Вероятностное устройство для деления чисел

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51 М, Кл. 6 06 Г 7/70 с присоединением заявки Нов Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088,8) Опубликовано 3009 82. Бюллетень М 36 Дата опубликования описания 30,09,82(72) Авторыизобретения Р.ф.федоров, В,В,Яковлев и Г.В.Добрис ьрЛенинградский ордена Ленина институт инженерЬвжелезнодорожного транспорта им. акад. В.Н.Обддацова(54) ВЕРОЯТНОСТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕЛЕНИЯ ЧИСЕЛ20 Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для использования в цифровых вычислительных устройствах. Известны делительные устройства, построенные на основе следящего стохастического интегратора, в цепь отрицательной обратной связи которого включен стохастический множительный элемент (элемент И) 1 и 12).Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для деления чисел, содержащее реверсивный счетчик разрядные,выходы которого подключены к первой группе входов цифрового компара" тор (схемы .сравне.ния чисел) вторая груттпа входов которого соедийена с выходами генератора случайнйх чисел, причем выход цифрового компаратора соединен с одним из входов элемента И, другой вход которого соединен с шиной релителя, а вы- ход - через элемент И-НЕ, состоящий из двух элементов И и двух инверторов, к вычитающему входу реверсивного счетчика, суммирующий вход которого через тот же элемент под-, ключен к шине делимого 3,). В этом устройстве делимое и делитель представлены на входах случайными последовательностями импульсов, для получения которых при задании операндов в виде числовых кодов должны быть дополнительно использованы два линейных преобразователя код-вероятность, каждый из которых содержит регистр числа,цифровой компаратор и генератор случайных чисел, Кроме того,в устройстве в установившемся режиме дисперсия частного, накапливаемо 1 о реверсивным счетчиком, при использовании иде" альных генераторов случайных чйсел составляет где ти - содержимое счетчиками" его разрядность;9 хРс 1- вероятности появления импульсов йа выходах преобразователей код вероятность, преобразующих соответственно коды делимого и делителя вслучейные последовательности импульсов. Все это может составить значительную величину, особенно при 30 малых значениях Рст. Иными словамиустройстго отличается аппаратурной сложностью и недостаточной точностью.Цель изобретения - повышение точности и упрощение устройства.Поставленная цель достигается тем, что в вероятностном устройстве 5 для деления чисел, содержащем первый, второй и третин цифровые компараторы, первый и второй генераторы случайных чисел, выходы которых соединены с первыми группами входов 10 соответственно первого и второго цифровых компараторов, регистры делимого и делителя, выходы которых соединены соответственно с первой группой входов третьего цифрового 15 компаратора и второй группой входов второго цифрового компаратора, реверсивный счетчик, разрядные Выходы которого соединены с второй группой входов первого цифрового компаратора р 0/ элемент И-НЕ, первый и второй выходы которого соединены соответственно с суммирующим и вычитающим вхо-дами реверсивного счетчика, а первый вход соединен с выходом третьего цифрового компаратора элемент И, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго цифровых компараторов, а выход соединен с вторым входом элемента И-НЕ, дополнительно вторая группа входов третьего цифрового компаратора подключена к выходам перВого генератора случайн:х чисел. 65 На чертеже представлена блок схе ма устройства.Устройство содержит первый 1, второй 2 и третий 3 цифровые компараторы, элемент И-НЕ 4, реверсивный счетчик 5, регистр б делителя, регистр 7 делимого, первый 8 и второй 9 генераторы случайных чисел, элемент И 10.Выходы первого генератора 8 случайных чисел соединены с первой группой ВхОдОВ перВОгО цифроВОго КОмпаратора 45 1 и второй группой входов третьего цифрового компаратора 3, первая группа входов которого соединена с выходами регистра 7 делимого, а выход с первым входом элемента И-НЕ 4.Первый и второй выходы элемента И-НЕ 4. соединены соответственно с суммирую" щим и вычитающим входами реверсивного счетчика 5, разрядные выходы которого соединены с второй группой входов первого циФрового компаратора 1, Вы ходы второго генератора 9 случайных чисел соединены с первой группой входоввторого цифрового компаратора 2, вторая группа входов которого соеди" нена с выходами регистра б делителя 60 а выход соединен с вторым Входом элемента И 10. Первый вход элемента И 10 соединен с выходом первого цифрового компаратора 1, а выход соединен с вторым входом элемента И-НЕ 4. Устройство работает следующим образом.В каждом такте цифровые компараторы 1,2,3.вырабатывают на своих выходах символ ф 1 с вероятностями Р, Р, Рх, соответственно равными Р = 2 в,"РО =. 2 А; Р = 2 х (2) ЧОХгде и, А,Х - содержимое соответственно реверсивного счетчика 5, регистров делителя б и делимого 7, выраженное целыми числами;Е - разрядность операндов.При этом зависимость между содержимьм счетчика в двух последовательных тактах г. и +1 имеет видщ (1+1) =щ(1) +х-а (1) у (1); (3)где у(1), а(1), х(Т) - состояния выходов соответственно первого 1,второго 2 и третьего 3 цифровых компараторов в такте+При независимости случайных величин а(т.) и у(1) , что обеспечивается использованием для их образования независимых генераторов случайных чисел 8 и 9, имеемм(щ,+ 1) м(щ, 1) + Рх- Р, Еили с учетом (2)ьм(1 й (.) = 2 Р м(1 й,) + Рх е (4) где М - знак математического ожидания случайной величиныбМ - знак приращения математического ожидания за 1 такт.Конечно-разностное уравнение (4) при- ос имеет решениеМ(щ) = 2 = 2е ь е,Р АСледовательно, предлагаемое устройство реализует ту же вычислитель" ную функцию, что и прототип, Однако дисперсия содержимого счетчика Э(щ) в данном случае определяется как П (щ) =М(в) - М (в) =2-(б)Я Е Рс(1 РсФ 11 РОтношение дисперсии (1) результата вычислений, характеризующей прототип, к дисперсии (б) результата в предлагаемом устройстве составляет1-Р .К = -- В"1-РЭто отношение больше единицы, таккак Всегда Р) Р),. Например, приР0,75 и Рха 0,1К= - д - =Зб0 90,25Технико-зкономический эффект пред. лагаемого устройства заключается в повышении точности вычислений и его упрощении за счет исключения из схемы одного из генераторов случайных чисел. й962939 аказ 7514/69 Тираж 731 Подписно ВНИИПИ Филиал П "Патент" формула изобретенияВероятностное устройство для деле" ния чисел, содержащее первый,второй и трзтий цифровые компараторы,первый и второй генераторы случайных чисел, выходы которых соединены с первыми группами входов соответственно первого и второго цифровых компараторов, регистры делимого и делителя, выходы которых соединены соответственно с первой группой входов третьего цифрового компаратора и второй группой входов второго цифрового компаратора, реверсивный счетчик , разрядные выходы которого соединены с второй группой входов первого цифрового компаратора, элемент И-НЕ, первый и второй выходы которого сое" "динены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, а первый вход соединен с выходом третьего цифрового компаратора, элемент И, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго циф.ровых ксмпараторов, а выход соединен .с вторыч входом элемента И-НЕ,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности и упрощения, вторая группа входов третьего цифрового компаратора подключенак выходам первого генератора случайных чисел. 1 О Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Са 1 пея В.В. 81 осЬав 11 е сощрц 11 щ яуя 1 ещя. Айчапсея 1 п 3 пйог 15 ва 11 оп Яс 1 епсе. Чо, 2, ей , Т.Тои, РСепцв Ргевя, 1969, р. 37-171.2. Яковлев В.В., Федоров Р,ф,Стохастические вычислительные машины. Л., Машиностроение, 1974,2 О с, 344.3. Авторское свидетельство СССРР 416684, кл. 606 Г 7/39,6 06 Г 15/36, 1974 (прототип).