Статистический анализатор

(5 4 С 06 Р 15/3 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССУ 551652, кл, О 06 Е 15/36, 1974Авторское свидетельство СССРУ 280395, кл . О 06 Р 15/36, 98 154) СТАТИСТИЧЕС 1 ЗЙ АНАЛИЗАТОР(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при определении законовраспределения случайных величин, Цель)0 изобретения является повышениеточности. Анализатор содержит блоки 1, 2 памяти, счетчик 3 объема выборки, элементы 4, 5, 6 сравнения, элемент НЕ 7, регистры 8, 9 и 10, вычитатель 11, блок 12 анализа, генератор 13 тактовых нмпул(сов,элемент14 задержки, элемент И 15, синхронизатор 16, счетчик 17 импульсов,блок 1.8 коммутации, элемент 19 задержки, блок 20 нормирования, М су)маторов 21, М умножителей 22 и блок23 регистрации. При работе анализатора при определении функции плотности веса отдельных реализаций выборки различны и определя)0 тся взаимным расположением реалиэацир, поэтому анализатор эффективен при анали-зе распределений с острой вершиной,а также при обработке выборок, содержащих помеховые, существенно отличающиеся по величине. 4 ил.ной И заданного объема выборки. Присовпадении сигналон на входах элемента сравнения 4 на его выходе формируется управляющий импульс эапусФ5кающий синхронизатор 16. Одновременно обнуляются счетчики 3, 17 н 43,таким образом анализатор устанавливается в исходное состояние,Синхронизатор вырабатывает тактовые импульсы частотой 1 Г и1 ф 2 3Импульсы частотыпоочередноопрашинают ячейки блока 1 памяти,считывая реализации хх,на первый вход элемента 5 сравнения. Рассмотрим цикл построения ряда функцийплотности ;.(х) (,1=1,К;) для -й реализации случайной величины х.В исходном состоянии во всех разРядах К;разрядных регистров 8 и 10 20находятся нули, а регистра 9 - единицы. При поступлении на тактовый входрегистра 8 импульса частоты Г в стар 2шем разряде регистра появляется единица, что соответствует делению исходного интервала возможных значенийслучайной величины пополам. Полученный код точки разбиения поступает навторой вход элемента 5 сравнения. Если значение х превьппает значение кода разбиения (т,е. Реализация х ле"1жит в правой половине исходного ин,тервала), то на выходе элемента 5сравнения появляется единица, По этому сигналу содержимое регистра 8 за 35писывается в регистр 10, а н (Кмакс-1)-м разряде регистра 8 появляетсяединица, что соответствует делениюпополам правой половины исходногоинтервала, содержащей реализацию х,. 4 О Если же значение х. меньше значени 1 кода разбиения (т,е. Реализация х лежит слева от точки разбиения), 1то на выходе элемента 5 сравнения по45 является ноль, По этому сигналу, инвертированному элементом НЕ 7, содержимое регистра 8, уменьшаемое на единицу, записывается н регистр 9, а единица из старшего К -го разряда регистра 8 переписывается в (Км -1)-й разряд, что соответствует делению пополам левой полонины исходного интервала, содержащей реализацию х,.По следующему тактовому импульсу частоты Г 2 новое значение кода разбиения поступает с выхода регистра 8 на вход элемента 5 сравнения. Если х, превышает значение кода разбиения,то по единичному сигналу с выходаэлемента 5 сравнения значение регистра 8 эаписынается в регистр О, арегистр 8 принимает значение кодаразбиения пополам правой половины текущего интервала, содержащей реализацию х,. Если же х; меньше кодараз"биения, то нулевой сигнал с выходаэлемента 5 сравнения, проходя черезинвертор 7, записывает содержимоерегистра 8, уменьшенное на единицу,в регистр 9, а регистр 8 принимаетЗначение кода разбиения левой половины текущего интервала, содержащейреализацию х . и т.д.1Таким образом, на каждом,)-м шагеразбиения исходного интервала (а,Ь)возможных значений случайной величины х =1,К;) регистры 10 и 9 принимают значения кодов соответственноначального и конечного интервалов последовательности интервалон аппроксимации, на которой строится 1-я функция плотности. Зти значения, изменяющиеся с частотой Г разбиения исход 2ного интервала, подаются на вход блока 18 коммутации (фиг. 3).Блок 18 коммутации осуществляеткоммутацию ряда сумматоров 21, определяемого значениями регистров 1 О и9. Значение регистра 10, поступающеена адресный вход счетчика 33, переписывается на счетчик импульсомГ( ,) частоты Г 2, задержанным навремя 9 .Одновременно значение регистра 9переписывается в регистр 31. Значещесчетчика 33 подается на адресныйвход демультиплексора 35. При наличиирассогласования на входах элемента32 сравнения, его выходной сигналподдерживает элемент И 34 в открытомсостоянии, Импульсы частоты Г, поступают одновременно на счетный входсчетчика 33 и на тактовый вход демультиплексора 35, 1 одключая к информационному входу демультиплексора 35выход, адрес .которого поступает изсчетчика 33. Как только счетчик 33достигает значения содержимого регистра 31, элемент 32 сравнения запирает элемент И 34, и цикл коммутацииэаканчинается,На каждом 1-м шаге разбиения исходного интервала (а,Ь) в блоке 2анализа проверяется выполнение условия окончания итерационного процессагер 29 устанавливается в единицу. Значения границ текущего интервала неопределенности из регистров 10 и 9 поступают на первые входы элемен 5 тов 24 и 25 сравнения. Импульсы частоты Г( ,), проходя через открытый выходным сигналом триггера 29 элемент И 15, запускает генератор 13 тактовых импульсов. Импульсы генератора 10 13 опрашивают ячейки блока 2 памяти, считывая поочередно реализации х хх я на вторые входы элементов 24 и 25 сравнения. Элемент 14 задержки на время , позволяет синхронизи ровать работу блока анализа, "подгоняя" начало опроса блока 2 памяти к моменту появления на элементах 24 и 25 сравнения кодов соответствующих границ текущего интервала неоп ределенности. Логика работы элементов 24 и 25 сравнения асимметрична. При этом единицы на обоих входах элемента И 26 соответствуют попаданию реализации в текущий интервал 25 неопределенности. Эти реализации подсчитываются счетчиком 28, обнуленным предварительно импульсом частоты Г.Появление единицы на втором разрядном выходе счетчика 28 соответствует наличию в анализируемом интервале более, чем одной реализации.Единичный сигнал поступает на вход останова генератора 13, прекращая опрос блока 2 памяти. Одновременно обнуляется счетчик 28 для подготовки блока 12 к анализу очередного интервала неопределенности. 30 Отсутствие единицы на втором раз рядном выходе счетчика 28 по окончании цикла опроса блока 2 памяти означает, что в анализируемом интервале неопределенности лежит только одна "своя" реализация х . В этом слу"45 чае очередной импульс частоты Г проходя через открытый элемент И 27, устанавливает триггер 29 в ноль, Элемент И 15 закрывается, не пропускаяимпульсы частоты Г ( ,), управляющие работой блока 18 коммутации.Таким образом, количество импульсов частоты Г,1( ,), прошедших через элемент И 15, совпадает с числом К; разбиейий исходного интервала при обработке -й реализации. Процесс коммутации прекращается до прихода следующего импульса частоты Г,который считает из блока 1 памяти очеред 1397939 6ную (1+1)-ю реализацию случайной величины х,Синхронизатор обеспечивает появление ровно Кимпульсов частотыГ между соседними импульсами частоты 1 , По окончании цикла разбиенийисходного интервала для реализациих т. е. по приходу последнего Кс-го,импульса частоты Г на тактовый входрегистра 8, внутренний управляющийимпульс регистра 8 обнуляет все егоразряды, содержимое переписываетсяна регистр 10, а регистр 9 заполняется единицами с выхода вычитателя11. Таким образом, анализатор готов кобработке следующей реализации случайной величины х.В каждом,)-м цикле коммутации рядасумматоров 21, что соответствует -мушагу разбиения исходного интервапа(а, д), на информационный вход демультиплексора 35 блока коммутации поступает значение К . условной высотыфункции плотностй 1,(х). Условная вы"сота К ,=1,К;) представляет иэ себя1целое чйсло высот Нначальной функции плотности и принимает последовательно значения 1, 2, 4, 8 и т.д. Значения К.=1,К;) поступают из регйстра 37 блока 20 нормирования (фиг.4).Перед началом работы анализатора врегистр 36 заносится единица, в ре-гистр 38 - двойка, а на второй входделителя 41 подают значение шириныисходного интервала Й, Импульс частотыФобнуляет регистр 37 и переписывает в него единицу иэ регистра 36. Таким образом, на первом шаге К я =1.и,Импульс частоты Г( 1,) считывает содержимое регистра 37 на информационный вход демультиплексора 35. Крометого, значение К,удваивается умножи- телем 39 и переписывается на регистр37, Следующий импульс частоты Г ( )считывает иэ регистра 37 значениеКН=2 и т.д. По окончании обработки-й реализации, очеРедной импульс частоты Г обнуляет регистр 37 и в негоснова заносится начальная условнаявь 1 сота К =1 для обработки следующейреализации н т.д.Счетчик 43 подсчитывает значениеиК = Е К общего количества функцийФ1 ф 1плотности (х).По окончании обработки всех И реализаций выборки на счетчик 17 поступает (И+1)-й импульс частоты Г . На входах элемента 6 сравнения поянляе 1- ся рассогласование, приводящее к появлению единицы на выходе элемента 65 сравнения, которая поступает на нход останова генератора импульсов (не показан) синхронизатора 16 и на тактовый вход делителя 42,На выходе делителя 42 появляется 10 значение начальной высоты Н, согласно (2).Накопленная в сумматорах 2121 ,21 условная результирующая функция плотности нормируется умножением 15 на величину Н,. Таким образом, на выходах умножителей 22 ,22 22 формируются значения искомой плотности распределения согласно (4 ). Единичный сигнал с выхода элемента 6 20 сравнения, задержанный элементом задержки 19 на время , обнуляет сумматоры 21 21 ,21 для подготовки анализатора к приему следующей выборки, Задержка 7необходима для осу ществления операции умножения блоками 2222 22 Формула изобретения30Статистический анализатор, содержащий блок памяти, счетчик объема Выборки, два элемента сравнения, элемент НЕ, три регистра, вычитатель, синхронизатор, блок коммутации, содержащий элемент сравнения, счетчик, демультиплексор и элемент И, М сумматоров (М - натуральное число интервалов аппроксимации), блок нормирования, содержащий умножитель, элемент ИЛИ и регистр,и блок регистрации, в блоке коммутации выход элемента сравнения соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика и тактовым 45 входом демультиплексора, адресный вход которого соединен с выходом счетчика и первым входом элемента сравнения, в блоке нормиронания выход эле - мента ИЛИ соединен с информационным входом регистра, информационный вход блока памяти соединен с информационРным входом счетчика объема выборки н является информационным входом анализатора, выход блока памяти соединен с первым входом первого элемента сравнения, второй вход которого соединен с входом уменьшаемого нычитателя, информационным входом первого регистра и подключен к выходу. второго регистра, выход первого элемента срав" нения соединен с входом разрешения записи перного регистра, с входом разрешения считывания второго регистра, с входом элемента НЕ, выход которого соединен с нходом разрешения записи третьего регистра, вход вычитаемого вычитателя является входом задания логической единицы анализатора, выход вычитателя соединен с информационным входом третьего регистра, выход первого регистра соединен с информационным входом счетчика блока коммутации, первый вход второго элемента сравнения является входом задания числа реализаций анализатора, второй вход второго элемента сравнения соединен с выходом счетчика объема выборки, а выход - с входом запуска синхронизатора, первый выход которого соединен с вторым входом элемента И блока коммутации, второй ныход синхронизатора соединен с тактовым входом второго регистра, третий выход синхронизатора соединен с входом разрешения считывания блока памяти и с входом установки н "0" регистра блока нормирования, 1-й выход демультиплексора блока коммутации (=1,2М) соединен с информационньм входом 1-го сумматора, выход регистра блока нормирования соединен с информационным входом демультиплексора блока коммутации, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, н него введены второй блок памятй, третий элемент сравнения, блок анализа, содержащий дна элемента сравнения,счетчик, триггер, элемент ИЛИ и дваэлемента И, генератор тактовых импульсов, дна элемента задержки, элементИ, счетчик импульсов и М умножителей,и блок коммутации введен регистр, вблок нормирования введены два регист"ра, дна делителя и счетчик, причем вблоке коммутации выход регистра сое"динен с вторым входом элемента сраннения, в блоке нормирования выход второго регистра соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход первого регистра соединен с первым входом умно- жителя, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход третьего регистра соединен с вторымйходом умножителя и входом делимого первого делителя, выход которого соединен с входом делимого второго дели 1391939 10теля, вход делителя которого соединен с выходом счетчика, в блоке анализа выход первого элемента сравнения соединен с первым входом первого эле 5 мента И, выход второго элемента сравнения соединен с вторым входом первого элемента И; выход которого соединен со счетным входом счетчика, первый разрядный выход счетчика соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с входом установки в "О" триггера, второй разрядный выход счетчика соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход кото рого соединен с входом установки в фО" счетчика, информационный вход первого блока памяти соединен с информационным входом второго блока памяти, выход первого регистра соеди нен с первым входом первого элемента сравнения блока анализа, выход третьего регистра соединен с информационным входом регистра блока коммутации и первым входом второго элемента 25 сравнения блока анализа, выход второго блока памяти соединен с вторыж входами первого и второго элементов сравнения блока анализа, второй выход синхронизатора соединен с вто рым входом второго элемента И блока анализа, с входом первого элемента эадершки, третий выход синхронизатора соединен с входом установки в "1" триггера блока анализа, с вторым вхо- З дом элемента ИЛИ блока анализа, с входом разрешения считывания второго регистра блока нормирования, со счетным входом счетчика импульсов, выход которого соединен с первым 4 О входом третьего элемента сравнения, второй вход которого соединен с первым входом второго элемента сравнения, выход второго элемента сравнения соединен с входами установки в"0" счетчика объема выборки и счетчика импульсов, с входом установкив "О" счетчика блока нормирования,выход третьего элемента сравнениясоединен с входом останова синхронизатора, с тактовым входом второго делителя блока нормирования, с входомвторого элемента задержки, выход которого соединен с входом установкив "0" -го сумматора, выход первогоэлемента задержки соединей с первымвходом элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггераблока анализа, выход элемента И соединен с входом запуска генераторатактовых импульсов, с входами разрешения записи регистра блока коммутации и счетчика блока коммутации,со счетным входом счетчика блоканормирования, с входом разрешениясчитывания первого регистра блоканормирования, вход останова генератора тактовых импульсов соединен свторым разрядным входом счетчика блока анализа, выход генератора тактовыхимпульсов соединен с входом разрешения считывания второго блока памяти,вход делителя первого делителя бло-,ка нормирования является входом задания ширины интервала анализа, анализатора, выход второго делителя блока нормирования соединен с первымивходами умношителей, вторые входы которых соединены с выходами соответствуквих сумматоров, выходы умнозителей соединены с соответствующими вхоДами блока регистра -ции.1397939 Составитель В.ОрловРедактор Е.Папп Техред Л.Сердюкова Корректор Н. Король Заказ 2601/49 Тирах 704 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР1по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж-ЗЬ, Раушская наб, д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Узгород, ул, Проектная, 4