Стохастическое устройство для возведения в целую степень

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22).Заявлено 27,03.81 (21) 3266681/18-24 151 М.КП. с присоединением заявки М 9 С 06 Р 7/70 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(23) ПриоритетОпубликовано 300982. Бюллетень М 936 Дата опубликования описания 30,09,82 153) УДК 681. 3(72) Авторыизобретения Р.ф.федоров, В,В.Яковлев, Г.В.Добрис и Х.текЛенинградский ордена Ленина институт инж веровжелезнодорожного транспорта им. акад. В. .Образцова(54) СТОХАСТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В ЦЕЛУЮ СТЕПЕНЬИзобретение относится к вычисли-тельнсй технике и.предназначено дляиспользования в цифровых и стохастических вычислительных устройствах.По основному авт.св. 9756414 известно устройство для возведения вцелую степень, содержащее регистр.сдвига, вход младшего разряда которого является входом устройства, атактовый вход регистра сдвига - тактовым входом устройства, причемвход устройства через инвертор соединен с входом установки регистрасдвига в нулевое состояние, а выход старшего разряда регистра сдвига является выходом устройства 1,13В выходной последовательностиустройства имеется положительная автокорреляция символов, что приводитк уменьшению точности, т.е, к увеличению дисперсии оценки результата вычислений, которая в данном случае равна 0 ,) =2 Рх 1- ( и -1) Р,"+2 / Рк,ещ 1 где Р - вероятность появления симМВолОВ 1 Во Входной последовательности;и - показатель степени; 2 - объем выборки, по которойсчетчик с разрядностью осуществляет вычисление оценки в. Цель дополнительного изобретенияповышение точности.Поставленная цель достигается тем,что стохастическое устройство дополнительно содержит генераторслучайных чисел, первый и второйцифровые компаратсры, регистр, реверсивный счетчик и блок антисоападений, первый вход которого подключен к выходу регистра сдвига,а первый и второй выходы соедияенысоответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выходы генератора случайныхчисел соединены с первыми группамивходов первого и второго цифровыхкомпараторов, вторые группы входовкоторых соединены с группами выходов соответственно регистра и ре 25 версивного счетчика, а выходы соединены соответственно с входом младшего разряда регистра сдвига и вторым входом блока антисовпадений,На чертеже представлена блок 30 схема устройства, 962941Оно содержит регистр 1 сдвига,элемент НЕ 2, первый 3 и второй 4цифроные компараторы, регистр 5,блок 6 антисовпадений, генератор 7случайных чисел, реверсивный счетчик 8. 5Выходы генератора 7 случайныхчисел соединены с первыми группамивходов первого 3 и второго 4 цифровых компараторов, входные группывходов которых соединены с группамивыходов соответственно регистра 5и реверсивного счетчика 8, а выходы соединены соответственно с входом младшего разряда регистра 1сдвига, соединенного с входом элемента НЕ 2, и вторым входом блока бВыход элемента НЕ 2 соединен с входом установки регистра 1 сдвига внулевое состояние. Выход регистра 1сдвига соединен с первым входом 20блока б антисовпадений, первый ивторой выходы которого соединенысоответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного сче-.чика 8. 25Устройство работает следующим образом,В каждом такте работы устройствацифровые компараторы 3 и 4 вырабатывают на своих выходах символы 1, 3если случайное число на выходах генератора 7 случайных чисел оказывается меньше содержимого соответственно регистра 5 и реверсивного счетчика 8, и символы .0 - если соотношение противоположно. При равновероятном распределении случайных чисел, вырабатываемых генератором 7случайных чисел, вероятности появления символа 1 на выходах первого 4 О3 и второго 4 цифровых компараторовсоответственно равны:Р= 2 Х, Р,= 2 ш,где Х - целое число, хранящеесяв регистре 5;в(1) - целочисленное содержимоереверсивного счетчика 8в тактеразрядность генератора 7случайных чисел, регистра5 и реверсинного счетчика 8.Вероятность Р) появления символа,1 на выходе регистра 1 сдвигапри этом равнаР =Р (1) 55а содержимое счетчика 8 изменяетсяв такте 1 в соответствии с уравнениемв (1+1) =п (1) +у (1)-2 (С),(2)где у В) и 2 (й) - состояния выходов, Щсоответственно регистра 1 сдвига и второго цифровогокомпаратора 4 втактеТаким образом, приращение содержимого реверсивного счетчика 8 за один такт работы устройства составляет в среднемЬМ(в,) - Р -2 М(щ,),где М - символ математического ожидания.В установившемсярежиме ЬМ(в,1)=0 и М(юп)=8 згп М(тп,1)=2 Р", т.е. в счетчике 8 накапливается оценка, пропорциональная и-й степени входной вероятности Р.Отношение дисперсии результата вычислений, характеризующей основное изобретение, к дисперсии в предложенном устройстве составляетио в Е) -Ь)-Зп-В)Ь), а 3789140,15625Использование изобретения позволяет уменьшить дисперсию результата в К раз, т.е. повысить точность вычислений.формула изобретенияСтохастическое устройство длявозведения н целую степень по авт.св. Р 756414, о т л и ч а ю щ е е -с я тем, что, с целью повышения точности, оно содержит генератор случайных чисел, первый и второй цифровые компараторы, регистр, реверсивный счетчик и блок антисовпадений,первый вход которого подключен квыходу регистра сдвига, а первый ивторой выходы соединены соответственно с суммирующим и нычитающимвходами реверсивного счетчика, выходы генератора случайных чиселсоединены с первыми группами входов первого и второго цифровых компараторов, вторые группы входов которых соединены с группами выходовсоответственно регистра и реверсивного счетчика, а выходы соединенысоответственно с входом младшегоразряда регистра сдвига и вторымнходом блока антисонпаденийИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 756414, кл. 6 06 Р 15/36, 1980