Стохастический дифференциатор

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ИСАНИЕ 1 Ц ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 61) Дополнительное к авт, свид-ву(23)Приоритет 51)М. Кл, 06 Г 7 тоеударсткнный квинте елаи нэобретеннй убликовано 30.08.82. Бюллетень М 3 ата опубликования описания 06,09,82(72) Авторы изобретен нжонеровН.ОГраацова енинграцский ордена Ленина институ елезноцорожного транспорта им.акал 71) Заявител 4) СТОХАСТИЧЕСКИ ФЕРЕНЦИАТО Из об ной техн нения менных ных ма формальный оперрования;постоянная вТ реме ни ть ре счетчика;Рвероятность Х;=1 в случайн я символе цоватыьяв лений пос ретение относится к вычислител ике и предназначается цля выпо перации цифференцирования пере- А в стохастических вычислительшин ах. 5Известны стохастические интеграторы,обеспечивающие интегрирование стохаа и-.ческих переменнътх (операцию, обратнуюдифференцированию), содержащие преобразователь число-вероятность, реверсив тоный счетчик, блок сравнения, генераторслучайных чисел. Операция дифференцирования может быть выполнена при помощитаких интеграторов при использованиистохастического вычитателя, вхоцы которого соединены соответственно с сумми-рующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 1 и 21,Это приводит к усложнению устройства стохастического цифференциатора.Наиболее близок к предлагаемому стохастический цифференциатор, соцержащийпреобразователь число-вероятность, цвоичный счетчик, блок сравнения, генератор случайных чисел, выходы которого соединены с первой группой входов блока сравнения, вторая группа входов которого соединена с выходами двоичного счетчика соответственно,. В известной схеме реверсивный счетчик является интегратором, поатому операторное выражение цля переменной.Р(Р, - вероятность появления символа ;=1 в случайной последовательности на выходе блока сравнения;- номер машинного такта) записывается так95503нссти на суммирующем входе реверсивного счетчика;9 ф Ар 1 операторная запись выражения:Р ипи АПри подключении стохастического ьычислителя к суммирующему и вычитвющему входам реверсивного счетчика для переменной Р (Р - вероятность появленияЕсимвола .=1 на выходе стохастического вычитателя) с учетом (1) получают 1 ОР р) А(,р)- - = Ар)А, ртРт 4(Рт (2)Из соотнощения (2) следует, что анапизируемая модель представляет собой цифференцирующее устройство с передаточной Фунюве Я рт/1рт ЗНедостатком известного устройства является большая аппаратурная сложность, что вызвано в основном применением ре 0 версивного счетчика.Цель изобретения - упрощение стохастического дифференциатора.Поставленная цель достигается тем,что стохастический дифференциатор, содер 5 жвщий преобразователь числе-вероятность, вход которого является входом дифференциатора, генератор случайных чисел и блок сравнения, первая группа входов которого соединена с выходами генератора ЗО случайных чисел, двоичный счетчик, выходы которого соединены со второй группой входов блока сравнения, допожштельно со-.держит элемент И и элемент НЕ, вход которого соединен с выходом блока сравне З 5 ния, а выход - с входом .двоичного счетчика и цервымвходом элемента И, второй вход элемента И соединен с выходом пре образоввтеля число-вероятность, а выход является выходом дифференци атора. 40На чертеже представлена блок-схема стохастического дифференциаторв.Устройства содержит преобразователь45 1 число-вероятность, двоичный счетчик 2, элемент НЕ 3, блок 4 сравнения, генератор 5 случайных чисел и эпемент И 6,Выходы генератора случайных чисел 5 соединены с первой группой входов блока 4 сравнения, вторая группа входов ко 50 торого соединена с выходами двсичного счетчика 2, Выход блока 4 сравнения соединен с входом элемента НЕ 3, выход которого соединен с входом двоичного счетчика 2 и первым входом элемента И 6.55 Второй вход элемента И 6 соединен с выходом преобразователя 1 число-вероятность. 54 фРабота устройства управляется последовательностью синхроимпульсов, подаваемых на соответствующие входы (не показаны) преобразователя 1 число-вероятность и генератора случайных чисел,5.По каждому синхроимпульсу на выходах преобразователя 1 число-вероятнссть, элемента НЕ 3 и элемента И 6 вырабатывается бинарный символ (О или 1) соответственно х, у , г , с вероятностями появления единичного символа Р , Р , Р сок ответственно.Причем Рх =А. Математическое ожидание содержимого счетчика в ( -ом такте Решением этого конечноразностного уравнения явпяетсяч=2 (-еследовательно, временная зависимость; вероятности Р имеет аналогичный видР(1-. -е г20Эта вероятнссть перемножается далее с вероятностью Рпо правилам вероятно сткой логики, т.е.(Р,1-РР( )-Ае 2В операторном выражении этому соответствует функциярГР ( = А(р)(3) где Т = 2 - постоянная времени уст-.6ройства.Таким образом, в силу соответствия (2) и (3), в предлагаемом устройстве реализуется выполнение операции диффе- ренцирования переменной Л.Вместе с тем предлагаемое устройство проще известного зв счет использования в нем двоичного счетчика вместо реверсивного двоичного счетчика, так как в последнем случае в каждом разряде счетчика для обеспечения логики вычитания необходимо использовать логическую схему 2 ИИИЗИЛИ. В базисе интегральных схем серии 155 такой элемент реализуется минимально на одном логическом модуле. В этом базисе триггер также реализуется на одном модуле, поэтому происходит удвоенное сокращение затрат микросхем на построение двоичного счет-чика устройства циффореьширования,Таким образом, технико-экономический эффект изобретеш(я заключается в5 О 550значительном сокращении аппаратурныхсредств при его создании.Формула изобретения 3Стохастический дифференциатор, содержащий преобразователь числ о-вероятность, вход которого является входом дифферендиатора, генератор случайных чисел, блок 30 сравнения, первая группа входов которого соединена с выходами генератора случайных чисел, двоичный счетчик, выходы которого соединены со второй группой вхо цов блока сравнения, о т л и ч а ю - 1 щ и й.с я тем, что, с целью упрощения, дифференциатор содержит элемент И и элемент НЕ, вход которого соединен с 54 6выходом блока сравнения а выход - с .входом двоичного счетчика и первым входом элемента И, второй вход элементаИ соединен с вЪаодом преобразователячисло-вероятность, а выход явщется выходом дифференциаторв. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Яковлев В. В., федоров Р,ф. Стохастические вычислительные машины. Л., фМашиностроениеюю 1974 е се 144-155 ф2. Авторское свидетеа ство СССР М 681431, л. 6 06 Р 15/36, 1979 е3. Гейнис Б. Стохастическая вычислительная машина,- фЭлектроника, 1967, М 14 (прототип).Составитель О. МайоровРедактор Л. Пчепинская Техред А, Ач Корректор М, ШарошнЗаказ 643863 Тираж 731 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж 335, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП "Патент, г, Ужгород, ул, Проектная, 4