Устройство для возведения в степень

Союз Советских Социалистических Республик) Допо авт. свидтельное 22) Заявлено 18 1 51) М. К 426/18 рисоедиьеьием заявк 7/38 Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий(53 681 8.8) 45) Лат ликования описания 23,11,78(72) Авторы изобретения А. 11. Морозевич и Леуеьк Минский ради отехьпческий институ"еьта 1 груькци ю 2= - ,=1 Х озводит и с еп:пь ычисляе: ру ькппю Изобретсьис относится к вычпслптелььой технике и может быть использовано для возведения в степень, в стохастическпх вычислителььых машинах.Известно устройство 11, содержащее входной блок, генератор равномерно распределеььых случайных чисел, реверспвьый счетчик и схему сравнения. Однако специфика стохастпческой формы представления информации 0(Х( 1 и 0(7 . 1 ье позволяет гпользовать его для возведеьия в отрицательную степеьь,так как при 0(Х( 1 Х = --= Хдолжьо быть больше единицы.Наиболее близким техническим решеьием к предлагаемому является устройство для возведения в степень 2, содержащее преобразователь код-вероятьость, первый вход15 которого является первым входом устройства, второй вход - подключен к входу такт устройства и через счетчик числа испытаьии соедиьгь с управляющим входом блока элементов И, выход которого является выходом устройства, а иьформациоььые входы 2 о подключены к выходам сумматора, регистр сдвига, выходы которого подкгпочеьы к иьформационным входам элементов И цепочВОЗВЕДЕ 11 ИЯ В СТЕПЕН 1 ки последовательо соедньс и ых И, вход сдвиг регистр ,;и:.: с управляющим входок. перпо э цепочки.Устройство втолько Х и ье в Целью изобретеьп. я-.лястсь обсспечеьие возможьостп воза,.епп в отрицателььую степень. С эт,Й;ел 1 ю усгройство содержит переключа: ель. элемент НЕ, ключ и элементы запрет, ыхюды которых соедиьеьы с входамп переключателя, выходы которого подклк 1 спы соответственно к входам сумматора. примой и пн входы каждого элемеьта запрет подключеьы соответственно к входу и выходу соответствующего элемсьта И цепочки последователььо соединенных элементов И, причем прямой вход первого элемеьга запрет соединен с входом сдвиг регистра сдвига ь с выходом ключа, первый вход которого соединен с выходом элемепта НЕ, вход которого подключеь к вь:ходу преобразова 1 еля код-вероятьость и иром:хом клк)ча, Выход последьего элсмспта И ц почки послсдовате",ь3но соединенных элементов И соединен с управляющим входом переключателя.На чертеже приведена структурная схема устройства.Устройство содержит последовательновключенные преобразователь 1 код-вероятность, счетчик 2 числа испытаний, блок 3элементов И, информационные входы которого подключены к выходам сумматора 4,регистр 5 сдвига, выходы которого подключены ко вторым входам последовательно 10включенных (двухвходовых) элементов И 6,причем вход сдвиг регистра сдвига 5 подключен к первому входу первого из элементов И 6, кроме того устройство содержитпереключатель 7, выходы которого подключены ко входам сумматора 4, а входы - к15выходам элементов запрет 8, прямой иинверсный (блокируюший) входы которыхподключены к входу и выходу соответствующего элемента И 6, причем прямой входпервого элемента запрет 8 подключен к 20выходу ключа 9, вход которого через элемент ЙЕ 1 О подключен к выходу преобразователя код-вероятность 1.Функционирование устройства определяет положение переключателя 7 и ключа 9.В режиме вычисления функции вида7 =- Х исходное положение - нулевое состояние элементов памяти счетчика 2, сумматора 4 и регистра 5. Ключи - в положении а,При подаче на вход устройства исходного операнда Х и тактовых импульсов преобразователь 1 кодирует величину Х вероятностным кодом Р(Х). Сигналы, формируемые на выходе преобразователя 1, поступаютна вход цепочки элементов И 6 и входсдвиг регистра сдвига 5, Мгновенные значения вероятностного кода (О или 1) последовательно (с продвижением информации порегистру) перемножаются на элементах И 6.Причем на выходе первого элемента И 6формируется код (Х), на выходе второгоэлемента И 6 - код Р (Х) и т.д. Одновременно на вход счетчика 2 поступают тактовыеимпульсы. При переполнении счетчика 2,емкость которого определяет выбранное число испытаний, на управляющий вход блокаэлементов И 3 поступает сигнал, который 4считывает информацию с выходов сумматора 4. Этот режим работы аналогичен прототип,В режиме возведения в степень Хисходное состояние - нулевое положение элементов памяти счетчика 2, регистра 5, а в сумматор занесено число 001,0 (одна целая). Ключи - в положении в. При этомфункционирование устройства основано нареализации зависимости( ) Г 3: С)1=Огде Р (Х) =- 1 - Р (Х) реализуется с помошью элемента НЕ (инвертора) 10 и блокируюших входов элементов запрет 8. При ограничении ряда (1) гп - 1-членами возникает методическая погрешность=Е Рх)1Нулевой член ряда (1) равен 1 и поэтому исходное состояние сумматора 4 тоже равно 1.Учитывая, что при возведении в степеньс помощью регистра сдвига Р (Х) и Р "(Х) оказываются совместными, так как мгновенное значение Р(Х) = 1, тогда и только тогда, когда Р (Х) = 1/:0 1, можно упростить режим работы сумматора, накапливающего сумму вида (1), Так как при выбранном числе членов ряда может, например, возникнуть ситуация, когда за один такт необходимо, просуммировать 0,1 или 2 импульса. Причем один импульс на суммирование поступает, когда Р, (Х) = 1, а Р, (Х) = О. Два импульса необходимо суммировать, когда Р, (Х) =- 1 и Р (Х) = 1.В этом случае можно с выхода первого элемента И 6 на сумматор 4 занести +2, заблокировав (запретив) при этом занесение + 1 в сумматор 4 с выхода элемента НЕ 1 О. При ограничении членов ряда (1) числом т -используется гп - 1 разрядный регистр сдвига. Однако существует вероятность отличная от нуля, того, что в последовательности Р (Х) подряд находится (или будет сформировано) единичных сигналов больше чем гп - 1, В этом случае на вход сумматора будут записываться сигналы с весом + (гп - 1), что и реализовано в устройстве.Вычисления заканчиваются с приходом тактового импульса, который переполняет счетчик 2.Таким образом незначительное увеличение оборудования (гп - 1) элементов запрет, гп ключей и один элемент НЕ позволяют устройству обеспечить возможность вычисления Х = Х и 2 =Х-.Формула изобретенияУстройство для возведения в степень, содержащее преобразователь код-вероятность, первый вход которого является первым входом устройства, второй вход - подключен к входу такт устройства и через счетчик числа испытаний соединен с управляющим входом блока элементов И, выход которого является выходом устройства, а информационные входы подключены к выходам сумматора, регистр сдвига, выходы которого подключены к информационным входам элементов И цепочки последовательно соединенных элементов И, вход сдвиг регистра сдвига соединен с управляюШим входом первого элемента И цепочки, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности возведения в отрицательную степень, оно содержит переключатель, элемент НЕ,наКорректор С. ШекгиаПолпнсноенистров СССРий авнтелвО. 71 уг(784ета Совий иаушскажгорол. Сост в Те 1)ел Тира,1,арственного комнт делам изобретен Москва, Ж 35, Р П Патейт, г. Ул о ключ и элементы запрет, выходы котОрых соединены с входами переключателя, выходы которого подключены соответственно к входам сумматора, прямой и инверсный входы каждого элемента запрет подключены соответственно к входу и выходу соответствующего элемента И цепочки последовательно соединенных элементов И, причем прямой вход первого элемента запрет соединен с входом сдвиг регистра сдвига и с выходом ключа, первый вход которого соединен с выходом элемента НЕ, вход которого подключен к выходу преобразователя код-вероятность и второму входу ключа, выход последнего элемента И цепочки последовательно соединенных элементов И соединен с 5 управляющим входом переключателя.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССРЛо 416694, кл. б 06 1 7/39, 1972.2. Яковлев В. В., Федоров Р. Ф. Стохастичсские вычислительные машины, Л., Машиностроение, 1974, с, 56, рис. 28.