всех регистров сдвига й-й ячейкой, Число ячеек или разрядов каждого регистра сдвига 3 равно Йю.Целесообразно выбрать ею=32. Такой выборпозволяет определить число уровней квантования, содержащихся в отсчете, вычитаниемединицы из значения отсчета, заданного вдвоичной системе счисления в диапазоне0 - 1,Вероятности Рформируются в двоичнойсистеме счисления. Тогда количество регистров сдвига 3 (разрядность Й-й ячейки) будетравна 1 оЛ, где Ф - число отсчетов в используемой последовательности. Чтобы избежать деления на Ж при нахождении Р, числоотсчетов Ж выбирается равным целой степени2. Для получения удовлетворительной точности измерения энтропии достаточно взятьУ 15000, Ближайшая целая степень двухравна 16384, Тогда число регистров сдвига 3будет равно 14,Селекция отсчетов по Йю уровням квантования осуществляется на счетчике 1, Дляэтого первые пять дробных двоичных разрядов каждого отсчета, представленного в диапазоне 0 - 1, поступают на вход счетчика 1.Блок управления 9 начинает вырабатыватьтактовые импульсы, по каждому из которыхпроизводится вычитание единицы из содер 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 жимого счетчика 1. Кроме того, каждый такт блока управления 9 сдвигает вправо (в сторону младших номсров ячеек) на один разряд содержимое регистров сдвига. Содержимое ячеек регистров сдвига последовательно, начиная с первой, передается на счетчик 2, а с него на вход регистров сдвига. Вычитание единицы и сдвиги продолжаются до обнуления счетчика 1. Число тактов, выработанное до обнуления счетчика 1, равно количеству уровней квантования поступившего счетчика.Действительно, пусть на вход поступил отсчет в двоичной системе счисления, равный 0,00011. В счетчик 1 запишутся пять первых разрядов дробной части числа, т. е. 00011 (три), Тогда обнуление счетчика 1 происходит за три такта. Расположение ячеек в регист.рах сдвига 3 выбрано таким образом (ячейки пронумерованы по порядку, начиная от выхода), что на счетчике 2 вэтот момент запи.сано содержимое третьей ячейки.При обнулении счетчика 1 на его выходе формируется сигнал, по которому к содержимому счетчика 2 добавляется единица. Количество тактов в одном цикле равно Аю. Следующие после обнуления счетчика 1 такты продолжают сдвигать ячейки регистров сдвига, так что по последнему такту восстанавливается исходное состояние.С приходом следующего отсчета на счетчик 1 описанный выше цикл повторяется, Очевидно, что количество циклов равно У.Число отсчетов подсчитывается счетчиком числа отсчетов, по переполнению которого формирование вероятностей Р заканчивается и открываются элементы И 4. При этом содержимое ячеек регистров сдвига поочередно из каждой ячейки передается в блок 6 памяти значений Ь.Двоичный код содержимого Й-й ячейки регистров сдвига является адресом ячейки блока 6.Считанные таким образом из блока 6 величины поступают на сумматор, где накаплиавается сумма - Е Р 1 ор Р.-Поправка а/, из блока 9 формирования поправок подается на сумматор и складывается с его содержимым. На этом измерение энтропии заканчивается и в сумматоре фиксируется значение Н (х). Формула изобретенияЭнтропиметр, содержащий первый счетчик, регистры сдвига, первые входы которых соединены с разрядными выходами первого счетчика соответственно, элементы И, первые входы которых соединены с выходами регистров сдвига и с разрядными входами первого счетчика соответственно, блок памяти, входы которого подключены к выходам элементов И, блок управления, первый выход которого подключен к вторым входам регистровТираж 864овета Министткрытийая наб., д. 4/5 Изд,1504 И Государственного комитета С по делам изобретений и о 113035, Москва, Ж.35, РаушскЗаказ 1693/8ЦНИ исное Типография, пр. Сапунова, 2 сдвига, счстчик числа отсчетов, вход которого подключен к второму выходу блока управления, а выход - к вторым входам элементов И, отличающийся тем, что, с целью упрощения энтропиметра, он содержит второй счетчик, суммирующий вход которого подключен к входу энтропиметра, вычитающий вход - к третьему выходу блока управления, а выход - к входу первого счетчика, сумматор, первый вход которого подключен и выходу блока памяти, а выход - к выходу 5 энтропиметра, и блок формирования поправок, выход которого соединен с вторым входом сумматора.