Устройство для выравнивания случайных потоков импульсов Советский патент 1985 года по МПК G06F7/58 

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к вычислительным устройствам, использующим принцип вероятностного представления информации, и может быть использовано при построении вероятностных элементов и входных преобразователей код-интенсивность (плотность вероятности), асинхронных стохастических вычис лительных и моделирующих машин.

Цель изобретения - повышение точности работы устройства.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для выравнивания 2N случайных потоков импульсов; на фиг. 2 - структурная схема блока усреднения двух случайных потоков импульсов; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства при выравнивании четырех потоков импульсов.

Устройство содержит 2N входных и 2N выходных шин, блоки усреднения In-INM двух случайных потоков импульсов, генератор 2 импульсов, элемент ИЛИ 3, элемент ЗАПРЕТ 4 и М-разрядный двоичный счетчик 5. При этом каждый блок усреднения содержит первый 6 и второй 7 элементы И, первый 8 и второй 9 элементы ЗАПРЕТ, первый 10 и второй 11 элементы ИЛИ.

Устройство работает следующим образом.

На входные шины устройства в общем случае поступает случайных потоков импульсов с различной интенсивностью К, 1,2N .

Генератор 2 вырабатывает регулярную последовательность импульсов с частотой fr, которые при отсутствии сигнала запрета (импульсов входных потоков) через элементЗАПРЕТ 4 поступают на счетный вход счетчика 5. При этом частота Г, импульсов генератора 2 на один порядок превышает наибольшую интенсивность выравниваемых 2N потоков

f - 1 Омакс fv. ,2N

Сигналы прямых выходов разрядных триггеров счетчика 5 являются управляющими для соответствующих групп блоков усреднения двух потоков импульсов.

В зависимости от значений («1, 0) сигнала на управляющем входе блок усреднения имеет два основных состояния.

При единичном сигнале «1 импульсы потока, поступающие на вход 1 блока 1 проходят через первый элемент И 6 и первый элемент ИЛИ 10 на выход 1 блока 1. Соответственно импульсы потока, поступающие на вход 2 блока 1 проходят через второй элемент И 7 и второй элемент ИЛИ 11 на выход 2 блока 1. При сигнале «О импульсы потока, поступающие на вход 1 блока 1, проходят через первый 8 элемент ЗАПРЕТ и второй элемент ИЛИ 11 на выход 2 блока 1. Соответственно и.мпульсы, поступающие на вход 2, проходят через второй 9 элемент ЗАПРЕТ и первый элемент ИЛИ 10 на выход I блока 1.

Таким образом, в состоянии «1« имеет место прямая связь входов и выходов блока 1, в состоянии «О - инверсная связь.

При выравнивании четырех потоков импульсов с интенсивностями A,i, А.2, Лз, А.4 (фиг. 3, а, б, в, г), поступающих на соответ ствующие входы, устройство работает следующим образом.

Оно содержит две группы М 2 по N 2 в каждой блоков 1 усреднения двух потоков импульсов. Счетчик 5 состоит из двух триггеров, один цикл работы устройства состоит из 2 4 тактов.

Допустим, что в начальный момент времени счетчик 5 находится в нулевом состояНИИ. В течение первого такта О- At () на управляющих входах блоков усреднения обеих групп присутствуют .нули (фиг. 3 д,к), следовательно, все блоки In, Ii2, l2i, 1-22 усреднения обеспечивают инверсную связь между собственными входами и выходами (фиг. 3 е, з, ж, и).

В течение первого такта О - At на первом выходе устройства действует поток с интенсивностью А.З, на втором - с интенсивностью Л2, на третьем - с интенсивностью /ч и ьа четвертом - с интенсивностью ч (фиг. 2, л, м, и, о).

Во время второго такта At-2At на управляющих входах блоков усреднения первой группы присутствует единичный сигнал, на управляющих входах блоков усреднения второй группы - нулевой сигнал. С учетом этого блоки In и lz усреднения обеспечивают прямую связь между собственными входами и выходами, а блоки Ii2 и 122 усреднения - инверсную связь.

В течение второго такта At-2At на первом выходе устройства действует поток импульсов с интенсивностью Kz, на втором - с интенсивностью Кз, на третьем - с интенсивностью Я-, на четвертом - с интенсивностью Л.|.

Аналогично можно определить распределение входных потоков по выходам устройства на третьем и четвертом тактах (фиг. 3 л, м, н,о). В дальнейшем работа устройства для выравнивания четырех потоков импульсов повторяется.

В табл. 1 приведе н порядок смены интенсивностей А,,, i 1.4 на четырех выходах устройства для одного цикла его работы.

При выравнивании восьми потоков устройство содержит три группы по четыре в каждой блоков усреднения двух потоков импульсов.

Счетчик 5 состоит из трех триггеров, и один цикл работы устройства состоит из 2 8 тактов.

В табл. 2 приведен орядок смены интенсивностей Л/, / 1,8 входных потоков на восьми выходах устройства для одного цикла его работы.

Из табл. 1 и 2 следует, что за один цикл работы на каждом выходе устройства действуют поочередно все входные потоки импульсов. Это свидетельствует о том, что средняя частота (интенсивность) выходных потоков определяется как среднее арифметическое интенсивностей входных потоков

....вых2М -%-- Х(2Ы;.

i ЛКроме того, в один и тот же момент времени и в течение одного такта на выходах устройства действуют различные потоки, что указывает на декорреляцию выПрограмма смены потоков А , i 1,4 по выходам устройства.

ходных потоков, имеющую важное значение при получении независимых друг от друга потоков импульсов без последействий.

Элемент ИЛИ 3 предназначен для объединения 2N входных потоков импульсов и подачи их на инверсный вход элемента ЗАПРЕТ 4 с целью отключения генератора 2 от счетчика 5. В результате смена состояний счетчика 5, а следовательно, и управляющих сигналов на управляющих входах блоков усреднения In- 1ял во время прохождения импульсов не происходит, что в конечном итоге, исключает случаи дробления, импульсов.

Таблица 1

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАВНИВАНИЯ СЛУЧАЙНЫХ ПОТОКОВ ИМПУЛЬСОВ, содержащее М групп по Л в каждой () блоков усреднения, каждый из которых содержит первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы И, выход первого элемента И соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход второго элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, вторые входы первых элементов И блоков усреднения первой группы являются первой группой информационных входов устройства, вторые входы вторых элементов И блоков усреднения первой группы являются второй группой информационных входов устройства, выходы первых элементов ИЛИ блоков усреднения т-й ( М-1) группы соединены с вторыми входами первых элементов И соответствующих блоков усреднения (т+1)-й группы, выходы первого элемента ИЛИ блоков усреднения М-й группы являются первой группой выходов случайных потоков импульсов устройства, выходы вторых элементов ИЛИ блоков усреднения М-й группы являются второй группой выходов случайных потоков импульсов устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены элемент ИЛИ, элемент ЗАПРЕТ, счетчик и генератор импульсов, а в каждый блок усреднения - первый и второй элементы ЗАПРЕТ, выход генератора импульсов соединен с прямым входом элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен со счетным входом счетчика, первая и вторая группы информационных входов устройства соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с инверсным входом элемента ЗАПРЕТ, а прямые входы первого и второго элементов ЗАПРЕТ блока усреднения соединены с вторыми входами первого и второго элементов И соответственно, i инверсные входы первого и второго элементов ЗАПРЕТ каждого блока усреднения сое(Л динены с первым входом элемента И и подключены соответственно к разрядным выходам счетчика, выходы первого и второго элементов ЗАПРЕТ соединены с вторыми входами второго и первого элементов ИЛИ соответственно, выход второго элемента ИЛИ п-го блока усреднения т-й группы соединен с вторым входом второго элемента И (П-+-2 ))-го блока усреднения 00 (т+ 1) -и группы, оо 0 , где R - остаток от деления, оо а при всех других значениях п - с вторым IC входом второго элемента И (п-2 )-го блока усреднения (т+ 1)-й группы.

Программа смены потоков Я; ,i O по выходам устройства.

Таблица 2

Pus. 2