ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДВОИЧНЫЙ КОД - ВЕРОЯТНОСТНОЕ ОТОБРАЖЕНИЕ Российский патент 2018 года по МПК H03M7/00 

Настоящее изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в устройствах обработки, кодирования и преобразования двоичных данных в непозиционное представление информации в виде вероятностных отображений.

В существующих устройствах для преобразования двоичных данных в вероятностное отображение положен алгоритм, при использовании которого при восстановлении данных существенно возрастает погрешность вычисления. Известна структурная схема линейного преобразователя код - вероятностное отображение [Федоров Р.Ф., Яковлев В.В., Добрис Г.В. / Стохастические преобразователи информации. - Л.: Машиностроение. Ленингр. Отд-ние, 1978. С. 64. Рис. 27]. В состав этой схемы преобразователя входят: линейный преобразователь, в качестве которого выступает цифровая поразрядная схема сравнения (ЦСС) и генератор равномерно распределенных случайных последовательностей (на схеме не показан). Во время преобразования информация поступает на первый вход ЦСС в двоичном формате, в это время генератор равномерно распределенных случайных последовательностей генерирует число по равномерному закону распределения, которое подается на второй вход ЦСС, внутри которой происходит сравнение исходных данных и равномерно распределенного случайного числа. Результат сравнения и представляет собой вероятностное отображение двоичных данных.

Основным недостатком данного прототипа является процесс формирования вероятностного отображения, который приводит к значительной погрешности представления двоичного кода в виде вероятностного отображения и обладает крайне низким быстродействием при обеспечении приемлемой точности.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является второй прототип: Преобразователь код – вероятность. АС №450153, СССР, опубл. 27.05.1975. Данный прототип отличается от первого повышенной точностью работы. Для достижения этой цели преобразователь содержит m-разрядный двоичный счетчик, вход которого соединен с входом генератора псевдослучайных чисел, и m сумматоров по модулю «2», выходы которых подключены ко вторым входам блока сравнения соответственно, первые входы - к разрядным выходам двоичного счетчика, а вторые входы - к первым m разрядам генератора псевдослучайных сигналов.

Основным недостатком данного прототипа также является низкое быстродействие при достижении приемлемой точности преобразования код - вероятностное отображение.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является уменьшение погрешности преобразования двоичного кода в вероятностное отображение и повышение быстродействия преобразователя.

Поставленная задача решается за счет того, что схема преобразователя код - вероятностное отображение содержит: генератор равномерно распределенных случайных последовательностей на вход которого совместно с входом счетчика подаются тактовые импульсы, при этом выход счетчика подключен к первому входу цифровой схемы сравнения, на второй вход которой поступает преобразуемое двоичное число, а выход цифровой схемы сравнения подается на разрешающий вход дешифратора, на информационные входы которого подключены выходы генератора равномерно распределенных случайных последовательностей, выходы дешифратора подключены к параллельным входам регистра результата, последовательный выход которого является выходом всей схемы.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повысить быстродействие и точность преобразования двоичного кода в вероятностное отображение, применение которого, в свою очередь, позволяет ускорить арифметико-логические операции и сократить аппаратный объем для специализированных процессоров.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема преобразователя двоичный код - вероятностное отображение.

Схема преобразователя двоичного позиционного кода в непозиционное представление информации в виде вероятностных отображений представлена на Фиг., в состав которой входят:

DC - дешифратор;

Счетчик;

ЦСС - цифровая схема сравнения на «равенство»;

Регистр результата;

ГРРСП - генератор равномерно распределенных случайных последовательностей.

Процессы в схеме преобразователя двоичного кода в вероятностное отображение протекают в следующей последовательности. На первый вход ЦСС заносится двоичное число X, которое необходимо преобразовать. Синхронизация работы схемы осуществляется сигналом ƒ_i с внешнего тактового генератора, который поступает на вход счетчика и инкрементирует его значение, а также на вход ГРРСП, под воздействием которого ГРРСП генерирует на своих параллельных выходах n-разрядное двоичное число, которое поступает на входы полного двоичного дешифратора, на одном из 2ⁿ-1 выходов которого формируется «1», а на других - «0», то есть унитарный код записывается в 2ⁿ-1 разрядный регистр результата. Данная операция повторяется количество раз, равное весу преобразуемого числа X, т.к. на выходе схемы сравнения будет генерироваться значение «0» до тех пор, пока значение в счетчике не станет равным X, после чего выходное значение ЦСС станет равное «1», которое поступит на разрешающий вход DC и остановит работу последнего.

Поскольку количество единиц в вероятностном отображении должно устойчиво совпадать с весом исходных данных X, то при генерации каждого числа ГРРСЧ счетчик увеличивает свое значение на единицу, на ЦСС постоянно происходит сравнение значения на выходах счетчика с исходными данными X. Как только значение на счетчике станет равным по весу исходным данным X, сгенерированный сигнал ЦСС CS=1 остановит работу схемы. Таким образом в регистре результата будет находиться вероятностное отображение Y_i(t) исходных данных X, причем количество единиц в вероятностном отображении будет строго соответствовать весу преобразуемой величины X.

Исходя из этого при выполнении обратного преобразования погрешность вероятностного преобразования сводится к минимуму, а быстродействие значительно возрастает, т.к. количество испытаний, необходимое для формирования вероятностного отображения, равно весу двоичного числа, а не многократно его превосходит, как в рассмотренных прототипах.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого преобразователя двоичного позиционного кода в вероятностное представление заключается в использовании ускоренного алгоритма формирования вероятностного отображения, который снижает погрешность преобразования и значительно повышает быстродействие.

Изобретение относится к средствам кодирования и преобразования двоичных данных в вероятностную форму. Технический результат заключается в повышении быстродействия и точности преобразования. В устройстве преобразуют двоичный позиционный код за счет генерирования на параллельных выходах генератора равномерно распределенных случайных последовательностей n-разрядного двоичного числа, поступающего на входы двоичного дешифратора. Причем операция повторяется количество раз, равное весу преобразуемого числа, поскольку количество единиц в вероятностном отображении должно совпадать с весом исходных данных. 1 ил.

Преобразователь двоичного позиционного кода в вероятностное отображение, характеризующийся тем, что содержит генератор равномерно распределенных случайных последовательностей, на вход которого совместно с входом счетчика подаются тактовые импульсы, при этом выход счетчика подключен к первому входу цифровой схемы сравнения, на второй вход которой поступает преобразуемое двоичное число, а выход цифровой схемы сравнения подается на разрешающий вход дешифратора, к информационным входам которого подключены выходы генератора равномерно распределенных случайных последовательностей, выходы дешифратора подключены к параллельным входам регистра результата, последовательный выход которого является выходом всей схемы.