Псевдостохастическое устройство для выполнения математических операций

(54 ЦИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(71) Специальное проектно-конструкторское и технологическое бюро по погружному электрооборудованию для бурения скважин и добычи нефти Всесоюзного научно-производственного объединения "Потенциал) ПСЕВДОСТОХАСТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ ОПЕРА(57) Изобретение относится к областивычислительной техники и может быть использовано в различных вычислительных устройствах и в стохастическихвычислительных машинах. Цель - расширение функциональных возможностей за счет использования функционального преобразования чисел. Дополнительно введенные блок памяти, третий счетчик и четвертый коммутатор, соединенные определенным образом с остальными узлами схемы, позволяют расширить набор выполняемых математических операций вида функционального преобразования чисел, например извлечения корня вычисления логарифмов,Ф тригонометрических функций и т,д., при сохранении быстродействия и точности. 1 ил.С:Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в различных вычислительных машинах,Целью изобретения является расширение функциональных возможностейустройства за счет использования функционального преобразования чисел.На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.Устройство содержит регистр 1 числа, первый 2 и второй 3 коммутаторы,первую 4 и вторую 5 группы элементовИ,рекуррентный регистр 6 сдвига,первый счетчик 7, первый элемент И 8,регистр 9, второй элемент И 1 О, третий коммутатор 11, элемент НЕ 12,второй счетчик 13, четвертый коммутатор 14, третий счетчик 15 и блок 16памяти.20Регистр 6 сдвига с выходами, подключенными в прямой последовательности к входам группы 4 элементов И, выходы которых присоединены к управляю 25щим входам коммутатора 11, на вторыевходы которого подключены информацион-.ные выходы блока 16 памяти, составляют преобразователь двоичных кодов коэффициентов, записанных в блоке 16памяти, в псевдослучайную последовательность, С аналогичными связями регистр 6 сдвига, группа 4 элементовИ, коммутатор 2 и регистр 1 составляют преобразователь двоичного кодавходного числа (аргумента) в псевдослучайную последовательность а регистр 6 сдвига с выходами,поцключенными в обратной последовательности кгруппе 5 элементов Икоммутатор 3 ирегистр 9 образуют преобразователь 4 Окода регистра 9 в псевдослучайную последовательность.Выходы коммутаторов 11 и 3 соединены с входами элемента И 10, выходыкоммутаторов 3 и 14 соединены с входами элемента И 8. Элементы И 8 и 10 выполняют роль умножителей. Выход элемента И 8 соединен со счетным входомИ-разрядного счетчика 7, группа инФормационных выходов которого соединека с информационными входами регистра 9.Выход коммутатора 2 соединен свходом элемента НЕ 12 и с вторым информационным входом коммутатора 14, 55первый информационный вход которогоприсоединен к выходу элемента НЕ 12.Первый и второй управляюние входы коммутатора 4 являются входами устройства, Выход элемента И 1 О присоединен к входу г -разрядного счетчика 3, выходы разрядов которого являются информационными ходам устройства, Третий счетчик 1.5 подключен к выходу ц-го элемента первой группы 4 элементов И, входы которого присоединены ко всем выходам разрядов рекуррентного регистра 6 сдвига, ИнФормационные выходы третьего счетчика 15 присоединены к адресным шинам блока 16 памяти,Устройство работает следующим образом.В устройстве реализуется вычисление Функций, представленных степенными рядами вида Число членов ряда (1) выбирается ,цля обеспечения точности представления функции порядка 2 ", т.е. 1и, гце и - разрядность устройства,В блоке 16 памяти хранятся в двоичном коде значения коэффициентов члецов ряда а, с помощью которых значения функций отображаются с погрешностью не превышающей 2 . Перед началом вычислений с помощью управляющего входного сигнала, подаваемого на входы коммутатора 14, выбирается режим работы устройства: либо с инверсией преобразуемого числа, например, для вычисления корней К -й степени, либо с использованием цеицверсиых значений, например, при вычислении тригонометрических функций. Счетчики 7, 3 и 15 устанавливаются в нулевое состояние. В регистр 1 заносится код входного числа. Регистры 6 и 9 устанавливаются в единичное состояние, с момента подачи тактовьгх импульсов на шину сдвига рекуррецтного регистра 6 ца выходах каждого его разряда образуются псевдослучайные последовательности импульсов (М-поспедовательности), которые поступают ца входы элементов И групп 4 и 5, С выходов элементов И групп 4 и 5 последовательности, имеющие математические ожидания пропоэццоРцалькые 2 ( р = 1,2,3. . .и), поступают на управляющие входы коммутаторов 2,3 и 11, информационные входы кого2331 5 40 рых подключены соответственно к выхо дям разрядов регистров 1 и 9 и бпокя 1 б памяти. Ня выходах коммутаторов образуются псевдослучайные последовательности, которые имеют математические ожидания, пропорциональные значениям преобрязуемьх чисел, я модуль коэффициента взаимной коррелялции - порядка 2 . В первой итерации производится преобразование входного числа и псевдослучайную последовательность, а также преобразоняние в последовательность двоичного кода первого коэффициента ряда а, считан. ного из блока б памяти по нулевому адресу, установленному н счетчике 15.При работе с инверсными значениями входного числа последовательность с выхода коммутатора 2 поступает на вход элемента НЕ 12, вьход которого через коммутатор 14 подключен к входу элемента И 8, При работе с неинверсными значениями входногочисла пос ледовательность с выхода коммутато ра 2 через коммутатор 14 поступает на вход элемента И 8. С выходов коммутаторов 14 и 11 через элементы И 8 и 10 последовательности поступают на входы счетчиков 7 и 13 соответственно. Так как на входы элементов И 8 и 1 О поступает последовательность "единицв с выхода коммутатора 3, то последовательности на выходах элементов И 8 и 1 О повторяют последовательности на выходах коммутаторов 14 и 11 и, следовательно, в счетчиках 7 и 13 через (2 -1) тактов образуютсяпкоды, соответствующие кодам входного числа и первого коэффициента ряда. По окончании первой итерации, т.е,очерез (2 -1) тактов, содержимое счетчика 7 переписывается в регистр 9, счетчик 7 обнуляется, а на выходе в-го элемента И первой группы 4 элементов И, подключенного ко всем раз рядам рекуррентного регистра б,образуется сигнал, который заносится в младший разряд счетчика 15. По коду адреса, установленного в счетчике 15, из блока 16 памяти считывается код второго коэффициента ряда а Во второй итерации на выходе элемента И 8 образуется последовательность, математическое ожидание которой воспроизводится н счетчике 7 и равно квадрату входного числа, На выходе элемента И 1 О образуется последовательность, математическое ожидание которой пропорционально произведению второго коэффициента ряда на значени входного числа. В счетчике 13 образуется двоичный код суммы первых двух чисел ряда. Аналогичным образом, через каждые (2 - 1) тактов в счетчике,7 образуют-, ся двоичные коды чисел х или (1-Х)1где 3 - номер итерации. Одновременно в счетчике 3 накапливается сумма чисел, соответствующих членам ряда (1), Через 1 итераций, т,е. через Г (2"-1) тактов работы,.в счетчике 13 воспроизводится значение функций Г(х с заданной погрешностью порядка(сц) Формула изобретения Псендостохастическое устройство для выполнения математических операций, содержащее регистр числа, входы разрядов которого являются информационныминходами устройства, первый, второй и третий коммутаторы, первую и вторую группы элементов И, рекуррентный регистр сдвига, первый и второй счетчик, регистр, элемент НЕ, первый и второй элементы И, выходы разрядов регистра числа соединены с группой информационных входов первого коммутатора, выход которого соединен с входом элемента НЕ, выходы разрядов рекуррентного регистра сдвига соединены с соответствующими входами элементов . И первой группы в прямой, а с входами элементов И второй группы - и обратной последовательности, выходы элементов И второй группы соединены с первой группой управляющих входов второго коммутатора, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выход первого элемента И соединен со счетнымвходом первого счетчика, группа информационных выходов которого соединена с группой информационных входов регистра, группа выходов которого соединена с второй группой ин формационных входов второго коммутатора, выходы первой группы элементов И соединены с группой управляющих входов первого коммутатора и группой управляющих нходов третьего коммутатора, выход которого соединен с .вторым входом второго элемента И, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, группа выходов которого является группой1233151 оставитель В,Гребенникоехред Л.Олейник дакто иколаичу ректор Е.Рошко Заказ 2771/50 Тир.аж НИИПИ Государ по делам изо 13035, Москваодпис венного комитета СССРетекий и открытийЖ, Раушская наб/5 роизводственн олиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проект информационных выходов устройства,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,сцелью расширения функциональных возможностей за счет использования функ.ционального преобразования чисел, вустройство введены блок памяти, третий счетчик и четвертый коммутатор,первый и второй управляющие входы которого являются первым и вторым управляющими входами устройства,первьйи второй информационные входы четвертого,коммутатора соединены соответственно с выходами элемента НЕ и первого коммутатора, а выход - с вто рым входом первого элемента И, выход .последнего элемента И первой группы, входы которого подключены к соответствующим выходам всех разрядов рекуррентного регистра сдвига, соединен со счетным входом третьего счетчика, группа информацинных выходов которо О го соединена с группой адресных входов блока памяти, группа информационных выходов которого соединена с группой информационных входов третье го коммутатора.