Вероятностный сумматор

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских 11 590737 Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ительное к авт. свид-ву -о 09.09.75 (21) 2170847 г 18-24 1) М.Кл6 06 Г 7/50(22) Заяв исоединением заявки чав Государственнын комите Совета Министров СССР(23) Приоритет -53) УДК 681.3(088.8 Опубликовано 30.01,78, Бюллетень Ъ по делам изобретени и открытий публикования описания 20.01.7, Брюхомицкий и В. Е. Мельник бретен 71) Заявител ганрогский радиотехнический институт им. В. Д. КалмыковаРОЯТНОСТНЫЙ СУММАТОР выхода которого по чайная .последователНедостаток пзве в ограниченной точЦель изобретени за счет сохранения суммы относительно слагаемых. т суммарна2,устройствасуммированиовышение тоа ба предстатаба предста стугга ьност тного ности слу остопт чностп ления ления масш масш ы, слу- ятностуммар ватель 0 1Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения арифметических узлов стохастических вычислительных машин и устройств при выполнении условия р(х) + р (у) -.; 1, (где Р (х), р (у) - вероятностные характеристики слагаемых).Известны вероятностные сумматор кащие для суммирования двух веро ных двоичных последовательностей в с ную вероятностную двоичную последо ность 1.Все известные устройства имеют свойство изменять масштаб и увеличивать погрешность представления суммы относительно масштаба и погрешности представления слагаемых и требуют введения вспомогательного источника случайной двоичной последовательности. Наиболее близким по технической сущности к рассматриваемому является стохастичеакий сумматор, содержащий входной элемент ИЛИ, два элемента И и пнвертор. На первые входы элементов И подаются слагаемые случайные, последовательности, а на вторые - вспомогательная случайная последовательность с вероятностью появления единицы 0,5, С выходов элементов И масштабированные слагаемые случайные последовательности проходят на входы элемента ИЛИ, с Это достигается тем, что в вероятностный сумматор введены гг последовательно включенных суммирующих звеньев, содержащих каждое элемент И, первый и второй входы которого служат соответственно первым и вторым входами звена, элемент задержки, вход которого связан с выходом элемента И, и элемент ИЛИ, Первый вход каждого элемента ИЛИ соединен с третьим входом и первым выходом соответствующего звена, второй вход элемента ИЛИ является вторым выходом звена и соединен с выходом элемента задержки, а выход элемента ИЛИ являетая третьим выходом звена. Первый и второй входы первого звена подключены соответственно к первому и второму входам сумматора и к входам входного элемента ИЛИ, выход которого подсоединен к третьему входу первого звена. Выходы каждого звена соединены с соответствующими входами последующего звена, а третий выход;г-го звена - это выход сумматора.590737 45 65 Структурная схема вероятностного сумматора представлена на чертеже.Устройство содержит входной элемент ИЛИ 1, входы .которого являются входами сумматора, и последовательно включенных суммирующих звеньев. Каждое -е звено содержит последовательно включенные элемент И 2 ь элемент 3; задержки и элемент ИЛИ 4;, выход элвмента И 2; подключен к входу элемента 3; задержки, выход элемента 3; - 1 О к второму входу элемента ИЛИ 4,. Входы элемента И 2, подключены к входам сумматора, первый вход элемента ИЛИ 4, - к выходу общего элемента ИЛИ 1. В каждом последующем суммирующем звене первый вход 15 элемента И 2; подключен к выходу элемента 3; 1 задержки предыдущего звена, второй вход элемента И 2; - к выходу элемента ИЛИ 4; 2 звена, предшествующего предыдущему. Выход элемента ИЛИ 4 последнего звена является выходом сумматора.Работает устройство следующим образом, Известно, что в результате пропускания вероятностных двоичных последовательностей через элемент ИЛИ, на его выходе образует ся неполная сумма этих последовательностей: р (г,) = р (х) + р (у) - р (х) Р (у). (1) Ошибку, вносимую произведением ЗО Р (х) Р (у), можно уменьшить, если полученную по выражению (1) частичную сумму Р(го) повторно пропустить вместе с произведением Р(х) Р(у) через элемент ИЛИ. В этом случае на выходе образуетоя новая неподная сумма Р (гг) - Р (го) + Р (х) Р (У)- р (г) р (х) р (у) = р (х) + Р (у) - р (х) Р (у) 1 р (х) + Р (у) - Р (х) р (у) , (2) но уже с меньшей погрешностью, так как ,: Р (х) р (у)р (х) + р (у) -- Р (х) Р (У)( / Р (х) Р (У) /. Для обеспечения справедливости выражения (2) требуется соблюдение независимости появления импульсов на выходе первого эле мента ИЛИ и импульсов на выходе элемента И. Это,достигается тем, что выход элемента И подключен к входу второго элемента ИЛИ через элемент задерики на один такт, представляющий собой элемент стохастиче ской развязки.Последовательное включение суммирующих звеньев позволяет получить необходимую точность суммирования, т. е. при некотором количестве звеньев г = 1, 2 и можно при нять, что вероятность проявления импульса на выходе элемента ИЛИ и-го звена приближенно равна сумме слагаемых Предлагаемый сумматор обеспечивает полное суммирование вероятностных последовательностей без изменения масштаба представления выходной последовательности по отношению к входныщ.Это предотвращает вырождение вероятностных последовательностей при последовательном включении известных сумматоров. Кроме этого, погрешность предложенного сумматора при сложении переменных О-.р(х),: 0,4, О .Р(у) -. 0,4 меньше погрешности известных сумматоров с масштабированием. Если в последних относительная погрешность возрастает с уменьшением Р(х) и р(у), то в предложенном сумматоре она уменьшается,Предложенный сумматор не требует источника вопомогательной случайной последовательности с вероятностью появления импульсов р(1 г) =0,5 и имеет однородную структуру, поэтому его легко изготовлять современными методами интегральной технологии. Количество суммирующих звеньев в сумматоре можно увеличить до 20 - 40, что снизит его погрешность до О,001 - 0,00017 о. Это на два-три порядка меньше погрешности известных веуоятностных сумматоров. Формула изобретения Вероятностный сумматор, содержащий входной элемент ИЛИ, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет сохранения масштаба представления суммы относительно масштаба представления слагаемых, он содержит и последовательно включен ных суммирующих звеньев, каждое из которых содержит элемент И, первый и второй входы которого являютая соответственно первыгм и вторым входами звена, элемент задержки, вход которого соединен с выходом элемента И, и элемент ИЛИ, первый вход каждого элемента ИЛИ соединен с третьим входом и первым выходом соответствующего звена, второй вход элемента ИЛИ является вторым выходом звена и соединен с выхОдом элемента задержки, а выход элемента ИЛИ является третьим выходом звена, первый и второй входы первого звена подключены соответственно к первому н второму входаи сумматора и к входам входного элемента ИЛИ, выход которого подключен к третьему входу первого звена, выходы каждого звена соединены с соответствующими входами последующего звена, а третий выход и-го звена является выходом сумматора,Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе:1, Гейне. Стохастическая вычислительная машина. Электроника, 19 б 7,14.2. Яковлев В, В Федоров Р. Ф., Стохастичеокие вычислительные машины, Л., Машиностроение, 1974, с. 48, рис. 21.590737 Составитель О. МайорТехред А, Камышнико имк ек Подписи ип. Харьк. фил. пред, Патент дактор И. Грузова Заказ 1011/2062 НПИзд. Мз 209дарственного комитета Сопо делам изобретений иМосква, Ж, Раушская Тираж 818ета Министров СССоткрытийаб., д, 4/5