Функциональный преобразователь квадратичной формы Советский патент 1985 года по МПК G06F17/10 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для определения функциональных зависимостей типа квадратичных форм. Известен функциональный преобразователь, в состав которого входят (блоки памяти, арифметическое устройство l 1, К недостаткам Данного-устройства относится то, что оно обладает низки быстродействием, поскольку для нахож дения квадратичной формы требует порядка L операций умножения ((2L+1)2 размер матрицы). Наиболее близким к изобретению по технической сущности является функциональный преобразователь, позволяющий непосредственно вьмислять квадратичную форму и содержащий для этой цепи (2L-i-t) последовательно соединенных регистров, выходы которых подключены к входам коммутатора, выход которого соединен с первым входом умножителя, выход которого подключен к входу накапливающего , сумматора, выход которого является выходом преобразователя, второй вход умножителя подключен к выходу блока постоянной памяти 2J . Недостатком известного преобразователя тайже является низкое быстродействие, так как он осуществляет непосредственное вычисление квадратичной формы без учета специфических особенностей симметричной сдвиговой матрицы. Цель изобретения - повьппение быст родействия . Поставленная, цель достигается тем, что в функциональньй преобразователь, содержащий {2L+1) регистров, где (2L+t) - размер ность квадратичной формы, два умножителя и сум матор, причем выход j-ro регистра (J 1,2,...,2L) подключен к информа ционному входу (j+1)-ro регистра, а информационный вход первого регистра соединен с входом данных преобразователя, введены с (2L+2)-ro по (41.-«-2)-й регистры, с второго по 2L сумматоры, с третьего по (4Ъ+2)-й умножители, причем первый вход t -го умножителя ( 1,2,...,2L+1) соедине с информационным входом первого регистра, выход 1-го регистра соединен с первым входом Ci-f2L--1)-ro умножителя, выход которого подключен к 1-му входу первого сумматора, выход которого является выходом преобразователя, второй вход (j+2L-H)-ro. умно- жителя объединен с первым выходом Л-го сумматора (К j+1) и подключен к выходу (j+2L+1)-ro регистра, информационный вход которого соединен с выходом (j+1)-ro сумматора, второй вход которого, соединен с выходом .(j+1)-ro умножителя, второй вход i-ro умножителя является входом задания i-ro коэффициента преобразователя,информационньй вход (2L+2)-ro регистра соединен с выходом первого умножителя, тактовые входы с первого по (4Ь+2)-й регистры объединены и являются тактовым входом преобразователя. .На чертеже П14едставлена блок-схема предлагаемого преобразователя. Преобразователь содержит регистры .i зт ножители 24-2,,, ., , суммаЧ 2Ц+1 . торы Зд-З , регистры жители 5jt-52 4. , сумматор 6. Работа устройства может быть обоснована следующими математическими положениями. Дня симметричной матрицы квадратичная форма может быть вычислена как L ь х„Е n.iYi где XL ,ХА - отсчеты входной последовательности;РЫ, при П«1Г, Лру„г,,при nt m рту,- заданная матрица, 2L+1 - длина выборки (окно). Обозначим . (t) Тогда (t,). (2) Обозначим через С-(т) значение G(m) при i-oM положении окна, .а через Gji(m) при (i+О-ом, сдвинутом на один отсчет. Используя (1) можно записать, что - . ImHrni Учитьтая, что матрица|)„ сдвиговая, r-e.fm,, ,,K,ntK получим длятч1 G;(rtiM). (3 G,vAmM: з (2) следует, что при Q;.Aibpi.i, ri. . () Таким образом, соотношения (2), (3) и (4) позволяют рекуррентно вы3числять квадратичную форму в скользящем окне при симметричной сдвиговой матрице. Устройство работает следующим образом. . В регистрах хранятся отсчеты входной выборки . мент поступления нового отсчета про исходит сдви& из одного регистра в другой на один отсчет, а новый отсчет записывается в регистр 1:|. Это же отсчет поступает на входы всех умножителей 24-221,, на другие вход которых поступают соответствующие значения коэффициентов , Этот ре зультат складывается в соответствую щих сумматорах с предеадущими значениями весовых коэффициентов G(m) полученных в предшествующем такте вычислений и хранящихся в соответ4, ., ичем ствующих регистрах результат умножения нового входного отсчетд на nepBi коэффициент посту пает непосредственно в 1регистр 4. Результат сумми1 ования nocTynaieT в соответствующие регистры .t где. хранятся новые весовые коэффи0 4 циенты для данного шага вычислений, необходимые для образования результата. Вновь полученные таким образом весовые коэффициенты, храняп иеся в регистрах.. , поступают на входы соответствую ix умножителей ,+ другие входы которых поступают входные отсчеты, записанные в регистры ,f. Результат получается на выходе (2L+1)-входового сумматора 6, на . которого поступают результаты умножения с выходов соответствующих умножителей 5. .. Таким, образом, предлагаемый функЩ1ональ(1ый преобразователь имеет значительно более высокое быстродействие по сравнению с известным устройством и базовым объектом, в качестве которого выбрана ЭВМ ЕС-1033. Выигрьвв по быстродействию при функциональном преобразовании типа квадратичных форм с симметричной сдвиговой матрицей будет равен L, что в практических п1 нменениях составляет 10-100 раз. t

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КВАДРАТИЧНОЙ ФОРМЫ, содержащий () регистров, где