Устройство для формирования порядковых статистик

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 18338 у 1)5 6 06 Р 15/36 Е ИЗОБРЕ ПИСА Е ОРСКОМ ИДЕТЕЛЬСТВУ 1 ВеаеЪ ООСд ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР1 ГОСПАТЕНТ СССР)(56) Авторское свидетельство СССР М 970383, кл, 6 06 Р 15/36, 1980.Авторское свидетельство СССР М 1196897, кл, С 06 Р 15/36, 1985.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПОРЯДКОВЫХ СТАТИСТИК(57) Изобретение относится к специализированной вычислительной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники при исследовании случайных процессов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет возможности определения вида и параметров закона распределения выборки случайных величин. Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство для формирования порядковых статистик, содержащее три мультиплексора, группу регистров, блок выделения наибольшего числа, три регистра, два счетчика, три элемента И, два элемента ИЛИ и блок управления, первый вход которого соединен с входами сброса первого счетчика и первого регистра, первыми входами первого элемента ИЛИ и первого элемента И, тактовым входом второго регистра и выходом второго элемента ИЛИ, 1-й вход которого соединен с входом сброса 1-го регистра группы (1 = 1М, И - количество случайных величин) и 1-м выходом первого мультиплексора, адресные входы которого подключены к выходам третьего регистра, вход записи которого соединен с выходом второго элемента И и первым входом третьего элемента И, выход которого являетсявыходом 1-й порядковой статистики устройства, второй вход блока управления подключен к выходу переполнения второго счетчика, выходы разрядов которого соединены с адресными входами второго мультиплексора, информационный вход которого является входом случайной величины устройства, а 1-й выход подключен к информационному входу 1-го регистра группы, выход которого соединен с 1-м информационным входом третьего мультиплексора, выход которого соединен с первым информационным входом блока выделения наибольшего числа, выход которого подключен к информационному входу первого регистра, выход которого соединен с первым входом второго элемента И и вторым информационным входом блока выделения наибольшего числа, тактовый вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, третий вход блока управления подключен к второму входу второго элемента И, выходу переполнения первого счетчика, выходы разрядов которого соединены с адресными входами третьего мультиплексора, первый выход блока управления подключен к соответствующему информационному и управляющему входам первого мультиплексора, второй выход - к счетному входу второго счетчика, третий выход соединен с счетным входом первого счетчика и вторым входом первого элемента ИЛИ, четвертый выход подключен к тактовому входу первого регистра, а. пятый подключен к тактовому входу регисторов группы и входу младшего разряда третьего регистра, вход сброса которого соединен с входами сброса регистров группы, второго счетчика и выходом первого элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом третьего элемен. та И и выходом второго регистра, введены четвертый и пятый мультиплексоры, блок арифметических вычислений, группа блоков1833896 25 30 нелинейного преобразования, группа делителей, две дополнительных группы регистров, группа элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, группа элементов НЕ, группа элементов задержки и группа элементов И, причем выход второго регистра соединен с управляющими входами четвертого и пятого мультиплексоров, информационный вход пятого мультиплексора соединен с выходом третьего элемента И, выход третьего регистра соединен с информационным входом блока арифмети ,еских вычислений, выход которого соединен с информационным входом четвертого мультиплексора, выходы которого соединены с входами соответствующих блоков нелинейного преобразования группы, выходы которых соединены с входами делимого соответствующих делителей группы,Изобретение относится к специализированной вычислительной технике и можетбьп ь использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники или исследовании случайных процессов.Цель изоаретения - расширение функцлональных возможностей устройства засчет возможности определения вида и параметра закона выборки случайных величин.В основу устройства положены следующие соображения,Анализ случайных последовательностей на основе вариационного ряда выбор;л случайных величин предполагаетопределение их вероятного распределения,т.е. как определение адекватности принятого расп ределения, так и оценка его параметров, Решение этой задачи основано на том,что для данной выборки объема И формируют вариационный ряд и функция эмпирического вероятностного распределения в- 1/2смысле Смирнова (71) -(1)где- порядковый номер статистики.В левой части выражения (1) аргументом является порядковая статистика т 1, афункцией - соответствующее ей значениечастоты, И при проверке адекватности полученного закона распределения априорнойвероятностной модели 1( т ) осуществляется проверка того, что функция7(т) =Х (у(Г) - суть прямая линия, где Г ( ) функция, обратная 1( ). Учитцвходы делителя которых соединены с вцходами пятого мультиплексора, а выходы соединены с первыми входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы и через соответствующие элементы задержки группы, с первыми входами элементов И группы и с входами регистров первой дополнительной группы, выходы которых соединены с вторыми входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы, входы которых через элементы НЕ группы соединены с входами регистров второй дополнительной группы, выходы которых являотся выходами кода вида закона распределения устройства и соединены с вторыми входами элементов И группы, выходы которых являются выходами кода коэффициента наклона устройства, 1 ил,вая последнее и в соответствии с выражением (1), проверка адекватности законов распределения в процессе формирования вариационного ряда г 1, тг, тк сводит ся к формированию для каждой 1-й априорной вероятностной нойепн ЦР последовательности величин 1 ц- 1/гц( ,ц ) (-1,М) и построеГнию функциональной зависимости71(Л ц)(Ч = 1,М), Если функция у 1(Ац) - прямая, то закон распределениявходной случайной последовательности соответствует -й априорной вероятностной модели Я т 1), т,е. задавая набор типовых распределения Ят), определяем закон распределения входной случайной последовательности. При этом проверка крутизны функции у 1 (Яц ) осуществляется в предложенном устройстве путем определения равенства нулю ее первой производной (первой разности в.дискретном случае для случайной последовательности). Также, если функция у, (лц) является прямой, то соответствующие параметры распределения Ц ц ) определяются с помощью коэффициента наклона этой прямой Лц = - -( = 1,М). Таким образом, решенаКгзадача по определению адекватности принятого вероятного распределения и оценки его параметров.На чертеже представлена блок-схема устройства для формирования порядковых статистик.Устройство для формирования порядковых статистик содержит второй мультиплексор 1, группу 2-2 и регистров, третий мультиплексор 3. блок 4 выделения наибольшего числа, первый регистр 5, второй элемент И 6, третий регистр 7, третий элемент И 8, первый мультиплексор 9, 91,к - адресные входы первого мультиплексора 9, управляющий вход 9 к+1 первого мультиплексора 9; блок 10 управления, выходы 101-105 блока управления, входы 10 о 1-10 оз блока управления, второй элемент ИЛИ 11, первый счетчик 12, первый элемент ИЛИ 13, второй регистр 14, первый элемент И 1.5, второй счетчик 16, группа 17 элементов И, вторая дополнительная группа 18 регистров, группа 19 элементов НЕ, первая дополнительная группа 20 регистров, группа 21 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, группа 22 элементов задержки, пятый мультиплексор 23, группа 24 делителей, блок 25 арифметических вычислений, четверть,й мультиплексор 26, группа 27 блоков нелинейного преобразования.Группа 17 элементов И содержит элементов И, информационные и управляющие входы которых выведены соответственно на первый и второй входы группы, а их выходы выведены на выход группы.Вторая дополнительная группа 18 регистров содеркит 1 (И)-разрядных регистров переполнения входы и выходы которых выведены соответственно на вход и выход второй дополнительной группы,Группа 19 элементов НЕ содержит 1 элементов НЕ, входы и выходы которых выведены соответственно на вход и выход группы.Первая дополнительная группа 20 регистров содержитМ-разрядных регистра, входы и выходы которых выведены соответственно на вход и вьход первой дополнительной группы.Группа 21 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ содеркит Е элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы и выходы которых выведены соответственно на вход и выход группы,Группа 22 элементов задержки содеркитэлементов задержки, входы и выходы которых выведены соответственно на вход и выход группы,Группа 24 делителей содержитделителей, входы и выходы которых выведены соответственно на вход и выход группы. Каждый )-й= 1 Л.) делитель может быть представлен в виде последовательно соединенных блока нелинейного преобразованияления; на (К+1)-м выходе переполнения второго счетчика 16 формируется сигнал, 40 поступающий на второй вход 10 о 2 блока 10 50 55 5 10 15 20 25 30(1/У, У - код делителя) и блока умножения (Х 1/У - код делимого) и реализуемых известным образом.Блок 25 арифметических вычислений может быть представлен в виде последовательно соединенных блока вычитания и блока умножения, формирующих правую часть выражения (1) и реализуемых каждый известным образом.Группа 27 блоков нелинейного преобразования содержитблоков нелинейного преобразования, входы которых обьединены и являются входом группы, а выходы выведены на выход группы. Каждый -й= =1 А.) из блоков нелинейного преобразова - 112 ния формирует функцию 11 () от типового распределения и может быть реализован с помощью ПЗУ известным обра- . зом.Устройство для фопмирования порядковых статистик работает следующим образом.Последовательность й случайных величин, представленных в параллельном М-разрядном коде, поступает на информационный М-разрядный вход второго мультиплексора "1 хй" 1 и в соответствии с информацией, поступающей с двоичного второго счетчика 16 на входы управления коммутацией второго мультиплексора "1 х М" 1, записывается в соответствующие М параллельно-последовательные циклические сдвиговые (М+К)- разрядные регистры 2, 22, , 2 и.При поступлении (И+1)-го счетного импульса с второго выхода 102 блока 10 управуправления и тем самым запрещается дальнейшее прохождение счетных импульсов на счетный вход второго счетчика 16 и разрешается прохождение тактовых импульсов с пятого выхода 105 блока .10 управления. Тактовые импульсы с пятого выхода 105 блока 10 управления поступают на входы управления сдвигом (М+К)-разрядных регистров 21, 22, , 2 и и К-разрядного третьего регистра 7,С регистров 21, ., 2 ы информация в последовательном (М+1)-разрядном коде (в К младших разрядах 1-го регистра 2 постоянно записан код его порядкового номера) поступает на соответствующий вход 31, , Зи третьего мультиплексора "Их 1" 3. Выбор одного из регистров на третьем мультиплексоре "Мх 1" 3 определяется кодом первого двоичного счетчика (К-разрядного) 12, поступающим на входы управления коммуни 1833896кацией 31 у, 32 у, , Зку третьего мультиплексора "Кх 1" 3.Сигнал переполнения на (К+1)-м выходе переполнения первого счетчика 12, поступая на третий вход 10 оз блока 10 управления, запрещает дальнейшее прохождение тактовых импульсов на счетный вход первого счетчика 12 и подготавливает считывание выбранного наибольшего числа церез второй элемент И б устройства формирования порядковых статистик,Информация с (М+К)-разрядных регистров третьего мультиплексора "йх 1" 3 поступает на первый вход 4 блока 4 выделения наибольшего числа, на второй вход 42 которого поступает (тоже в последовательном виде) число из (У+К)-разрядного первого регистра 5, Тактовые импульсы на вход 5 з управления сдвигом первого регистра 5 поступаю с четвертого выхода 10 а блока 10 управления. Перед началам работы устройства в первом регистре 5 записан нулевой код. Выбранное наибольшее число в блоке 4 последовательным кодом записывается в первый регистр 5, В конце каждой процедуры сравнения двух чисел импульсом с третьего выхода 10 з блока 10, поступающим также на счетный вход первого счетчика 12 и через первый элемент ИЛИ 13 на тактовый вход 4 з блока 4 выделения наибольшего числа, последний приводится в исходное состояние, При наличии сигнала переполнения а выхода переполнения первого счетчика 12, наибольшеечисло из первого регистра 5 через второй элемент И б поступает на первь,й вход третьео элемента И 8, перезаписывается в К-разрядный третий регистр 7(М пеовых разрядов теряются) и в блоке 10 управления формируется импульс запрета прохождения тактовых импульсов на сцет 1 ый вход первого двоицного счетчика 12. Импульсы на вход 72 управления сдвигом К-разрядного третьего регистра 7 поступают с пятого выхода 10 в блока 10 управления.По ним код номера регистра 2 ь в котором записано наибольшее на данный момент число, поступает с выходов третьего регистра 7 на адресные входы 91, 929 к первого мультиплексора "1 хй" 9 и блок 25 арифметических вычислений, На выходе последнего по полученному коду формируется код частости порядковой статистики, т,е. значение выражения (1), поступающего на информационный вход четвертого мультиплексора 26,По окончании выбора одного из й выходов первого мультиплексора "1 х 1 ч" 9 на его информационный и управляющий входы с первого выхода 101 блока 10 управленияоступает единичный сигнал, по которому5 10 15 20 25 40 сигнал с одного из выходов первого мультиплексора "1 х 1 ч" 9 поступает на вход сброса соответствующего регистра 21, обнуляя его, а также на один из М входов второго элемента ИЛИ 1. Сигнал с выхода последнего поступает на первый вход 10 о 1 блока 10 управления, на входы 121 и 52 сброса первого счетчика 12 и первого регистра 5, через первый элемент ИЛИ 13 на тактовый вход 4 з блока 4 выделения наибольшего числа (приводит его в исходное состояние), на вход перваго элемента И 15 и тактовый вход второго регистра 14 маски. Сигнал, поступающий на вход управления сдвигом второго регистра 14 маски, сдвигает код маски на один разряд и на выходе второго регистра 14 маски формируется "1", обеспечивающая прохождение 1-й порядковой статистики через третий элемент И 8 на первый выход 1-й порядковой статистики устройства и на инфОрмационный вход пятого мультиплексора "1 хГ 23. Кроме того, "1" с выхода второго регистра 14 макси, поступая на второй вход первого элемента И 15, обеспечивает формирование на его выходе сигнала сброса, поступающего на входы сброса регистров:21 и входы сброса 7 з, 16 третьего регистра 7 и второго счетчика 16, Последний обнуляется, сигнал с выхода переполнения исчезает,тем самым, разрешается вновь формирование счетных импульсов с второго выхода 102 блока 10 управления на счетный вход 162второго счетчика 16, т,е. нацинается цикл работы. устройства по формированию очередной статистики из новой выборки случайных велицин.Также "1" с выхода второго регистра 14 маски поступает на управляющие входы четвертого и пятого мультиплексоров "1 х 1 " 26,23, По этому сигналус 1 выходных регистров пятого мультиплексора "1 х 1 " 23 код 1-й порядковой статистики (код делителя) поступает на 1 делителей группы 24, а с 1 выходных регистров цетвертого мульти 45 плексора "1 х 1 "26 код частости 1-й порядковой статистики поступает на 1 блоков нелинейного преобразования группы 27. На выходе каждого )-го 0 = 1 Л.) из блоков нелинейного преобразования группы 27 формируются кОДы 1(Ц = т 1 ( 11 ) (коды- 1 1 - 1/2делимого), поступающие на соответствующие делители группы 24. По кодам делимого и коду делителя на выходах 1 делителейгруппы 24 определяются коды коэффициен 1 утов наклона Лц = - 0 = 1,Ц, которые.поступают на соответствующие 1 элементов5 1015 20 25 30 35 40 45 50 задержки группы 22 и 1 элементов ИСКЛ 10- ЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы 21,Время задержки элементов задержки группы 22 выбирается равным времени цикла работы устройства по формированию 1-й статистики из выборки случайных величин. По истечении этого времени с выходов элементов задержки группы 22 коды коэффициентов наклона Яц для 1-й статистики из выборки случайных величин поступают через соответствующие регистры первой дополнительной группы 20 на вторые входы соответствующих 1 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы 21.В 1 элементах исключающее ИЛИ группы 21 происходит сравнение по модулю 2 (вычитание) кодов коэффициентов наклона Яц для 1-й статистики из выборки случайных величин с соответствующими кодами коэффициентов наклона Л ( -)1 для (1-1)-й статистики из выборки случайных величин, которые получены в 1-м и (1-1)-м циклах работы устройства по формированию соответствующих статистик. Подобное вычитание кодов - суть аналс,г взятия первой разности от функции у 1(л, 1 ), Если первая разность от функцииприближенно равна нулю с некоторым допуском, то при "проверке на нуль" достаточно анализировать лишь число старших разрядов кода сравнения, определяемое заданным допуском. Коды с выходов 1 элементов ИСКЛЮЧА 10 ЩЕЕ ИЛИгруппы 21 поступают на соответствующие элементы НЕ группы 19, с выхода одного из которых снимается единичный сигнал при равенстве нулю кода сравнения (первой разности), т,е. того 1-го элемента НЕ, которому поставлено в соответствие: )-й априорной вероятностной модели Я ц ) соответствует закон распределения входной случайной последовательности.Единичный сигнал с выхода одного из )-х элементов НЕ группы 19 поступает на соответствующий регистр сдвига второй дополнительной группы 18, На этом заканчивается 1-й цикл работы устройства,В (1+1)-м цикле работа устройства аналогична описанному и количество циклов в работе устройства равно количеству И случайных величин выборки, для которой формируются порядковые статистики .и определяются вид и параметры закона распределения,По истечении М цикловработы устройства на выходе 1-й порядковой статистики формируются порядковые статистики ц (1 = =1,ЛЦ, а на выходе )-го (М)-разрядного регистра сдвига второй дополнительной группы 18 формируется сигнал переполнения, который поступает на управляющий вход соответствующего элемента И группы 17 и на выход кода вида закона распределения, Сигнал переполнения с)-го регистра сдвига второй дополнительной группы 18 дает информацию о том, что закон распределения входной случайной последовательности соответствует 1-й априорной вероятностной модели Гф), т.е, определен вид закона распределения. Также сигналом переполнения, поступающим на управляющий вход /-го элемента И группы 17, разрешается поступление с его информационного входа кода коэффициента наклона Л,1 ч 1 в в -)- на1 1 ч Т 1 Ч выход кода коэффициента наклона устройства, являющегося параметром закона распределения.Формула изобретения Устройство для формирования порядковых статистик, содержащее три мультиплексора, группу регистров, блок выделения наибольшего числа, три регистра, два счетчика, три элемента И, два элемента ИЛИ и блок управления, первый вход которого соединен с входами сброса первого счетчика и первого регистра, первыми входами первого элемента ИЛИ и первого элемента И, тактовым входом второго регистра и выходом второго элемента ИЛИ, 1-й вход которого соединен с входом сброса 1-го регистра группы (1 = 1 1 ч, Й - количество случайных величин) и 1-м выходом первого мультиплексора, адресные входы которого подключены к выходам третьего регистра, вход записи которого соединен с выходомвторого элемента И и первым входом третьего элемента И, выход которого является выходом 1-й порядковой статистики устройства, второй вход блока управления подключен к выходу переполнения второго счетчика, выходы разрядов которого соединены с адресными входами второго мультиплексора, информационный вход которого является входом случайной величины устройства, а 1-й выход подключен к информационному входу (-го регистра группы, выход которого соединен с 1-м информационным входом третьего мультиг лексора, выход которого соединен с первым информационным входом блока выделения наибольшего числа, выход которого подключен к информационному входу первого регистра, выход которого соединен с первым входом второго элемента И и вторым информационным входом блока выдепения наибольшего числа, тактовый входкоторого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, третий вход блока управления подключен к второму входу второго элеменТираж арственного комите 113035, Москваводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина. 1 И 1 та И, выходу переполнения первого счетчика, выходы разрядов которого соединены с адресными входами третьего мультиплексб. ра, первый выход блока управления подключен к соответствующему информационному и управляющему входам первого мультиплексора, второй выход - к счетному входу второго счетчика, третий выход соединен со счетным входом первого счетчика и вторым входом первого элемента ИЛИ, четвертый выход подключен к тактовому входу первого регистра, а пятый подключен к тактовому входу регистров группы и входу младшего разряда третьего регистра, вход сброса которого соединен с входами сброса регистров группы, второго счетчика и выходом первого элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом третьего элемента И и выходом второго регистра, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет возможности определения вида и параметра закона выборки случайных величин, в него введены четвертый и пятый мультиплексоры, блок арифметических вычислений, группа блоков нелинейного преобразования, группа делителей, две дополнительных группы регистров, группа элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, группа элементов НЕ и группа элементов И, причем выход. второго регистра соединен с управляющими входами четвертого и пятого мультиплексоров, информационный вход пятого мультиплексора соединен с выходом третьего элемента 5 И, выходтретьего регистра соединен с информационным входом блока арифметических вычислений, выход которого соединен с информационным входом четвертого мультиплексора, выходы которого соедине ны с входами соответствующих блоков нелинейного преобразования группы, выходы .которых соединены с входами делимого соответствующих делителей группы, входы делителя которых соединены с выходами 15 пятого мультиплексора, а выходы соединены с первыми входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы и через соответствующие элементы задержки группы с первыми входами элементов И группы 20 и с входами регистров первой дополнительной группы, выходыкоторых соединены с вторыми входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы, выходы которых через элементы НЕ группы соединены с входами 25 регистров второй дополнительной группы,выходы которых являются выходами кода вида закона распределения устройства и соединены с вторыми входами элементов И группы, выходы которых являются выхода ми кода коэффициента наклона устройства. Подписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР