Вероятностное устройство для извлечения корня

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскнкСоциалистическийРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 17.02. 81(2 ) 3250588/18-24 151 М. Кн. 6 06 Р 7/70 с присоединением заявки МоГосударственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(23) Приоритет Опубликовано 300982. Бюллетень Мо 36 Дата опубликования описания 30.09.82 153 УДК 681.3(72) Автор изобретения В. В. Яковлев енинградский ордена Ленина институт инженеровелезнодорожного транспорта им. акад. В. Н. Образцова 1) Заявител(54) ВЕРОЯТНОСТНОЕ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КОРНЯ равления перво- ервого генеравыходы которого одам первого е входы которо- и первого счет- которого являвыходы втоных чисел подм второго блоходы которого торого счетчитороГо являютИзобретение относится к вычислительной технике и предназначаетсядля выполнения операции извлечениякорня и-й степени из числа А (В5ю 9 А, Аб 0-1, и - целое положительное число) в стохастических вычислительных машинах.Известны вероятностные устройствадля извлечения корня и-й степени, содержащие двоичные счетчики, генераторы случайных чисел, блоки сравнения,генератор тактовых импульсов, логические элементы И,триггер 1) и 2Их общим недостатком является низкое быстродействие при выполненииоперации извлечения корня, так какпостоянная времени интегрированиясущественно зависит от абсолютныхзначений величин А и и,Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является ве роятностное устроиство для извлечениякорня и-й степени, содержащее первыеи вторые счетчики, блоки сравненияи генераторы случайных чисел, генератор тактовых импульсов, элемент Ии триггер, нулевой выход которого соединен с первым входом элемента И,второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, 3 а выход - с входами упго блока сравнения и птора случайных чисел,подключены к первым вхблока сравнения, вторыго соединены с выходамчика, раэрядные входыются входом устройстварого генератора случайключены к первым входака сравнения, вторые всоединены с выходами вка, разрядные входы кося выходом устройства 3 ).Главным недостатком этого устройства также является низкое быстродействие при выполнении операции извлечения корня.Цель изобретения - повышение быстродействия.Поставленная цель достигается тем,что вероятностное устройство для извлечения корня, содержащее первыйсчетчик, разрядные входы которогоявляются входами подкоренного числаустройства, второй счетчик, перваягруппа разрядных выходов которогоявляется выходами результата устройства, первый и второй блоки сравнения, первые группы входов которыхсоединены соответственно с разрядными выходами первого счетчика и второй группой разрядных ныходов второго счетчика, первый и второй генераторы случайных чисел, группы выходовкоторых соединены с вторыми группами 54нходов соответственно первого и второго блоков сравнения, генератор тактовых импульсов, триггер,. элемент И,первый и нторэй входы которого соединены соответственно с нулевымвыходом триггера и выходом. генератора тактовых импульсов, а выход -с входами первого генератора случайных чисел и первого блока сравнения,дополнительно содержит делитель частоты следования импульсов, вход которого подключен к выходу элемента Ии соединен с суммирующим входом второго счетчика, а выход - с входамивторого генератора случайных чисели второго блока сраннения, выход второго блока сравнения соединен с вычитающим нходом второго счетчика,выход первого блока сравнения соединен с суммирующим входом первогосчетчика, выход старшего разряда .которого соединен с единичным входом триггера, нулевой вход триггераявляется пусковым входом устройства.На чертеже представлена блок-схема устройства. 30Данное устройство содержит первыйсчетчик 1, первый блок 2 сравнения,первый генератор 3 случайных чисел,триггер 4 генератор 5 тактовых импульсов, элемент И б, делитель 7 35частоты следования импульсов, второйсчетчик 8, второй блок 9 сравнения,второй генератор 10 случайных чисел .Первые группы входов первого 2и второго 9 блоков сравнения соединены соответственно с разрядными выходами первого счетчика 1 и второйгруппой разрядных выходов второгосчетчика 8, вторые группы входовс группами выходов соответственно 45первого 3 и нторого 10 генераторовслучайных чисел, а выходы соединенысоответственно с суммирующим входомпервого счетчика 1 и вычитающим входом,второго счетчика 8.Выход старшего разряда первогосчетчика 1 соединен с единичным входом триггера 4, нулевой выход которого соединен с первым входом элемента И б,Второй вход элемента И б соединен 55с выходом генератора 5 тактовых импульсов, а выход - с входами первогоблока 2 сравнения, первого генератора 3 случайных чисел, делителя 7частоты следования импульсов и суммирующим входом второго счетчика 8.Выход делителя 7 частоты следованияимпульсов соединен с входами второгоблока 9 сравнения и второго генератора 10 случайных чисел,Работа устройства начинается с занесения кода Л по входу подкоренно-го числа устройства в счетчик 1 и подачи импульса на пусковой вход устройства, в результате чего на вход элемента И б, соединенного с нулевым выходом триггера 4, подается разрешающий сигнал.Таким образом, импульсы синхронизации с частотой Е поступают на входы управления первого генератора 3 случайных чисел и первого блока 2 сравнения, а с частотой Е/и (после деления частоты делителем 7 частоты слвдования импульсов) - на входы второго блока 9 сравнения и второго генератора 10 случайных чисел. Следовательно, работа обоих счетчиков протекает параллельно во времени.Сигнал "1" на выходе блока 2 срав. нения формируется, если содержимое счетчика 1 не меньше значения кода на выходе генератора 3 случайных чисел на такте управления (управление с частотой Р). В процессе работы содержимое счетчика 1 нарастает, и н некоторый момент времени счетчик 1 переполняется. Импульсом переполнения по единичному входу выключается триггер 4, формируя на своем выходе временной импульс, длительность которого равна где 6 - разрядность счетчика 1 (оба счетчика, блоки сравнения и генераторы случайных чисел имеют одинаковую разрядность).За это же время Г на выходе второго счетчика 8 формируется результат выполнения операции ./ А, ПроисИходит это следующим образом.Система, состоящая из второго счетчика 8, блока 9 сравнения и генератора 10 случайных чисел, представляет собой следящий стохастический интегратор. За время Т математическое ожидание содержимого счетчика 8 составляет-йСПодставляя в это выражение соотношение для; из (1), получим-/иСи (дМ й:1 Р., (г)Таким образом, искомый результат получается на выходе счетчика 8 в об 1 атном коде. Другими словами, число -1 А образовано двоичным кодом на иннерсных выходах счетчика 8.Время вычислений результата в предлагаемом устройстве определяется соотношением (1). В известном устрой. стве оно составляет1 23 - г (3)962937 о гъдць 5 15 Формула изобретения 1 ИИПИ Заказ 7514/69 Тираж 731 ПодписноЪ Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная,4 Коэффициент 2,3 определяет 90-ный уровень достижения результата операцииОтношение определяет выигрыа в быстродействиипредлагаемого устройства по сравнениюс прототипом. Например, при и = 2,10А = 0,1 - = 100. При этом достигаемоеувеличение быстродействия тем выше,чем больше и. Вероятностное устройство для извлечения корня, содержащее первый счетчик, разрядные входы которого являют ся входами подкоренного числаустройства, второй счетчик, первая группа разрядных выходов которого является выходами результата устройства, первый и второй блоки сравнения, первые 25 группы входов которых соединены соответственно с разрядными выходами первого счетчика и второй группой разрядных выходов второго счетчика, первый и второй генераторы случайных чисел, З 0 группы выходов которых соединены с вторыми группами входов соответственно первого и второго блоков сравнения, генератор тактовых импульсов, триггер, элемент И, первый и второй входы которого соединены соответственно с нулевым выходом триггера и выходом генератора тактовых импульсов, а выходсоединен с входами первого генератораслучайных чисел и первого блока сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения быстродействия,оно содержит делитель частоты следования импульсов, вход которого подключен к выходу элемента И и соеди"нен с суммирующим. входом второгосчетчика, а выход соединен с входамивторого генератора случайных чисели второго блока сравнения, выход второго блока сравнения соединен с вычитающим входом второго счетчика, выход первого блока сравнения соединенс суммирующим входом первого счетчика, выход старшего разряда которогосоединен с единичным входом триггера,нулевой вход триггера является пусковым входом устройства.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Кирьянов Б. Ф., Песошин В. А.Стохастические вычислительные машиныи устройства. Уч. пособие. Казанскийавиационный институт, 1978, рис. 19.2. Маззеп К., КоЬ 1 А., Сепац 1 дКе 1 г. цпй ВапйЬге 1 ге 1 п йег зйосЬазС 1 зсйеп кесйепйес 1 пЖ. - "Е 1 есйгопЖ", МцпсЬеп, Р 8, 1975, В. 7,3, Яковлев В. В., Федоров Р. Ф.Стохастические вычислительные машины. Л., "Машиностроение", 1974,