Устройство для анализа распределения случайного процесса

СОЮЗ СОВЕТСНИСОЦИАЛИСТИЧЕРЕСГ)УБЛИН 3(51) С 06 Р 1 5/3 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ИЬЙИОН АВТОРСКОМ ВИДЕТЕЛ 4(21) 3515876/ (22) 02.12,82 (46) 30.05.84 (72) О;В. Алф Н.Е. Куц, А.М и Н.А. чупрак (71) Киевский технический и Великой Октяб революции (53) 681.3(08 (56) 1. Автор Р 620981 кл. Бюл. Р 20рова, Ю.С КСергиенков ский,дена Ленина поли-итут им.50-летиякой социалистическ УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 8,8)ское свидетельство СССРС 06 Р 15/36, 1978.2. Авторское свидетельство СССР 9 830399, кл. С 06 Г 15/36, 1979, (54)(57) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ АНАЛИЗА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА, содержащее блок памяти, выхоД которого соединен с первым входом сумматора, аналого-цифровой преобразователь, вход которого является информационным входом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем определения истинного значения плотности вероятности и функции распределения, он содержит счетчик импульсов, элемент И-НЕ, коммутатор адреса, регистр адреса, блок деления, элемент НЕ, коммутатор данных, регистр и генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к первому входу элемента И-НЕ, к входу синхронизации регистра адреса, управляющему входу блока памяти и к счетному входу счетчика импульсов, разрядность которого равна П1 (где п- количество разрядов .в слове, а 2 = М - количество словКвыходы п 1 разрядов которого подключены к первому входу блока деления, к младших разрядов счетчика импульсов соединены с первым входом коммутатора адреса, второй вход которого соединен с выходом аналого-цифрового йреобразователя, выход ) -го разряда счетчика импульсов соединен с вторым входом элемента И-НЕ, третий вход которого объединен с. входом элемента НЕ, с управляющими входами коммутатора адреса, коммутатора данных, блока деления и является управляющим входом устройства, выход элемента И-НЕ подключен к входу синхронизации регистра, выход которого подключен к второму входу сумматора, выход которого соединен с информационным входом регистра, первым информационным входом коммутатора данных и является выходом устройства, второй информационный вход коммутатора данных подключен к выходу блока деления, второй вход которого соединен с выходом блока памяти, выход коммутатора данных соединен с информационным входом блока памяти, выход коммутатора данных адреса подключен к информационному входу регистра адреса, выход которого соединен с.адресным входом блока памяти30 Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для анализа и вычисления плотности вероятностей и функции распределения случайных процессов и может быть использовано в вычислительной тех нике, а именно в устройствах цифровой обработки сигналов, применяемых в медицине геодезии, радиолокации;Известно устройство для анализа случайных процессов, содержащее аналого-циФровой преобразователь, регистры, счетчик импульсов Ц ,Недостатками данного устройства являются сложность устройства и невозможность выполнения В Одном устрой 15 стве анализа распределения, вычисления плотности вероятностии функции распределения случайного процесса.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для вычисления относительной плотности вероятности по алгоритму, в соответствии с которым определяются количества одинаковых значений в случайном процессе, содержащее сумматор, аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с информационным входом устройства, блок памяти, выход которого соединен первым входом сумматора 2 .Недостаток известного устройства - низкое быстродействие, так как невозможно формирование следующего значения на выходе аналого-цифрового преобразователя до окончания 35 циКла записи в блок памяти. Результат вычисления относительной плотности вероятности в данном устройстве неудобен для дальнейшего анализа и обработки; так как отличается в М 40 раз от истинного значения, М - количество анализируемых отсчетов, которое может изменятьсяс каждым новым измерением, Кроме того, прототип не имеет возможности вычислять 45 такую важную характеристику случайного процесса как функцию распределения.Цель изобретения - увеличение быстродействия устройства, а также расширение его функциональных возможностей путем вычисления истинного значения плотности вероятности и функции распределения.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для анализа 55 случайного процесса, содержащее блок памяти, выход которого соединен с первым входом сумматора, аналого-циф. ровой преобразователь, вход которого является информационным входом уст ройства, введены счетчик импульсов, элемент И-НЕ, коммутатор адреса, регистр адреса, блок деления, элемент НЕ, коммутатор данных, регистр и генератор тактовых импульсов, выход 65 которого подключен к первому входу элемента И-НЕ, к входу синхронизации регистра адреса,. управляющему входу блока памяти и к счетному входу счетчика импульсов, разрядность которого равна п(где о - количество разрядов в слове, а 2" = Н - количество слов) выходы Оф 1 разрядов которого подключены к первому входу блока деления, 1 младших разрядов счетчика импульсов соединены с первым, входом коммутатора адреса, второй вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, выход к -го разряда счетчика импульсов соединен с вторым входом элемента И-НЕ, третий вход которого объединен с входом элемента НЕ, с управляющими входами коммутатора адреса, коммутатора данных, блока деления и является управляющим входом устройства, выход элемента И-НЕ подключен к входу синхронизации регистра, выход которого подключен к второму входу, сумматора, выход которого соединен с информационным входом регистра, первым информационным входом коммутатора данных и является выходом устройства, второй информационный вход коммутатора данных подключен к выходу блока деления, второй вход которого соединен с выходом блока памяти, выход коммутатора адреса подключен к информационному входу регистра адреса, выход которого соединен с адресным входом блока памяти.На чертеже представлена структурная схема устройства.Устройство для анализа распределения случайного процесса содержит аналого-цифровой преобразователь 1, вход которого соединен с информационным входом устройства, а выход с вторым входом коммутатора 2 адреса, выход коммутатора 2 адреса подключен к входу регистра 3 адреса, выход которого соединен с адресным входом блока 4 памяти; генератор 5 тактовых импульсов своим выходом подключен к счетному входу счетчика,б импульсов, к входу управления записью считыванием блока 4 памяти, к первому входу элемента И-НЕ и к синхровходу регистра адреса 3, управляющий вход устройства соединен с входом элемента НЕ 8, с управляющим входом коммутатора 2 адреса и коммутатора 9 данных, с входом приема делимого в блок 10 деления и с вторым входом элемента И-НЕ 7, выход элемента НЕ 8 подключен к входу переноса в младший разряд сумматора 11,младших разрядов счетчика импульсов б соединены с пер вым входом коммутатора 2 адреса, а пК разрядов -с входом блока 10 деления, 1 -ый разряд счетчика б импульсов, кроме того, соединен стретьим входом элемента И-НЕ 7,вхОд блока 4 памяти соединен с выходом коммутатора 9 данных, первыйвход которого соединен с выходомблока 10 деления, а второй - с выходом сумматора 11, входом регистра12 и выходом устройства, выход блока 5 памяти соединен с первым входомсумматора 11, с вторым входом блока10 деления, выход регистра 12 соединен с вторым входом сумматора .11,а синхровход регистра 12 подключенк выходу элемента И-НЕ 7.На управляющий вход устройства поступает признак режимов: "Анализ случайного процесса", "Вычисление плотности вероятности и функции распре деления",Устройство выполняет режим "Анализ случайного процесса" в соответст 2 Овии с алгоритмом, по которому значение операнда Д 1 на выходе аналогоцифрового преобразователя 1 являешьсяадресом ячейки блока 4 памяти, и ин.формации Р; хранящейся в ячейке Дприбавляется единица и результат Р( +1записывается по адресу Д;.Выражение для получения истинногозначения плотности вероятности имеетРР 30УР. М (1)твОИз (1) видно, что требуется выпол нить Формирование значений Р т.е.увыполнить анализ распределейия случайного процесса по всем адресам Д (= О, 1 , 2"-1), а затем каждое значение у; разделить на суммарное .количество данных М, поступивших в устройство. выражение Й Вжг(,део 1 и40 является функцией распределения, Следует отметить, что необходимым условием работы устройства являетсяТ пТ ОИ 45Тт =2,ТАв угтигде Т- период Формирования значенияД; аналого-цифро"вым преобразователем 1;пи - период следования синхроимпульсов генератора11 тактовых импульсов;Ти,тти " длительность положительного импульса в синхроимпульсе;55Тд - период синхроимпульсовдля блока 10 деления(не показано);и - требуемая разрядность результата; бОц - коэфФициент, зависящийот выбранного алгоритмаделения.Рассмотрим работу устройства в режиме "Анализ распределения слу" 65 чайного процесса" , В исходном поло-" жении счетчик б импульсов, регистр 12 и все ячейки блока 4 памяти содержат нули (цепи установки исходного положения не показаны). Пусть этому режиму соответствует нулевое значение на, управляющем входе устройства, которое разрешает прохож-, дение через коммутатор 2 адреса инФормации с выхода аналого-циФрового преобразователя 1, через коммутатор 9 данных информации с выхода сумматора 11, обеспечивает с помощью элемента НЕ 8 единичное значение на входе переноса в младший разряд сум матора 11, запрещает прохождение че рез элемент И-НЕ 7 синхроимпульсов с выхода генератора 5 тактовых импульсов на синхровход регистра 12.Пусть на входе аналого-цифрового преобразователя 1 присутствует (значение Д . В первом такте первый синхроимпульс положительным перепадом устанавливает счетчик б импульсов в состояние 0001. Этим же перепадом выполняется прием информации д с выхода аналого-циФровогопреобразователя 1 в регистр 3 .адреса и в это же время с выхода генератора 5 тактовых импульсов единичное значение синхроимпульса, которое пусть соответствует режиму считывания данных из блока 4 памяти, поступает на вход управления записью, считыванием блока 4 памяти. Выполняется считывание операндащ 000 по адресу у . Значение Р поступает на вход сумматора 11 и прибавляется к единичному значению на входе переноса в млад" ший разряд, Величина Р =00, ,01 с выхода сумматора 11, пройдя через коммутатор 9 данных, поступает на вход блока 4 памяти. В это время с выхода генератора 5 тактовых импуль сов поступает нулевое значение, которое пусть соответствует режиму записи в блок 4 памяти. Р; =00 ,.01 записывается в блок 4 памяти по адресуд;Остальные Мтактов. выполняются аналогично, Значение М - количество анализируемых данных, произвольно может устанавливаться оператором, но М не должно быть более 2 , так как будет переполнение счетчика им" пульсов б.После окончания режима "Анализа распределения случайного процесса" оператором устанавливается режим "Вычисление плотности вероятности и Функции распределения", которому соответствует единичное значение на управляющем входе устройства. присутствие единичного значения на управляющем входе устройства разрешает прохождение К разрядов с выхода счетчика б импульсов через5м101520к303540б)4550 25 коммутатор 2 адреса на вход регистра 3 адреса, информации с выхода блока 10 деления через коммутатор 9 данных на вход блока 4 памяти, обеспечивает с помощью элемента НЕ 8 нулевое значение на входе переноса в-младший разряд сумматора 11. Положительный перепад на управляюще входе, поступая на вход управления блока 10 деления, выполняет прием делителя, а именно кода М счетчика 6 импульсов в блок 10 деления, после чего счетчик 6 импульсов устанавливается начальной установкой в исходное состояние 0000. После установки исходного положения в пер вом такте положительным перепадом синхроимпульса генератора 5 тактовых импульсов выполняется прием адреса А =000.0 с выхода счетчика 6 импульсов в регистр 3 адреса. Состояние счетчика 6 импульсов при этом изменяется на 0001, Выполняется считывание операнда Р по адресу до, который поступает в бло 10 деления, где выполняется деление Р/м= 8. Значение 8 через коммутатор 9 данных поступает на вход блока 4 памяти. Отрицательный уровень этого же синхроимпульса разрешает запись 8 по адресу А в блок 4 памяти. Во втором такте с приходом второго синхроимпульса код счетчика 6 импульсов 0001 записывается в регистр 3 адреса, а состояние счетчика Ь импульсов изменяется на 0010. При положительном уровне синхроимпульса выполняется считывание Р по адресу А 1 = 0001, операция б/м -.8 в блоке 10 деления, при отрицательном - запись В, по адресу А в блок 4 памяти. Вычисление остальных значений 8 6:01,2" плотности вероятности осуществляется аналогично"вышеописанным тактам.Признаком окончания вычисления плотности вероятности является единичное значение в 1 -том разряде счетчика б, которое разрешает прохождение синхроимпульсов с выхода генератора 5 через элемент И-НЕ 7 на синхровходе регистра 12, На син о хровход регистра 12 поступают инвер- .тированные импульсы относительно синхроимпульсов генератора 5,сПои состолнии счетчика б 001000 очередной положительный перепад синхроимпульса счетчик сывает в регистр 3 адреса код 0000 изменя т состоя ие счетчика б импульсов на 001 01. Единичное значение на входе управления записью, считывания разрешает считывание инФормации 8 по адресу А = 0000 из блока 4 памяти. Положительным перепадом на сннхровходе регистра 12 В записывается в него. Значение 8, с выхода регистра 12 поступает на вход сумматора 11. Следуемая далее запись данных в блок 4 памяти не влияет йа результат вычисления функции распределения Г . Следующий положительный перепад синхроимпульса на входе регистра 3 записывает в него адресб, = 0001, изменяет состояние к счетчика б импульсон на 001010, положительное значение синхроимпуль т са разрешает считывание 8 по адресу А; , На сумматоре 11 выполняется суммирование 8 О и 8, , а результат суммирования б положительным перепадом на синхровходе записывается в регистр 12. Остальные 2" - 2 такта выполняются аналогично. После выполнения-го такта в регистре 12 получаем значение Функции распределения Г, которое поступает на выход устройства.Заметим, что переполнение сумматора 11 исключено, так как значение Г всегда меньше м 1 м, считая, что запятая зафиксирована перед старшим разрядомустройство для анализа распределения случайного процесса входит в состав процессора спектральной обработки сигналов.и составляет скол 10 его аппаратурных затрат. По сравнению с базовым объектом, серийно выпускаемым, который является процессором спектральной обработки сигналов предлагаемый процессор, а вместе с ним и предлагаемое устройствоимеют повышенное быстродействие.1095191 Составитель Э. Сечинаедактор В. Ковтун Техред М.Тепер Коррект илиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3599/31 Тираж 699ВНИИПИ Государственного коми .по делам изобретений и откр 113035, Москва, Ж, Раушская Подписта СССРийб., д. 4/