Устройство для определения дисперсии

Союз Советскнк Социалистических Республик(22) Заявлено 2002.78 (21) 2580930/18-24 (51) М. КЛ. С 06 Г 15/36 с присоединением заявки Йо(23) Приоритет -Государственный комитет СССР ао делам изобретений н открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСПЕРСИИ Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано при анализе случайных величин.Известно устройство, предназна- ченное для вычисления дисперсий случайных величин, построенное на базе квадраторов, счетчиков-делителей и . счетных регистров, содержащее блок входной информации, соединенный с входом счетчика выборки, счетчик среднего арифметического, счетчик среднего квадратов, а также квадраторы, при этом выход блока входной информации через первый квадратор подключен к первому, входу счетчика среднего квадратов и счетчик среднего арифметического и второй квадратор - ко второму входу счетчика среднего квадратов, а выход счетчика выборки подключен к соответствующему входу второго квадратора 1.Наиболее близким к поедлагаемому является устоойство для определения дисперсии, содеожащее блок управления,выход которого подключен к первому входу арифметического блока 23.Известные устройства реализуют вЫчисление дисперсии только по достижении некоторого наперед заданного обаема выборки, в остальных же дисперсия рассчитывается в два эта" па: предварительно по выборке некоторого объема определяется математическое ожидание случайной величины и лишь по новой выборке рассчитывается дисперсия. Цель изобретения - расширениефункциональных воэможностей устройства для определения дисперсии засчет анализа нестационарных случайных процессов.Поставленная цель достигается тем, 15 что в устройство для определениядисперсии введены счетчик замеров,три регистра, два буферных регистра,пять блоков элементов И, два блокаэлементов ИЛИ, при этом выход блока 20 управления подключен к первому входу первого блока элементов И, второй вход которого является первымвходом устройства,выход первого блока элементов И через первый регистр 25 соединен с первыми входами первого и второго блоков элементовИЛИ, выходы которых поключенысоответственно ко второму и тре"тьему входам арнфметического бло ка, первый выход которого соеди-.нен с первыми входами второго, третьего, четвертого и пятого блоков элементов И, вторые входы которых объединены и подключены к выходу блока управления, выход генератора импульсов соединен с первым входом блока управления ичетвертым входом арифметического блока, второй выход которого подключен ко второму входу блока управления, третий вход которого является вторым входом устройства, выход блока управления соединен со входом счетчика замеров, выход которого подключен ко второму входу второго блока элементов ИЛИ, третий вход которого объединен со вторым входом первого блока элементов ИЛИ и соединен с выходом первого буферного регистра, вход которого подключен к выходу второго блока регистра, вход которого подключен к ныходу второго блока элементов И, выход третьего блока элементов Й через второй регистр соединен с третьим входом первого блока элементов ИЛИ, четнертый вход которого подключен к выходу третьего регистра, вход которого соединен с выходом четвертого блока элементов И, выход пятого блока элементов И через второй буферный регистр подключен к четвертому входу второго блока элементов ИЛИ, пятый вход которого объединен с пятым.нходом первого блока элементов ИЛИ и соединен с выходом блока уп" равления.Кроме того, блок управления содер- З жит элемент И, триггер и сдвнгоный регистр, первый выход которого является выходом блока, второй выход сднигового регистра соединен совходомустановки н ноль триггера, выход которого подключен к первому входу элемента И, второй и третий входы которого являются соответственно первым и вторым входами блока, третьим входом которого является вход установки н единицу триггера, выход элемента Исоединен со входом сднигового регистра. Ьлок-схема устройства и блокауправления представлены на Фиг.1 ифиг,2,Устройство содержит генератор 1импульсов, первый блок 2 элементовИЛИ, арифметический блок 3, второйблок 4 элементов.ИЛИ, блок 5 управлений, первый, второй и третий регистры 6,7 и. 8, первый и второй бу"Ферные регистры 9 и 10, счетчик 11замеров, первый, второй, третий, четвертый и пятый блоки 12, 13,14, 15.:и16 элементов И. Блок управления(Фиг,2 ) содержит сдниговый регистр17, триггер 18 и элемент И 19.Устройство работает следующим образом,Дисперсия вычисляется в соответствии с выражениемгде символами З и М обозначены соответственно дисперсия и математическое ожидание, причемгде И " количество произведенных кданному моменту замеров;- реализация случайного параметра ф при 4-ом замере.ПервоначальиЪ регистры 7 и 8 сумм соответственно эамеренных величин и квадратов эамеренных величин, арифметический: блок 3, а также счетчик 11 замеров устанавливаются н исходное (нулевое) состояние. На нтором выходе арифметического блока 3, сое" дииенном со входом блока управления, устанавливается разрешающий уровень, Одновременно устанавливается н исходное состояние и блок 5 управления, при этом на управляющих входах всех узлов устройства, подключенных к выходным шинам блока управления, устанавливаются запрещающие уровни напряжений.При поступлении на третий вход блока управления очередного замера контролируемой неличины включается блок 5 управления,тем сараям обеспечивается последовательное возбуждение и гашение) его выходных шин,способст,вующее реализации цикла перерасчета дисперсии. По окончании цикла перерасчета блок 5 управления вновь устанавливается в исходное состояние до прихода очередного импульса.В каждом цикле. перерасчета дисперсии в устройстве реализуется приводимая ниже последовательность действий, (все передачи чисел осуществляются в параллельном коде).1. ПриемВ в прямом коде со знаком в цриемйый регистр 6 и увели" чение содержимого счетчика 11 замеров на единицу.2, Запись величины ; иъ приемного регистра 6 в регистры арифметического блока 3 через блоки 2 и 4.3. Формирование н арифметическом блоке 3 величины4. Запись величиныиз арифметического блока 3 в буферный регистр 10.5. Запись величины из буферного регистра 9 в регистр первого операнда арифметического блока 3 исумжФ+а.ф"ф 1иэ регистра 8 суммы квадратов в регистр второго операнда ариф- метического блока 3.Гб. Получение в .регистре результата арифметического блока 3 суммы квадратов замеренных величин.7, Запись величины суммы квадратов замеренных величин из регистра арифметического блока 3 в буферный регистр 9 и в регистр 8 суммы квадратов замеренных величин.8. Запись суммы квадратов замеренных величин из буферного регистра 9 и содержимого счетчика 11 замеров в регистры арифметического блока 3.9. Формирование в арифметическом блоке 3 величины.,МЗапись величины Миз арифметичес-о кого блока 3 в буферный регистр 10.11. Запись величинысо знаком из приемного регистра б в регистр первого операнда арифметического блока 3 и суюы величины,15 , 4 со знаком из регистра 7 суюы замеренных величин в регистр второго операнда арифметического блока 3.12. Получение в арифметическом блоке 3 алгебраической суммы зайерен- Я ных величин.13. Запись суммы замеренных величин из арифметического блока 3 в буферный регистр 9 и в регистр 7 сучавы замеренных величин. 214. Запись суммы замеренных величин иэ буферного регистра 9, содержимого счетчика замеров 11 в регистры арифметического блока 3.15. Получение в арифметическом З блоке 3 величины М.16. Запись величины Миз регистра арифметического блока 3 в буФериый регистр 9.17. Запись величины М У из буФерного регистра 9 в регистры арифметического блока 3.18. Получение в арифметическом блоке 3 величины (И ) .19. Запись величины (И) иэ арифметйческого блока 3 в буферный ре гистр 9.20. Запись величины(М ) из буй ферного регистра 10 в регистр первого операнда арифметического блока 3 и величины (И) из буферного ре гистра 9 в регистр второго операнда арифметического блока 3 с отрицательным знаком. 21, Получение в ариФметическом 50блоке 3 величины О,В процессе Функционирования устройства запись информации в приемный регистр б, регистры 7 и 8 суммк первый 9 и второй 10 буферный регкстры сопровождается нулением ихкоротким импульсом, благодаря чемуудается уменьшить количество осуществляемых в цикле тактовых операций и, как следствие, разрядностисдвигового регистра 17 блока 5 уп равления.Таким образом, в каждом цикле перерасчета по окончании его на информационном выходе арифметическогоблока 3 Фиксируется величина диспер" 65 сии для набранной к данному циклувыборки.Блок управления устройства обеспечивает последовательное возбуждение соответствующих управляющих шинустройства с целью реализации последовательности операций, которым иобусловлен перерасчет дисперсий.Первоначально после включенияустройства блок 5 управления устанав"ливается в исходное состояние (исходным для сдвигового регистра 17является состояние, при котором впервый разряд записана единица, вовсе.остальные - нули, а исходным длятриггера 18 является нулевое состояние, при котором на его выходе, подключенном к входу элемента И 19,устанавливается запрещающий уровеньнапряжения)., При этом на всех выходных шинах блока упФавления, подключенных к разрядным выходам сдвигово.го регистра (начиная со второго),устанавливаются запрещающие уровнинапряжений.При первоначальной установке висходное состояние на вход бло.ка, подключенный к другому вхоцуэлемента И 19, от выхода арифметического блока поступает разрешающийуровень.При поступлении (Фиг.2) на третийвход блока импульса замера контролируемого параметра триггер 18 перебрасывается в единичное состояние,тем самым отпирается элемент И 19, нимпульсный вход блока коммутнруетсяна. вход синхронизаанн сдвиговогорегистра 17. Каждый из импульсов,поступивших на вход синхронизациисдвигового регистра 17, обеспечиваетсдвиг единицы, записанной первоначально в первый разряд его, на одинразряд, чем обеспечивается последовательное возбуждение (и гашение)выходных шин блока,Так как выход последнего разрядасдвигового регистра 17 замкнут навход сброса триггера включения циклаперерасчета (а также на вход первогоразряда), то сдвиг единицы иэ последнего разряда в первый разряд сдвкгового регистра 17 сопровождается установкой триггера 18 в нулевое состояние к, как следствие, блокировкойпоступления импульсов Ка вход синхронизации сдвигового регистра, Такимобразом, до поступления очередногосигнала включения цккла перерасчетаиа установочный вход триггера 18блок управления остается в исходномсостоянии, а на выходных шинах егоФиксируются запрещающие уровни напряжений.Второй вход, подключенный к элементу И 19, предназначен для блоки.ровки поступления в цикле перерасчега импульсов на вход синхронизациисдвигового регистра 17 при выполне 860080нин арифметическим блоком 3 той илн иной операции. Последнее связано с тем, что, возбудив очередным импульсом, поступакщим с выхода генератора 1, выходную шину блока, обеспечивающую в арифметическом блоке 3 выполнение той или иной арифметической операции, необходимо поддерживать ее возбужденной до тех пор, пока операция не будет закончена.Введенные блоки позволяют производить оценку текущего значения дис персии, в результате обеспечивается расширение функциональных воэможностей устройства.формула изобретенияУстройство для определения дисперсии, содержащее блок управления, выход которого подключен к первому 2 О входу арифметического блока, о т л ич а ю щ е е е я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, эа счет анализа нестационарных случайных,процессов устройство со д держит счетчик замеров, три регистра, пять блоков элементов И, два блока элементов ИЛИ, причем выход блока управления подключен к первому входу первого блока элементов И, второй вход которого является первым ЗЕ входом устройства, выход первого блока элементов И через первый ре- . гистр соединен с первыми входами первого и второго блоков элементов ИЛИ, выходы которых подключены соот ветственво ко второму и третьему входам арифметического блока, первый выход которого соединен с пер" вымя входами второго, третьего,четвертого и пятого блоков элементов И, 4 О щгорые входы которых объединены и подключены к выходу блока управления, выход генератора импульсов соединен с первым входом блока управления и четвертым входом арифметического 4 блока, второй выход которого подключен ко второму входу блока управления, третий вход которого является вторым входом устройства, выход блока управления соединен со входом счетчика замеров, выход которого подключен ко второму входу второго блока элементов ИЛИ, третий вход которого объединен со вторым входом первого блока элементов ИЛИ и соединен с выходом первого буферного регистра, вход которого подключен к выходу второго блока элементов И, выход третьего блока элементов И через второй регистр соединен с третьим входом первого блока элементов ЙЛИ, четвертый вход которого подключен к выходу третьего регистра, вход которого соединен с выходом четвертого блока элементов И, выход пятого блока элементов И через второй бу" ферный регистр подключен к четвертому входу второго блока элементов ИЛИ, пятый вход которого объединен с пятым входом первого блока элементов ИЛИ и соединен с выходом блока управления.2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я Тем, что блок управления содержит элемент И, триггер и сдвиговый регистр, первый выход которого является выходом блока, второй вьрсод сдвигового регистра соединен со входом установки в ноль триггера, выход которого подключен к первому входу элемента И, второй и третий входы которого являются соответственно первым и вторым входами блока, третьим входом которого является вход установки в единицу триггера, выход элемента И соединен со входом сдвигового регистра. Источники информации,принятые во внимание прк экспертизе1. Авторское свиательство СССРВ 407322, кл. О 06 Г 15/Зб, 1974.2. Романенко А,Ф. и др. Вопросыприкладного анализа случайных процессов. И., 1966, "Советское радио",с.221 (прототип) .каэ П "Патент", г.ужгород, ул.Проектная; 4 ли ал 9/32 Тир ВНИИПИ Госуд по делам 113035, Москж 745 рственн зобретеа, ЖПодписное го комитета СССР ий, и открытий Раушская наб., д.4/5