Вероятностное устройство для выполнения математических операций

(22) Заявлено 28.07.80 (21) 2963315/18-24 (51) М, Кл.3 с присоединением заявки М06 Р 7/70 1 веудзрстекввый кеивтет СССР вв делам кэебретенкк к еткрыткв(7) Заявитель 154) ВЕРОЯТНОСТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ ОПЕ РАЦИЙИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано вразличных вычислительных устройствах,в том числе сгохастических вычислительных машинах.Известны устройства дпя фувкпионального преобразования чисел, в том числедля деления, умножения или извлеченияквадратного корня. Эти устройстм содержат регистры сомножителей делимого или1 Оподкоренного числа, генератор случайныхчисел, преобразователь распределения иблок сравнения, выход которого являетсявыходом устройства 111 и 12.Основным недостатком этих устройствявляется аппаратурная сложность преобраз ователя распределения,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для деления двоичных чисел в котором достигнуто упрощение аппаратурнойреализации преобразователя чисел. Устройство содержит генератор случайныхчисел, рекурреггный регистр сдвига, первую и вторую группу элементов И, первый и второй кскчмутвторьт, элемент И, счетчик, регистр делителя, регистр делть. мого и блок сравнения, выход которого является выходом устройства. Первые входы блока сравнения соединены с регистром делимого, в вторые входы соединены с выходами разрядов счетчика, счетный вход которого соединен с выходом элемента И. Выходы разрядов рекуррентного регистра сдвига соединены с соответствуюпвмн входами элементов И первой группы в прямой, а с входами элементов И второй группы - в обратной последовательности, выходы элемек тов И первой группы соединены с второй группой входов первого коммутатора, а входы элементов И второй группы соединены с второй группой входов второго ксвкмутатора Выходы коммутаторов соединены с первым и вторым входами элементов И. Пермя группа входов второго коммутатора соединена с выходами генератора случайных чисел 131.932494 3Однако это устройство обеспечиваетвыполнение только операции деления и неможет быть использовано, например, дляизвлечения квадратного корня.Цель изобретения - расширение функЦИОНЯЛЬНых ВОЗМожНостей за сЧет ВЫПОЛнения операции извлечения квадратногокорня,Поставленная цель достигается тем,что вероятностное устройство для выполнения математических операций, содержащее первый и второй регИстры; группывходов которых являются разрядными входами операндов устройства, первую и вторую группы элементов И, рекуррентныйрегистр сдвига, прямой выход каждогос -го (М =1,2.0 ) разряда которогосоединен с первым входом М ГФ элемента И первой группы и с первым входом(п +1-1 с )-го элемента И второй группы,а инверсный выход каждого М -го разряда соединен с с -ми входами всехпоследующих, начиная с (+1)-го элементов И первой группы и с, 1 с -ми входами всех предыдущих; начиная с 25(ц - К )-го, . элементов И второй группы,первый и второй коммутаторы, первыегруппы входов которых соединены с выходами, соответственно первой и второйгрупп элементов И, генератор случайныхчисел, первая группа выходов которогосоединена с второй группой входов второго коммутатора, элемент И, первый ивторой входы которого соединены с выходами соответственно первого и второгокоммутаторов, счетчик, вход которого35соединен с выходом элемента И, блоксравнения, первая группа входов которого соединена с выходами первого регистра, вторая группа входов соедине 40нека с ВыходаМи разрядов счетчика, тактовый вход является тактовым входомустройства, а выход - выходом устройства, дополнительно содержит группуэлементов ИЛИ и третью группу элементов И, причем первый вход каждого эле-,45мента И третьей группы соединен с .соответствующим выходом второй группывыходов генератора случайных чисел,второй вход подключен к управляющемувходу устройства, а выход соединен спервым входом соответствующего элемента ИЛИ группы, вторые входы элементовИЛИ группы соединены с выходами разрядов второго регистра, а выходы подключены к второй группе входов первого ком-мутатора.На чертеже представлена блок-схемаустройства. 4Устройство содержит рекуррентный регистр 1 сдвига, генератор 2 случайных чисел, первую 3 и вторую 4 группы элементов И, первый 5 и второй 6 ксымутаторы, элемент И 7, счетчик 8, блок 9 сравнения, первъ 1 й 10 и второй 11 регистры, третью группу 12 элементов И, группу 13 элементов ИЛИ.Прямой вйход каждого с -го (1 с 1,2 И ) разряда рекуррентного регистра 1 сдвига соединен с первым вхо- дом соответствующего элемента И, следующего в прямом порядке, начиная с первого, первой группы 3 элементов И и спервым входом соответствующего элемента И, следующего в обратном порядке,начиная с последнего, второй группы 4элементов И, а инверсный выход каждого1 с -го разряда рекуррентного регистра 1сдвига соединен с соответствующими входами всех последующих, начиная с(М +1)-го, элементов И первой группы 3элементов И, следующих в прямом порядке,и с соответствуюцсимн входами всех предыдущих, начйная с последнего, элементов И второй группы 4 элементов И, следующих вобратном порядке (такое соединение обеспечивает модуль коэффициента корреляции последовательностей на выходах первой и второй групп элементов И порядка2 и, где у - разрядность рекуррентногорегистра сдвига и применяется в известном устройстве умножения 2 . Выходыпервой. 3 и второй 4 групп элементов Исоединены с первыми группами входовсоответственно первого б и второго 6коммутаторов, выходы которых соединенысоответственно с первым и вторым Входами элемента И 7. Выход элемента И 7соединен с входом счетчика 8, выходыразрядов которого соединены с второйгруппой входов блока 9 сравнения. Перваятрупца входов блока 9 сравнения соединена с вьпсодами первого регистра 10. ЗВыходы Второго регистра 11 соединеныс Вторыми Входами элементов ИЛИ группы 13 элементов ИЛИ, первые входы ко"торых соединены с выходами третьейгруппы 12 элементов И. Выходы элементов ИЛИ группы 13 элементов ИЛИ соединены с второй группой входов первогокоммутатора 5. Первая группа выходовгенератора 2 случайных чисел соединена с второй группой входов второго коммутатора. 6, а вторая группа выходовс первыми входами элементов И третьейгруппы 12 элементов И; вторые входыкоторых подключены к управляющему входу устройства,5 932Устройство работает следующим образом.При наличии сигнала на управляющем входе устройства реализуется операция извлечения квадратного корня. При этом Ю выходы .разрядов генерагора 2 случайных чисел через третью группу 12 элементов И и группу 13 элементов ИЛИ подключаются к первой группе входов коммутатора 5. Второй регистр 11 обнулен. 0 В первый регистр 10 введен двоичный код, соответствующий подкоренному числу. С момента подачи тактовых импульсов тактовый вход рекуррентного регистра 1 сдвига нв выходах элементов И групп 13 3 и 4 элементов И образуются псевдослу чайные последовательности, имеющие математические ожидания, пропорциональные 2 )", ( ц =1,2), которые поступают на первые группы входов коммутаторов 2 в 5 и 6. Нв выходах коммутаторов образуются псевдослучайные последовательнооти, математические ожидания которых про порциональнызначениям псевдослучайных чисел, Х, генерируемых генератором 2 2 З случайных чисел. Эти последовательности) имеющие коэффициент взаимной корреляции порядка 2 ", поступают нв входы элемента И 7. На выходе элемента И 7 образуется последовательность с матема- З тическим .ожиданием Х, которая фиксируется счетчиком 8 эа время, равное период Ы -последовательности, т, е, за 2 тактов.В счетчике 8 через каждые 2" тытав образуются двоичные коды чисел Х которые подаются на вторые входы блока 9 сравнения, на первые входы которого подается двоичный код подкоренного числа. Таким образом, над равномерно распределенными (с погрешностью порядка 2, числами генератора 2 случайных чйселвыйопняется преобразование квщ- раткрования, обратное заданному, т. е. извлечение квадратного корня. В блоке 94 сравнения реализуется функция где А код подкоренного числа.Последовательность7, ( 1 на выходе блоке 9 сравнения имеет математическое ожидание Д и период, равный 2 -1 тактов. При отсутствии сигналанв управляющем входе устройства реализуется операция деления. В регистр 10 в этом случае вводится код делимого А, в регистр 11 - код делителя В. Работа устройстм происходит вышеописанным об 494 6разом, Числа генератора 2 случайныхчисел умножаются на число В, В блоке 9сравнения реализуется функция Последовательность 7,(Д на выходеблока 9 сравнения имеет математическоеожидание А/В и период, равный 2 -1тактов. Введение групп 12 элементов И и элементов 13 ИЛИ дпя подюпочения гене раторв 2 случайных чисел к первому ком. мутатору 5 по сигналу управлення позвони ляет расширить функциональные возможности известного устройства и реализо вать операцию извлечения квадратного корня а Формула изобретения Вероятностное устройство дпя выполне ния математических операций, содержащее первый и второй регистры, группы входов которых являются раэрядными входами операндов устройства, первую и вторую группы элементов И, рекуррентный регистр сдвига, прямой выход каждого к -го Ос =1,2й ) разряда которого соединен с первым входом с -го элемента И пер" вой группы и с первым входом ( +1- ) -го элемента И второй группы, а инверсный выход каждого К -го разряда соединен с к -ми входами всех последующих, начиная с (К+1)-го, элементов И первой группы и с-ми входами всех предыдущих, начиная с (й - )с)-го, элементов И второй группы, первый и второй коммутаторы, первые элементы входов которых соединены с выходами соответственно первой н второй групп элементов И, генератор случайных чисел, первая группа выходов которого соединена с второй груп- пой входов второго коммутатора, элемент И, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго коммутаторов, счетчик, вход которого соединен с выходом элемента И, блок сравнения, первая группа входов которого соединена с выходами первогорегистра, вторая группа входов соединена с выходами разрядов счетчика, тактовый вход является тактовым входом устройся ва, в выход - выходом устройства, о тл и ч в ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональны) возможностей7 932494 8за счет выполнения операции извлечения ключены к второй группе входов первого квадратного корня, оно содержит группу ксммутатора.элементов ИЛИ и третью группу элементов И, причем первый вход каждого Источники информации,элемента И третьей группы соединен спринятые во внимание при экспертизесоответствующим выходом второй группы 1. Яковлев В.В., Федоров Р. ф. Стовыходов генератора случайных чисел, хастические вычислительные машины, Л., второй вход подключен к управляющему фМашиностроениеф, 1974, с. 95-97. входу устройства, а выход соединен с 2. Авторское свидетельство СССР первым входом соответствующего элеменМ 718843, кл, С 06 Г 15/36, 1980. та ИЛИ группы, вторые входы элемен, Авторское свидетельство СССР тов ИЛИ группы соединены с выходами . по заявке % 2666396/18-24, разрядов второго регистра, а выходы под- кл. С 06 Р 15/36, 1978 (прототип).