Вероятностное вычислительное устройство

Союз Советских Социалистицеских РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДВТЕЛЬСТВУ в 631928(43) Опубликовано 05.11.78,5 юлл Государственный квинтет Совета Министров СССР по делам нзобретеннй и открытнй(45) Дата опубликования описания 10,11.78 Добри Казак(72) Авторы изобретени Гэсударственнэе союзное прэектнэ-конструкторско технолэгическое бюро пэ прэектирэванию счетныхмашин и Опытный завод 71) Заявители) ВЕРОЯТНОСТНОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО няющего преобразование Р=А (Р-ве ность появления символа 1 на вь ЛПКВ), соединяется с блоком возв переменной в целую тп - ную степе Затем переменная Р подается на 1 т 5 мируюший вход реверсивного счетч в цепь обратной связи которого вк чен блок возведения переменной в пую тт - ную степень. Если выход педнего блока подать на вычитающ 10 реверсивного счетчика (РС) матем ческое ожидание РС равно искомойроят тход еденияь ум ика,це пос- йвх чине АГпавный недостаток прототипа - спожность и низкое быстродействие.5 Цепь изобретения - упрощение устройства и повышение его быстродействия.Достигается это бпагодаря тому чтов вероятностное вычиспитепьное устройст- во введены элементы И, триггер, инвер- В тор, второй преэбразоватепь код-вероятность, второй счетчик, второй бпок сравнения, первый вход которого подключенк выходу датчика случайных чисе(, второй вход - к разрядным выходам второ Изобретение относится к вычиспитепьной технике и может быть использовано дпя вьгчиспения значений А и (А 60,1; ф О; тпрр-произвольно целые чиспа) и дпя воспроизведения аппроксимируюших функций типа многочпенов, составпенных из пинейной комбинации целых и дробных степеней аргументов, в стохастических вычислите пьных машинах.Известно вероятностное вычиспитепьное устройство 11 выпопняюшее математическую операцию А(Ас,01), однако только дпя целых чисел -Наиболее близко к предлагаемому вероятностное вычиспитепьное устройство 2,содержащее преобразователь фкодвероятность", датчик случайных чисеп, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с разрядными выходами счетчика, числовой выход которого является выходом устройства.Это устройство реапизует зависимость Д ф так что выход линейного преобразователя "код-вероятность (ЛПКВ), выпоеГ. Корчагин и В. В. Яковпего счетчика, установочный вход которогоявляется числовым входом устройства,а выход старшего разряда второго счетчика подключен к нулевому входу триггера, единичный вход которого подключенко входу пуска устройства, а единичныйвыход триггера соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены к выходамсоответственно первого и второго преоб фраэоватепей код-вероятность" третий1вход второго элемента И соединен с выходом второго блока сравнения, а выходпервого блока сравнения через инверторподключен к третьему входу первого эпе- Юмента И,Схема вероятностного вычислительногоустройства представлена на чертеже.Устройство содержит счетчики 1,2,блоки сравнения 3, 4,.элементы И 5,6, фпреобразователи "код-вероятностьм 7,8,датчик случайных чисел 9, триггер 10,инвертор 11.Преобразователи 7 и 8 вырабатывают мм на своих выходах случайные поспедоватепьности с вероятностями символов "1" соответственно Ри Ря, причем Р=Я 4,РВ 2= р- И и 62- разрядности преобразователей), Разрядности избирают исходя из Зм усповия Р 1 Р 1.Работа устройства начинается с занесения кода двоичного числа А в счетчик 2. После этого подается пусковой сигнал на установочный вход 12 триггера 10. фф В результате этого открываются оба элемента И, и начинаетчя накопление содержимого счетчиков, Сигналы "1" на выходах блоков сравнения формируются, если содержимое соответствующего счет- ф чика не меньше значения кода на выходах датчика 9 на каждом такте работы устройства. В процессе работы содержимое счетчика 2 нарастает, и в некоторый момент времени счетчик переполняется, 4 ф Импульсы переполнения по нулевому входу включают триггер, в результате чего прекращается. поступпение единичных символов на входы счетчиков. При этом содержимое счетчика 1 фиксирует оценку искомой вепичины А ф, причем М(С)1=А%Покажем это. Ипя математическогоожидания содержимых счетчиков в 1-томтакте можно записать сведующие рекур- Ирентные соотиошенияэВМ(Сг Р МСсг)г. + .")Р,Р,гМ(Сг,э(1- - ),М гг) М(С г) +М(С 2)Ргг - Р М(Сг ) + /2- г 1 М9где й = 2 ,- разрядность счетчиков.Обозначив МССР)=М 1; и МСС)фМ 2 иуЧИтЫВая, ЧтО М =О, а М мг МА,ЗаПИШЕММ 0оф РМ Р+Р 1 )1 г 1 1 иТак как при бопьших Й величина4то окончательно.:ц(1- иР 1) (1)11далееМ,=Ай+ и )МиАР. РАИДАВ момент переполнения счетчика 2 его содержимое равно К, поэтомуймйАйфРВили1. - Сп -(2)Р 2Подставляя (2) в (1) имеемт. е, искомый результат образуется в счетчике 1 в обратном коде.Заметим, что время выполнения опеРПраций Ап в педпагаемом устройстве занимает Т= р.6 п - тактов работы уст 2ройства. В то же время в прототипе результат устанавливается не менее чем за три постоянных времени, т. е. Т 3 - щМСледовательно, относительное ускорение работы предлагаемого устройстваТ РсоставпяетКвРазрядностьТ АмЬпреобразователя всегд можно выбрать такой, чтобы выпопнялось соотношениеР э 0,5, пээгэмУ гэ.Э ээЕСэ С в ( 4)Например, если А = 0,1, щм 2, то в соответствии с (4) ускорение работы устройства составляет более чем 65 раз.63 1928 Составитель Э. СечинаРедактэр Б, Федэтэв Техред Н. Бабурка Кэрректэр Е, Личинская Заказ 6345/49 Тираж 784 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобоетений и открытий113035, Москва, Ж, Раушскач набд. 4/5 Филиал ППП,Патент". г. Ужгород, ул, Проектная, 4 С ростом щ быстродействие возрастаетеше больше,Предлагаемое устройство проще прототипа благодаря исключению блоков воз. ведения переменной в целую степень, которые вносят доминирующий вклад в затраты оборудования, так как приводят кнеобходимости использования в+и = разрядных регистров сдвига (с отводом откаждого разряда) и -тн иФормула изобретенияВероятностное вычислительное устройство, содержащее преобразовате ль"код-вероятность" , датчик случайныхчисел, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, второй входкоторого соединен с разрядными выходами счетчика, числовой выход которогоявляется выходом устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цепьюупрощения схемы и повышения ее быстродействия, в нее введены элементы И,триггер, инвертор, второй преобразователь"код-вероятность", второй счетчик и второй блок сравнения, первый выход которого подключен к выходу датчика случайных чисел, второй выход - к разряднымвыходам второго счетчика, установочныйвход которого является числовым входомустройства, а выход старшего разряда 3 второго счетчика подключен к нулевомувходу триггера, единичный вход которогоподключен ко входу пуска устройства,единичный выход триггера соединен с первыми входами первого и второго эпемен- М та И, вторые входы которых подключенык выходам соответственно первогои второго преобразователей код-вероятность,третий вход второго элемента И соединенс выходом второго блока сравнения, а 13 выход первого блока сравнения черезинвертор подключен к третьему входупервого элемента И. 26Источники информации принятые воУвнимание при экспертизе:1. Гейнс Б. Р. Стохастическая вычислительная машина, журн. "Электроника, 1967, % 14.2. Яковлев В. В., Федоров Р. ф. Стохастические вычислительные машины,.Машиностроение, 1974, с. 159, рис. 73,а.