Устройство для вычисления математического ожидания

(51)М. Кл. 6 06 Г 15/36 с присоединением заявки М всуАеравиаЮ квинтет ФОСЕЙ ке авва нэвбуетвкк 1 к фткрыткВ(088.8) Дата опубликования описания 23.04.82(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ИАТЕИАТИЧЕСКОГООЖИДАНИЯ Изобретение относится к автоматикеи вычислительной технике и может бымиспользовано для .аппаратурного анализаслучайных процессов и статистическойобработки массивов данных.Известно сдтаживащцее устройство,содержащее регистр, первый сумматор,два элемента И, элемент ИЛИ, триггер. знака.Это устройство реализует алгоритмсогласно рекурентной ФормулеСтм %ткм м (Х 1 Хсгй 4 ф где Хстю Хс,тд. - соответственно 1 и(1-)-ое значение сглаживаемого аиг 13нала: Х; - текущая 1"тая ординатаисходного сигнала И .Это устройство имеет более про-,стую схему, однако оценка математического ожидания, вычисляемая а помо"щыо приведенного алгоритма, являет"ся недостаточно эФФективной, в связис чем устройство имеет низкое быст"родействие. Наиболее близким к предлагаемому .по технической сущности является цифровое сглаживающее устройство, содержащее первый сумматор, первый вход которого подключен к выходу регистра сдвига, первый вход которого соединен с выходом первого сукатора, второй вход регистра сдвига подключен к первому выходу блока управления, второй сумматор 1 21. Недостатком устройства является низкая точность вычисления математического ожидания, так как вычисление математического ожидания дает смещенную оценку из-за неоптимальности реализуемого оператора усредненияДанный метод вычисления характеризуется также накоплением ошибок, что также увеличивает общую погрешность вычисления математического ожидания.Это ограничивает применение данного устройства при анализе случайных процессов3 9227Цель изобретения - повыщение точности устройства.Поставленная цель достигается тем, что устройство для вычисления математического ожидания, содержит а+2 дополнительных регистров сдвига, при этом выход первого сумматора подключен к первым входам т- дополнительных регистров сдвига, выходы которых соединены с соответствующими .входами второго сумматора, выход которого подключен к первому входу в+1 дополнительного регистра сдвига, второй вход первого сумматора соединен с выходом (щ+2)-го дополнительного ре-гистра сдвигов, информационные входы которого объединены синформацион-, ными входами блока управления и являются входами устройства, второй вход (щ+2)-го дополнительного регистра сдвига подключен ко второму выходу блока управления, управляющие выходы которого соединены соответственно со вторыми входами щ дополнительных регистров сдвига и (щ+1)"го дополнительного регистра сдвига.Кроме того, отличающееся тем, что блок управления содержит блок элементов ИЛИ, генератор импульсов счетчик числа выборь;с, блок задания коэфФициентов деления, блок сравнения, счетчик группу из е - элементов ИЛИ, два делителя частоты, группу из (щ+3) элементов И и группу из (щ+3) триггеров, при этом первые входы (щ+3) элементов И группы объеди 3 иены и подключены к выходу генератора. импульсов, вторые входы щ элементов И группы соединены соответственно с единичными выходами щ - тригге 49 ров группы, нулевые входы которых объединены е нулевым входом (пн 1)-го триггера, с единичным входом (щ+2)-го триггера и подключены к выходу первого делителя частоты, вход которого объединен с первыми входами е 4 элементов ИЛИ группы и соединен-с ныходом (щ+1)-го элемента И группы, второй вход (щ+1)-го элемента И группы подключен к единичному .выходу (щ+1)"го триггере, единичный вход которого объединен со входом счетчика выборки и соединен с выходом блока элементов ИЛИ, входы которого являются информационными входами блока управления, выходы счетчика фф выборки подключены к соответствующим входам блока задания коэффициента деления, ныходы которого .соединены с 70 4первыми входами блока сравнения, вторые входы которого подключены к выходам счетчика, вход которого подключен к выходу (щ+2)-го элемента И группы, второй вход (щ+2)-го элемента И группы соединен с единичным выходом (щ+2)-го триггера группы е - выходы блока сравнения подключены к нулевым входам щ-триггеров группы, выходы щ - элементов И группы соединены со вторыми входами соответствующих элементов ИЛИ группы, третьи входы которых объединены со входом второго делителя частоты и подключены к выходу (щ+3)-го элемента И группы, второй вход которого соединен с единичным выходом (щ+3)-го триггера группы, единичный вход которого объединен.с единичным вхоДом (щ+2)-го триггера группы и подключен к т-ому выходу блока сравнения, выход второго делителя частоты соединен с нулевым входом (щ+3)-го, триггера группы, выход (щ+1)-го элемента И группы является соответственно первым и вторым выходами блока управления, выходы щ - элементон ИЛИ группы и (щ+3)-го элемента И группы являются соответствующими уп-. равляющими вбходами блока управления.На Фиг. 1 представлена структурная схема устройства на Фиг, 2 - блоксхема блока управления.Устройство для вычисления математического ожидания содержит первый дополнительющ регистр 1 сдвига, второй сумматор 2, ю- регистров 3 сдвига, регистр 4 сдвига, первый сумматор 5, второй дополнительный регистр 6 сдвига, блок 7 управления. Блок управления 6, представленный .на Фиг. 2, содержит блок 8 элементов ИЛИ, первый триггер 9, счетчик 10 числа отсчетов, блок 11 задания коэффициентов деления, блок 12 сравнения, счетчик13, второй элемент И 14, второй триггер 15, генератор 6 импульсов, элемент И 17, группу е элементов И 18- 18 щ, третий элемент И 19, группу е триггеров 20 1-20 щ, третий триггер 21, первый делитель 22 частоты, груп" ну тп элементов ИЛИ 23"23 щ, второй депитель частоты 24.Среднеарифметическое значение щ к п случайной величины Х 1"еХев - Я,Х 1, ( )7 9227 20в исходное состояние. При этом содержимое соответствукщего триггера 3 сдвига оказывается сдвинутым, т,е, поделенным на заданный коэффициент 2 , где- число импульсов сдвига для данного регистра. В регистрах 3 сднига к концу операций сдвига содержатся составляющие: с, ",с)1,. с. ;+.заИ сиИмпульс, формируемый на а -ом выходе блока 12 сравнения, устанавливает триггеры 15 и 20-20в исходное сас 15 тояние,.а третий триггер 21 опрокидывается и открывает третий элемент И 9. Импульсная последовательность с выхода генератора 6 импульсов через открытый третий элемент И 19 и элементы ИЛИ 23-23 в 1 поступает на20 выходы блока 7 управления, а также на вход второго делителя 24 частоты. Коэффициент пересчета второго делителя 24 равен числу разрядов регистров 3 и 1 сдвига. Блок 7 управпе 25 ния выдает серию сдвигавпих импульсов на управляющие входы регистров 3 и 1 сдвига. С выходов регистров 3 сдвига информация п.1 ступает. на входы сумматора 2. Результат сложения за ф нисывается в старшие разряды регистра 1 сдвига и продвигается в сторону младших разрядов этого регистра. К моменту окончания работы второго делителя 24 частоты регистры 3 сдвига 55 обнуляются, а в. регистресдвига будет зафиксирована суммаФ 70сдвига, т.е. точностью аппроксимации числа 1/й, где м - текущий номер отсчета. Для большинства практических задач анализа случ,".йных процессов число регистров 3 сдвига вполне можно ограничить пятью, поскольку в этом случае погрешность вычисления математического ожидания не превышает 1,03 для любого из отсчетов.Устройство вычисления математического ожидания с унифицированной паралФ лельно-последовательной структурой обладает простотой схемных решений иэ стандартных цифровых элементов и относительно высокой однородностью и регулярностью, что позволяет пол" ностью использовать ноэможнссти современной интегральной технологии для реализации в виде одной большой интегральной схемы.Устройство для вычисления математического ожидания совмещает противоречиные требования повышения надежности, быстродействия, унификации и технологичности структуры. Поставленная цель достигается без осложнения вычислительных операций, что является ценным для получения текущих оценок контролируеьих параметров.Внедрение устройства для вычисления математического ожидания обеспечивает большой эффект по сравнению с сущестнукщими устройствами, так как увеличена точность вычисления математического ожидания, что расширяет область применения устройства подобного типа.п5 зЕ.ф) ", , 3.-о.-40 Последнеевыражение тождественно совпадает с выражением 3) аищсления математического ожидания. Максимальное время нычйслеипя текущей оценки математического озвщаиия в тактах раннацоМЪа)59 где 1,О длительность пефбищз Оиориойчастотыл - число разрядов региетра 4сдвига;1 - число разрядов регистрев 3сдвига.Точность вычисления математического ожидания в предлагаемом устройстве определяется числом ретчестрен 3 формула изобретения. Устройство для вычисления математического ожидания, содержащее первый,сумматор, перный .вход которого подключен к ныходу регистра сдвига, первый вход которого соединен с выходом первого сумматора, второй вход регистра сдвига подключен к первому выходу .блока управления, второй суМматор, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с цепью понцшения точности, устройство содержит а+2 дополнительных регистров сдвига, при этом выход первого сумматора подключен к первым входам п дополнительных регистров сдвига, выходы которых соединены с соответствуаенщ входами второго сумматора, выход которого подключен к первому9 9227 входу (щ+1) -го дополнительного регистра сдвига, второй вход первого сумматора соединен с выходом (щ+2)-го дополнительного регистра сдвига, информационные входы которого объединены с информационными входами блока управления и являются входами устройства, второй вход (щ+2)-го дополнительного регистра сдвига подключен ко второму выходу блока уп О равления, управляющие выходи которого соединены соответственно со вторыми входами щ дополнительных регистров сдвига и (щ+1)-го дополнительного регистра сдвига. 132. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что блокуп, равления содержит блок элементов ИЛИ, генератор импульсов, счетчик числа вы. борок, блок задания коэффициентов де-,. 211 ления, блок сравнения, счетчик, группу из уп элементов ИЛИдва делителя частоты, группу из (щ+3) элементов И и группу из (щ+3) триггеров при этом первые входы (щ+3) элементов у И группы объединены и подключены к выходу генератора импульсов, вторые входы щ элементов И группы соединены соответственно с единичными выходами от триггеров группы, нулевые вхо- З 11 ды которых объединены с нулевцм входом (щ+1)-го триггера, с единичным входом (щ+2)"го триггера и подкл 1 очены к выходу первого делителя частоты, вход которого объединен с первы- З ми входами щ элементов ИЛИ группы и соединен с выходом (щ+)-го элемен,та И группы, второй вход (щ+1)"го элемента И группы подключен к единичному выходу (щ+1)-го триггера, единичный вход которого объединен со, входом счетчика выборки и соединен с выходом блока элементов ИЛИ, 70 10 входы которого являются инфс,рмационными входами блока управления, выходды счетчика выборки подключены к соотвзтствуннцим входам блока заданиякоэффициента деления, выходы которого соединены с первыми входамиблока сравнения, вторые входы которого подключены к выходам счетчика, вход которого подключен к выходу (щ+2)-го элемента И группы, второй вход (щ+2)-го элемента И группысоединен с единичным выходом (щ+2)-готриггера группы, ю - выходы блокасравнения подключены к нулевым входам г- триггеров группы, выходы е -элементов И группы соединены совторыми входами соответствукицих- .элементов ИЛИ группы, третьи входыкоторых объединены со входом второго делителя частоты и подключены квыходу (щ+3)"го элемента И группы,второй вход которого соединен с единичным выходом (щ+3)-го триггерагруппы, единичный вход которого объединен с единичным входом (щ+2)-готриггера группы и подключен к щ-омувыходу блока сравнения, выход второго делителя частоты соединен с нулевым входом (щ+3)-го триггера группы, выход (щ+1)-го элемента И группц является соответственно первыми вторым выходами блока управления,выходы ъ - элементов ИЛИ группы и(щ+3)"го элемента И группы являются соответствующими управляющими вы"ходами блока управления.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 356644, кл6 06 Г 15/36, 1970..2. Авторское свидетельство СССРУ 608166, кл. 6 06 Г 5(34, 1976