Стохастическое устройство для возведения в целую степень Советский патент 1984 года по МПК G06F7/70 G06F7/552 

50-о7

«о.

Изобретение относится к области вычислительной техники и предназна чено для вычисления показательной функции вида х (h - целое положительное число,х О т 1) ..

Известно устройство для возведеНИН в целую степень, содержащее линейный преобразователь число-вероятность, регистр сдвига, логические элементы И ij .

Недостатком является большая мощ- Ю ность, потребляемая устройством от источников питания.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является стохастическое устройство для возведе- 15 ния в целую степень, содержащее логический элемент НЕ, п -разрядный регистр сдвига, тактовый вход которого соединен с тактовыми входами устройства и D-триггера, информацион-20 ный вход которого подключен к входу устройства, вход пит-ания - к выходу источника питания, а выход - к информационному входу регистра сдвига 2.

Недостатком этого устройства яв- 25 ляется также большая потребляемая . мощность от источника питания, вызванная постоянным подключением последнего, независимо от того, поступает 1 или О на информацион- о ный вход регистра сдвига.

Цель изобретения заключается в повышении экономичности за счет снижения потребляемой энергии.

Для достижения поставленной цели . 35 в стохастическое устройство для возведения в целую степень, содержащее D-триггер, тактовый вход которого объединен с тактовым входом регистра сдвига и является тактовым вхо- . 40 дом устройства, информационный вход D-триггера является информационным входом устройства, выход D-триггера соединен с ннформационньтм входом регистра сдвига, выход которого явля- д ется выходом устройства, а вход питания D-триггера является входом питания устройства,- введены ключ и од. новибратор, выход которого соединен с входом сброса регистра сдвига, а сп управляющий вход объединен с управляющим входом ключа и соединен с выходом D-триггера, вход питания ключа является входом питания устройства, а выход ключа соединен с входами питания одновибратора и регистра сдвига.

Благодаря включению в схему усТройства ключа и одновибратора и их межсоединению с другими блоками устройства обеспечивается снижение по- 60 требляемой энергии за счет отключения источника питания при поступлении серии нулей на вход устройства.

На чертеже представлена схема устройства.65

Схема содержитD -триггер 1, регистр 2 сдвига, ключ 3, одновибратор 4, тактовый вход 5 устройства, информационный вход 6 устройства, выход 7 устройства, вход 8 питания устройства.

Вход б устройства.соединен с информационным входом Т)-триггера 1, выход которого соединен с информационным входом (п-1)-разрядн9ГО регисра 2 сдвига, вход сброса которого соединен с выходом одновибратора 4, вход питания которого подключен к входу питания регистра 2 сдвига и к выходу ключа 3, управляющий вход которого соединен с выходомD-триггера 1 и с управляющим входом одновибратора 4, а вход питания - с выходом 8 питания устройства и с входом питания D-триггера 1,. тактовый вход которого соединен с тактовым входом 5 устройства и с тактовым входом регистра 2 сдвига, выход которого соединен с выходом 7 устройс. ва..

На вход б устройства подается случайная тактированная и некоррели,рованная последовательность бинарны символов ц ( 1 - номер такта) с вероятностью появления единицы p( - 1)х . Общая синхронизация работы блоковустройства осуществляется последовательностью тактовых импульсов, подаваемых на тактовый вход 5 устройства. При подаче последова- тельности tjj на вход п -разрядного регистра сдвига и логического элемента НЕ, выход Koioporo является входом сброса регистра, на выходе известного устройства образуется аналогичная случайная последовательность Zi с вероятностью появления единицы .

Устройство работает следунвдим образом.

По каждому тактовому импульсу на вход 6 устройства поступает символ yi : единица или нуль с вероятностями р(1)х и р(0)1-Х соответственно Если У) О, ToD-триггер 1 устанавли вается в О ,по управлянвдему входу запирается ключ 3 , и таким образом прекращается подача питания на элементы регистра 2 сдвига. Этим объясняется возможност| существенно экономии энергии, потребляемой устройством от источника питания. Чем длиннее серии нулей во входной последовательности, тем больше проявляется этот фактор.

Если Ij; 1, то осуществляется запись единицы в1)-триггер 1, после чего единицей с выхода этого триггера включается ключ 3, обеспечивая подачу питания на элементы регистра 2 сдвига и на одновибратор 4, который генерирует на своем выходе импульс, осуществляющий гашение (сброс) триггеров регистра, т.е. их предварительную установку в нулевое состояние. Следовательно, если iji4.i 1 то происходит перепись единицы в первый разряд регистра 2 сдвига и за несение единицы в D-триггер 1. При У + г единичном состоянии находятся I)-триггер .1 и два младгшх разряда регистра 2 сдвига. Перемещение единичной информации врегистре 2 сдвига П1)оисходит далее аналогично, если на входе -присутствует серия из единиц. Но устройство будет погашено всякий раз при поступлении на вход 6 нулевого символа. Единица на выходе регистра 2 сдви га () может, очевидно, появиться только в том случае, если количество единиц в серии входной последователь ности у не меньше, чем П , например при ij; г у, ij- ... или l)iM j; . ..Lji. + , l и т.д. Таким образом, реакция предлагаемого устройства на входную случайную последовательность у; полностью coBпадает с реакцией известного устройс ва, за базовый объект. Соответственн реализуемая устройством вычислительная функция (р(;) х) имеет тот же вид. Однако энергия, потребляемая устройством от источника питания, при этом меньше за счет периодического отключения питания регистра 2 сдвига при появлении серии нулей во. входной последовательности. В известном устройстве регистр сдвига включает tiD -триггеров, поэтому полная энергия, потребляемая им от источника питания, равна p «Pt+PrtEr(1) где РТ , РНЕ - энергии, потребляемые соответственноD-триггером и логическим элементом НЕ.. Так как включение ключа 3 в предлагаемом устройстве осуществляется с вероятностью P(,-iKx , то полная энергия, потребляемая устройством, составляет Р Pf +РКП + 1(-1) Pr+PiUj X , (2) где pKrt , Ров энергии, по ребляемые соответственно ключом и одновибратором. Рассмотрим отношениеоб« и усредним его по всем возможным значениям Х(). Тогда усредненное значение 06 найпем в виде - Г , 1 , «.jwdx -;::-:;;::---г:::-г- -ач («-ПРт Ров1х «РТ+РНЕ ;,м-ОРт + Ров С«-) Величина bt i 1, а абсолютное значение об определяется выбором конкретного схемотехнического базиса. Технико-экономический эффект предлагаемого устройства по сравнению с известным состоит в существенном (полтора и более раз) снижении энергии, потребляемой от источника питания. .

СТОХАСТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В ЦЕЛУЮ СТЕПЕНЬ, содержащее D- триггер, тактовый вход которого объединен с тактовым входом регистра сдвига и является тактовым входом устройства, информационный вход D-триггера является информационным входом устройства, выход D-триггера соединен с информационным входом регистра сдвига, выход которого является выходом устройства, а вход питания1Э-триггера является входом питания устройства, отличающееся тем, Что, с целью повышения экономичности путем снижения потребляемой энергии, в него введены ключ и одновибратор, выход которого соединен с входом сброса регистра сдвига, а управляющий рход объединен с управляющим входом ключа и соединен с выходом D-триггера, д вход питания ключа является входом питания устройства, а- выход ключа соединен с входами питания одновибратора и регистра сдвига.