Вероятностное устройство для извлечения корня п-ой степени Советский патент 1983 года по МПК G06F7/70 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначается для выполнения операции извлечения корня п-й степени из числа А (В {, А 0-1, п - целое положительное число) в стохастических вычислительных машинах.

Известно вероятностное устройство для извлечения корня п-й степени/ содержащее двоичные счетчики, генераторы случайных чисел, блоки сравнения, генератор тактовых импульсов, логические элементы И, триггер I Основньм недостатком такого устройства является значительные затраты оборудования, связанные с необходимостью использования реверсивного счетчика для оценивания выходной переменной в двоичном коде, .

Наиболее близким к изобретению является вероятностное устройство для извлечения корня п-й степени, содержащее первый счетчик, первый и второйблоки сравнения, первый и второй генератора случайных чисел, триггер, генератор тактовых импульсов, логический элемент И и делитель частоты, вход которого соединен с управляющими входами первого блока сравнения и первого генератора случайных чисел, выходы которого подключены к вторым входам первого блока сравнения, первые входы которого соединены с выходами первого счетчика, разрядные входы которого подклюгчёны к числовым входам устройства, суммирующий вход соединен с выходом первого блока сравнения, а выход старшего разряда подключен к единичному входу триггера, нvлeвoй вход которого соединен с входом пуска, устройства , а выход - с первым входом логического элемента И, второй вход ко-. торого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход соединен с входом делителя частоты, выход которого соединен с управляющими входами второго блока сравнения и вто-г рого генератора случайных чисел, выходы которого подключены к вторым входам второго блока сравнения.

Недостатком данного устройства является аппаратурная сложность, обусловленная использованием реверсивного счетчика для получения выходной переменной в двоичном коде.

Цель изобретения - уменьшение аппаратурных затрат.

Поставленная цель достигается , тем, что вероятностное устройство для извлечения корня п-й степени (п 1, 2, 3, ..«.), содержащее первый счетчик, группа входов которого является входами устройства, первый блок сравнения, первая группа входов и выход которого соединен соответственно с группой выходов и счетным входом первого счетчика, первый

генератор случайных чисел, группа выходов которого соединена с второй группой входов первого блока сравнения, триггер, нулевой вход которо го является пусковым входом устройства, а единичный вход соединен с выходом старшего разряда первого счетчика, элемент И, первый вход которого соединен с выходом триггера, а выход соединен с управлякадими входами первого генератора случайных чисел и первого блока сравнения генератор тактовых импульсов, выход которого соединен С вторым входом элемента И, второй блок сравнения, второй генератор случайных чисел, ;Группа выхрдов которого соединена с первой ; группой входов второго блока сравнения, делитель частотТа, вход которого подключен к выходу элемента И, а выход соединен с управляющими входами второго блока сравнения и второго генератора случайных чисел, дополнительно содержит, второй счётчик и элемент НЕ, вход.которого соединен с выходом второго блока сравнения, а выход соединен со счетным входом второго счетчика, первая группа выходов второго счетчика соединена с второй группой входов второго блока сравнения, а вторая группа выходов является выходами устройства.

На чертеже представлена блоксхема предлагаемого устройства.

Схема содержит первый счетчик 1, первый блок 2 сравнения, первый генератор 3 случайных чисел, триггер 4 генератор 5тактовых импульсов/ элемент б И, делитель 7 частоты, второй счетчик 8, второй блок 9 сравнения, второй генератор 10 случайных чисбл элемент 11 НЕ.

Группа выходов первого счетчика 1 соединена с первой группой входов первого блока 2 сравнения, а выход старшего разряда соединен с единичным входом триггера 4, выход которого соединен с первым входом элемента бИ. Нулевой вход триггера 4 является пусковым входом устройства. Группа выходов первого генератора 3 случайных чисел соединена со второй группой входов первого блока 2 сравнения, выход которого соединен со счетным входом первбго счетчика 1. Выход генератора 5 тактовых импульсов соединен с вторым входом элемента б И, выход которого соединен с управляющими входами первого блока 2 сравнения, первого генератора 3 случайных чисел и входом делителя 7 частоты. Выход делителя 7 частоты соединен с управляющими входами второго блока 9 сравнения и второго генератора 10 случайных чисел. Группа выходов второго генератора 10 случайных чисел соединена с первой группой входрв второго блоха 9 срав нения, вторая группа входов и выход которого соединены соответствен но с первой группой выходов второго счетчика 8. входом элемента И НЕ, выход которою соединен со счетным входом второго счетчика 8, Работа устройства начинается с занесения кода А по входам устройства в первый счетчик 1 и подачи им пульса на пусковой вход устройства, в результате чего на вход элемента б и соединенный с нулевым выходом триггера 4 подается разрешающий . сигнал. Таким образом, импульсы син хронизации с частотой F поступают на управляющие входы первого генера тора 3 случайных чисел и первого блока 2 сравнения, а с частотой W - (после деления.частоты делителем частоты) - на управляющие входы вторых блока 9 сравнения и генератора 10 случайных чисел. Единичный сигнал на-выходе первого блока 2 сравнения появляется, если содержимое первого счетчика 1 не меньше значения кода на выходе первого генератора 3 случайных чисел в каждом такте управления (с часто той г), В процессе работы содержимое первого счетчика 1 нарастаетг ив некоторой момент времени счетчик переполняется. Импульсом перепол нения по единичному входу выключается триггер 4, формируя на своем выход е временной импульс, длительнос1;ь которого с равна . где. 1 - разрядность счетчика (оба счетчика, блоки сравнеишг и генераторы случайных чи. сел имеют одинаковую разрядность ). Покажем, что за это время . на выходе второго счетчика 8 формируется результат выполнения операции . Математическое ожидание содержимого второго счетчика 8 может быть определено как Mt м.,+ 1 -yt , где Мц. - математическое .ожидание содержимого счетчика в п-м тактеJ . бинарный символ на выходе второго блока 9 сравнения. Учитывая, что математическое ожидание М | ц | ., где 1 - разрядность счетчика, а также то, что управление вторым блоком 9 сравнения и вторым генератором 10 случайных чисел осуществляется с частотой F/n для момента времени ь получим I - - Подставив в это выражение соотношение для и из (1), окончательно получим. . nr- |Мл-«-е НЖ, Выражение (2) показывает, что. в предлож(еннсж устройстве, как и в устройстве-прототипе, выполняется операция извлечения корня степени . Предлагаемое устройствопроще, так как второй счетчик не является реверсивным. В последнем для обеспечения логики вычитания необходимо использовать логическую схему 2И-2И2И-ЗИЛИ. В базисе интегргшьных схем серии К155 такой элемент реализуется минимальио на одном логическом модуле. . - .. Таким образом, технико-экономический эффект предлагаемого устройства по сравнению с прототипом за- . ключается в сокращении аппаратурных Затрат (вдвое в базисе серий-к155).

ВЕРОЯТНОСТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КОРНЯ ft -И СТЕПЕНИ, содержащее первый счетчик, группа ВХОДОВ которого является входа14И устройства, первый блок сравнения, первая группа входов и выход которого соединены соответственно с груп пой ВЫХОДОВ и счетным входом первого счётчика, первый генератор слу чайных чисел, группа вьвсодов которо го соединена с второй группой входо первого блока сравнения, т иггер Нулевой ВХОД которого является ПУСКОВЫМ ВХОДОМ устройства, а единичный 8ХОД соединен с выходом старшего разряда первого счетчика, эле- мент И, первый ВХОД которого соединен с ВЫХОДОМ Триггера, а выход соединен с управляющими входами пер-, вого генератора случайных чисел и первого блока сравнения, генератор тактовых импульсов, ВЫХОД которого соединен с вторым входом элемента И, второй блок сравнения, второй генератор случайных чисел, группа выходов которого соединена с первой группойВХОДОВ второго блока сравнения, делитель частоты, вход которого подключен к ВЫХОДУ элемента И, а выход соединен с управлякядими входами второго блока сравнения и второго генератора случайных чисел, о т л иЧающее с я тем, что, с целью уменьшенияаппаратурных затрат, оно содержит второй счетчик и элемент НЕ, ВХОД которого соединён с выходом второго сравнения, а 9ыхрд соединен со счетным входом второго счетчика, первая группа выходов второго счетчика соединена с второй группой ВХОДОВ второго блока сравнения, а вторая группа выходов является выходами устройства.