Стохастический функциональный преобразователь

(23) ПриоритетОпубликовано 05.05.80. Бюллетень Н 1 е 17Дата опубликования описания 07,05.80 Гооударотевнный комитет ае делам изобретений и открытий(71) Заявитель Минский радиотехнический институт10 Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для стохастических вычислений.Известен стохастический функцйональный преобразователь, содержащий счетчикилогические элементыИ вероятносч ный двоичный элемент Щ , Недостатком его является невысокая точность работыНаиболее близким техническим решением к изобретению является стохастический функциональный преобразователь Я , содержаший первый преобразователь "код-вероятность" , первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами стохастического функционального преобразователя, второй вход первого преобразователя "код-вероятность" подключен к первому входу счетчика числа испытаний, а выход первого преобразователя код-вероятность" подключен ко входу элемента НЕ и к первому входу первого ключа, второй вход которого подключен к выходу,элемента НЕ. Выход первого ключа подключен к первому входу регистра сдвига, второй вход которого является третьим входом стохастического функционального преобразователя и подключенко второму входу счетчикачисла испытаний и к первому входу сумматора, выходы которого подключены ко входамэлементов И группы соответственно,первый вход которого подключен к выходу счетчика числа испытаний. Выходэлементов И группы является выходомстохастического функционального преобразователя. Выходы регистра сдвига подключены ко входам группы последовательно соединенных элементов И, выход которых подключен к первому входупереключателя, выходы которого подключены ко входам сумматора соо-.ветственно, а входы переключателя подключены к выходам группы элементов запрет, прямые и инверсные входы которых соединены соответственно с выходами группы элементов И.первый а и второй в входы которогообъединены и подключены к выходу ключа 9, а выход - ко входам первого изряда элементов "Запрет" 8 и первому входу элемента запрет 3.3 второй входкоторого подключен ко второму входуэлемента И 11 и через второй преобразователь код-вероятность 14 ко второй входной шине (У), а выход - третьему (с) входу первого ключа переключателя 7, Устройство имеет третью входнуюшину (такт), подключенную к объединенным входам преобразователей 1 и 14 исчетчика 2 четвертую входную шину(установка), подключенную к установочным входам счетчика 2, сумматора 4 ирегистра 5, а также выходную шину (7),подключенную к выходу группы 3 элемен-тов И.функционирование устройства определяет положение ключей 7 и 9, 12,В режиме "возведение в степень" исходное положение - нулевое состояниеэлементов памяти счетчика 2 сумматора4 и регистра 5, Ключи находятся в положении а,При подаче на вход устройства исходного операнда х и тактовых импульсовпреобразователь 1 кодирует величину:хвероятностным кодом Р(х). Сигналы,формируемые на выходе преобразователя 1, поступают на вход цепочки элементов И 6 и информационный вход реги.стра сдвига 5. Мгновенные значения 3 вероятностного (Оф или "1) последовательно (с продвижением информациипо регистру) перемножаются на элементах И 6. Причем на выходе первого элементаИ формируется код Р(х) на выходевторого элемента И - код Р(х) и т.д.Одновременно на вход счетчика 2 поступают тактовые импульсы. При переполнении счетчика 2, емкость которогоопределяет выбранное число испытаний,на управляющий вход элемента И группы 3 поступает сигнал, который считывает информацию с выхода сумматора 4.Этот режим работы аналогичен работепрототипа. В режиме "обращениечисла исходноесостояние - нулевое положение элементовпамяти счетчика 2, регистра 5, а в сумматор занесено число 001,0 (однацелая). Ключи находятся в положении в,При этом функционирование устройстваосновано на реализации зависимости(1), которую при вероятностной форме3 732892Этот функциональный преобразовательне позволяет делить любое число на любое число.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей преобразователя за счет выполнения операции деления любого числа на любое число,Для достижения поставленной целипреобразователь содержит второй ключ,элемент И, элемент Запрет", второй опреобразователь "код-вероятность", первый вход которого является четвертымвходом стохастического функциональногопреобразователя, второй вход которогоподключен ко второму входу второго преобразователя "код-вероятность", выходкоторого подключен к первым входам элемента "Запрет" и элемента И, второйвход которого подключен ко второму итретьему входам первого ключа, выход 20которого подключен к первому и второмувходам второго ключа, третий вход которого подключен к выходу элемента И,а выход второго ключа соединен со вторым входом элемента "Запрет", выход 25которого подключен ко второму входу переключателя.Структурная схема преобразователяприведена на чертеже.Преобразователь содержит последова- З 0тельно включенные первый преобразователь 1 "код-вероятность, счетчик 2числа испытаний, группу 3 элементов И,информационные входы которых подключены к выходам сумматора 4, регистр 5сдвига, выходы которого подключены ковторым входам последовательно включенных (двухвходовых) элементов И 6,причем информационный вход регистра 5подключен к первому входу первого элемента И 6, выход последнего элементаИ 6 подключен к первому а входу первого ключа переключателя 7, выходй которого подключены ко,входам сумматора4, а вторые в входы - к выходам ряда 45элементов Запрет" 8, прямой и инверсный (блокирующий), входы которых подключены ко входу и выходу соответствукьщего элемента И 6. Информационныйвход регйстра 5 сдвига подключен к выходу первого ключа 9, первый а входкоторого подключен к выходу первогоключа 9, первый а вход которого подключен к выходу преобразователя 1и входу элемента НЕ 10, выход которогоподключен ко второму в и третьему свходам ключа 9 и первому входу элемента И 11, выход которого подключен ктретьему с входу второго ключа 12,7328 10 представления информации целесообразно представить в видеРЬ=, ГЩ , (1) где Р(х) =1-Р(х) реализуется с помощью элементов НЕ (инвертора) 10 и блокирующих иходов элементов Запрет" 8, При ограничении ряда (2) ю -1 членами возникаетметодическая погрешностьОО=вНулевой член ряда (2) равен "1" и по- этому исходное состояние сумматора 4 тоже равно "1".15Учитывая, что при возведении в,степень с помощью регистра сдвига Р (х) и Р (м) 4 оказываются совместными, так как мгновенное значение Р (к ) =1, тогда и только тогда, когда Р (к) = :0 1 ЯР-М, можно упростить режим работы сумматора накапливающего сумму вида (2). Так при выбранном числе членов ряда (2), например, Ф = 3, может возникнуть ситуания, когда за один такт необходимо просуммировать 0,1 или 2 импульса. Причем один импульс на суммирование поступает, когда, Р;Ж= 1 а Р; (х) =О. Два импульса необходимо суммироватькогда Р (х) = 1 И (х) =1.В этом, случае можно с выхода элемента И 6 на сумматор 4 занести +2, заблокировав (запретив) при этом занесение +1 в сумматор 4 с выхода элемента НЕ 10. При ограничении членов ряда (2) числом35 виспользуется (щ)-разрядный регистр сдвига. Однако существует вероятность, отличная от нуля, того, что в последовательности Р (х) подряд находятся (или будут сформированы) единич ных сигналов больше чем ю. В этом случае на вход сумматора записываются сигналы с весом +(т), что реализовано в устройстве.Вычисления заканчиваются с приходом 45 тактового импульса, который переполняет счетчик 2. Этот режим работы также аналогичен работе прототипа.В режиме "деление часел исходное состояние - нулевое положение элементов памяти счетчика 2, регистра 5 и сум,матора 4. Ключи находятся в положении с. При этом функционирование устройства основано нв реализации зависимости1 ф=О 92 6Как и в предыдущем режиме Р(х) = =1-Р(х) реализуется с помощью элементов НЕ 10. Так как на вход первоМ элемента 6 с выхода ключа 12 поступает результат перемножения Р(у) - Р(1-х), то на выходе первого элемента И 6 сформируется в-.личина Р(у) ) Р(1-х)т.е. второй член ряда (3), на выходе второго - Р(у) (Р (1-х), т.е. третийьчлен ряда (3), и т,д. Очевидно, что в этом случае вес "единиц", поступающих на сумматор 4 с входов элементов "Запрет" 8 должен быть увеличен на единицу. С весом единицы младшего разряда на сумматор поступают сигналы с вы" хода элемента 13 (формируется первый член ряда). Ограничение членов ряда в этом случае приведено к ошибкеь =х ГРск)31 = 1 Ч.Режим работы сумматора аналогичен предыдущему случаю. Вычисления закан-. чиваются с приходом тактового импульса, который переполняет счетчик 2.Таким образом, увеличение количест ва оборудования (преобразователь кодвероятность, элемент И, элемент "Запрет", и ключ) позволяет расширить фуюциональ ные возможности предложенного устройства. формула изобретенияСтохастический функциональный преобразователь, содержащими первый преобразователь "код-вероятность, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами стохастического функционального преобразователя, второй вход первого прео разователя код-вероятность подключен к первому входу счетчика числа испытаний, а выход первого - преобразователя, "код-вероятность" - ко входу элементе НЕ и к первому входу первого ключа, второй вход которого подключен к выходу элемента НЕ, а выход первого ключа подключен к первому входу регистра сдвига второй вход которого является третьим входом стохастического функционального преобразователя и подключен ко второму входу счетчика числа испытаний и к первому входу сумматора, выходы которого подключены ко входам элементов И группы соответственно, первый вход которых подключен к вых ду счетчика числа испытаний, а выход элементов И группы является выходом стохастического функционального преоб73289 разователя, выходы регистра сдвига подключены ко входам группы последовательно соединенных элементов И соотгветственно, выход которых подключенк первому входу переключателя, выходыкоторого подключены ко входам сумматора соответственно, а входы переключателя подключены к выходам группыэлементов "Запрет, прямые и инверсные входы которых соединены соответсвен но с выходами и входами группы элементовИ, отличающийся тем,что, с целью расширения функциональныхвозможностей преобразователя за счетвыполнения операции деления любого числа на любое число, оно содержит второйключ, элемент И, элемент "Запрет",второй преобразователь код-вероятность"первый вход которого является четвертым входом стохастического функционал гоного преобразователя, второй вход которо 2 8го подключен ко второму входу второгопреобразователя "код-вероятность", выходкоторого подключен к первым входам элемента "Запрет" и элемента И, второйвход которого подключен ко второму итретьему входам первого ключа, выходкоторого подключен к первому и второмувходам второго ключа, третий вход которого подключен к выходу элемента И,а выход. второго ключа соединен со вторым входом вхемента Запрет", выходкоторого подключен ко второму входупереключателя,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Гладкий В. С. Вероятностныевычислительные модели, Наука", 1973,с. 108-110.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке М 2412426/18-24,кл, С 06 Р 15/35, 1976 (прототип).Составитель Л. КарасовРедактор Л. Утехина Техред Э, Чужик Корректор Ю 3 писное СССР наб д 4/5 илиал ППП Патент", г, Ужгород, ул, Проектная,17 39/39 ЦНИИ по 11303