Вероятностный коррелометр

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено с присоединен (23) Приоритет 06 Р 15/3 явки Йо осударственный комитет СССР по делам изобретений и открытийбликовано 23.02.81. Бюл нь Мо 3) УДК 681.32.02.8 рственное союзное конструкторско-технологическое. ро по проектированию счетных машин) Заявител ЯТНОСТНЫЙ КОРРЕЛОМЕТР 54) В блопамщи ментовходомен с Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено дляопределения статистических характеристик случайных процессов и можетнайти применение в гидрометеорологии, автоматике, связи, биологии,медицине, радиоэлектронике и другихобластях науки и техники.Известен вероятностный коррелометр, построенный на принципе вероятностного кодирования информации иобеспечивающий более эффективноевычисление статистических характеристик случайных процессов. Корре"лометр содержит блок вероятностногоокругления, регистр числа, блок сравнения,е триггеры, блок накопительныхсчетчиков, генератор случайных чисел, блок вероятностного умноженияи блок управления 1,Недостатком устройства являетсянизкая точность работы,Известен также вероятностныйкоррелометр, который имеет более щирокую сферу использования и можетбыть использован для статистическойобработки нестационарных случайныхпроцессов.Коррелометр содержит сумматор,блок сравнения, блоки элементов И,к вероятностного умножения, блокяти, блок управления, накапливаюй регистр, многоразрядный сдвигающий регистр, генератор случайныхчисел, регистры 21 .Однако недостатком устройстваявляется его сложность.Цель изобретения - упрощение коррелометра, которая выражается в замене многоразрядного сдвигающегорегистра одноразрядным, что приво-.дит к исключению ряда многоразрядных блоков элементов И и изменениюсвязей между элементами устройства,Укаэанная цель достигается тем,1 что в вероятностном коррелометре,содержащем шесть блоков элементов И, сдвигающий, регистр, выход которогосоединен с его входом, сумматор, 0 первый вход которого является входом коррелометра, второй и третийвходы сумматора соединены соответственно с выходами первого и второгоблоков элементов И, информационныйвход первогб блока элементов Иподключен к информационному выходунакапливающего регистра, информационный вход второго блока элеИ соединен с информационным вы О регистра, вход которого соединвыходом третьего блока элементов И,информационный вход которого по,:лючен к выходу накапливающего регистра, вход которого педключен к выходучетвертого блока элементов И, информационный вход которого соединен свыходом сумматора, генератор случайных чисел, выход которого соединен с первым входом блока сравнения,а вход подключен к первому выходублдка управления, второй выход которого соединен с управляющим входом блока памяти, информационныйвход которого подключен к выходублока вероятностного умножения, выход сумматора соединен со вторымвходом блока сравнения, выход которого подключен ко входу сдвигающегорегистра, выполненного одноразрядным, и к информационным Входам пятого ишестого блоков элементов И, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам блока вероятностного умножения, управляющие входы первого, втоого, третьего и четвертого блоков элементовИ соединены с третьим выходом блока управления, второй выход которогоподключен .к управляющим входам пятого и шестого блоков элементов И,На чертеже представлена блоксхема вероятностного коррелометра.Вероятностный коррелометр содержит сумматор 1, блоки 2 и 3 элементов И, одноразрядный сдвйгающийрегистр 4, накапливающий регистр 5,блок 6 управления, блок 7 сравнения,генератор 8 случайных чисел, блок9 вероятностного умножения, блок .10 памяти, регистр 11, блоки 12-15элементов И,Устройство работает следующимобразом.Перед началом работы все блокиобнуляются в исходное (нулевое)положение. Эначения Х случайногопроцесса Х(1) поступают на входсумматора 1, где происходит их центрирование по текущему значениюматематического ожидания, хранящемуся в регистре 11,Центрированное значение Х; поступает на первый вход блока сравнения,а на второй вход последнего поступает случайное число с генератора 8случайных чисел. С выхода блока 7снимается вероятностно-кодированноеХ которое поступает через четвер. Фтый блок 13 элементов И на первыйвход блока 9 вероятностного умноженияНа второй вход блока в каж- .дом из Б тактов (где Б - количестворазрядов регистра 4, совпадающеес количеством ординат вычисляемойкорреляционной функции) поступаютчерез блок 14 элементов И вероятностно-кодированные значения Х;(,Х, Х; я, хранящиеся в регистРе 4 и постуйающие с еговыхода при каждом из И сдвигов в течениеодного цикла,С выхода блока 9 произведениявероятностно-кодированных значенийпроцесса поступают в блок 10 памяти,в котором производится их суммирование по каждому из И каналов.В каждом цикле обработки случайного числа Х его центрированноезначение складывается. на сумматоре1 с содержимым накапливающего регистра 5. Таким образом, к концу К-того цикла в регистре 5 образуетсясуммад+К +С5= Л. "."-"1 =.дл ;15 1 ф) " 13где К вколичество циклов (случайныхчисел массив Х(1, по которым определяется текущеезначение метематического20 ожидания;в - вычисленное в предыдущихК тактах значение математического ожидания;дв- приращение (положительноеили отрицательное) математического ожидания поК циклам от -1 домассива;1-1 + номера массивов Х величиной К.В конце К-того цикла блок.б управления осуществляет последовательное включение блоков 2, 3,12 и 13 элементов И таким образом,что приращение + щ, полученноев накапливающем регистре 5 по Кциклам, алгебраически складываетсяс содержимым регистра 11, Перед началом очередных К циклов накапливающий регистр 5 обнуляется,10 Величина К обычно принимаетсякратной 2 и равной Н, так как в этомслучае удается наиболее легко синхронизировать работу детерминированной и стохастической (с точки4 зрения информации) частей устройства,При данной аппаратурной реализации вычисления корреляционной функции центрирование первых К ординатслучайного процесса Х(1) осуществляется по нулевым значениям ш, чтоО однако при больших массивах случайных чисел существенного значенияне имеет,Упрощение коррелометра по сравнению с известным устройством достиг 55 нуто эа счет того, что кодированиеинформации в вероятностную формув предлагаемом устройстве осуществляется на более близком ко входууровню, а именно, сразу же послецентрирования Х,Именно это дало воэможность реа"лиэовать сдвигающий регистр в видеО триггеров, в каждом из которыххранится вероятностно-кодированноезначение центрированного значениявходного сигнала, и, если считать, что входной процесс поступает на вход устройства в виде В-разрядных двоичных чисел (при однобайтовых Х - В = 8), то количество триггеров в предлагаемом устройстве сокращается на Б(В - 1) единиц, что составит, например, при Б = 64 и В = 8 более 400 триггеров, При этом, без ущерба точности вычислений, исключается один из двух (содержа" щихся в известном устройстве) В-разрядных блоков .сравнения.Одновременно и независимо от из" менения структуры стохастической части в предлагаемом устройстве несколько изменен процесс вычисления текущего математического ожидания.Последующее значение в определяется как сумма предыдущего ш и разности ьв ;-1, которая йаходится как сумма центрированных значений Х, деленная на К. Новая реализация позволила исключить из схемы устройства (К + Год К)-разрядный блок вентилей.Необходимо здесь отметить, что указанные изменения не ухудщилибыстродействия устройства (по сравнению с известным) в связи с,тем, что детерминированная и стохастичес" кая части работают практически параллельно, а период работы стохастической части устройствапримерно в И раз больше периода его детер" минированной части.Формула изобретенияВероятностный коррелометр, содержащий блоки элементов И, сдвигающий регистр, выход которого, соединен с его входом, сумматор, первый вход которого является входом коррелометра, второй и третий входы сумматора соединены соответственно.с выходами первого и второго блоковэлементов И, информационный входпервого блока элементов И подключенк информационному выходу накапливающего регистра, информационный входвторого блока элементов И соединенс информационным выходом регистра,вход которого соединен с выходомтретьего блока элементов И, информационный вход которого подключен квыходу накапливающего регистра,вход которого подключен к выходучетвертого блока элементов И, информационный вход которого соединенс выходом сумматора, генератор случайных чисел, выход которого соеди 15 нен с первым входом блока сравнения,а вход подключен к первому выходублока управления, второй выход которого соединен с управляющим входомблока памяти, информационный входЯ которого подключен к выходу блокавероятностного умножения, о т л .ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюупрощения коррелометра, в нем выходсумматора соединен со вторым входомблока сравнения, выход которогоподключен ко входу сдвигающего регистра, выполненного одноразрядным,.и к информационным входам пятого ишестого блоков элементов И, выходыкоторых подключены соответственнок первому и второму входам блокавероятностного умножения, управляющие входы первого, второго, третьегои четвертого блоков элементов И сое.динены с третьим выходом блока управления, второй выход которого под,ключен к управляющим входам пятогои шестого блоков элементов И.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе40 1. Авторское свидетельство СССРР 542184, кд. 6 06 Р 15/34, 1975,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2534281/18-24,кл, 6 06 Р 15/34, 1977.807320 Составитель В. Жовинскийазаренко Техред С. Беца Корректор О, Бил едакто Зак писн 5 илиал ППП фПатент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Тираж 756 ВНИИПИ Государствен по делам изобрет 13035, Москва, Ж, ого ний ауш П омитета ССС открытий ая наб., д.