Стохастический генератор функций Хаара Советский патент 1986 года по МПК G06F1/02 G06F7/58 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в аппаратуре сжатия информации при передаче данных, а также в Устройствах для спектрального анализа.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей генератора функций Хаара, заключающихся в реализации возможности генерирования слу- 10 для функции с номером ot 01001 порячайных функций Хаара.

На фиг. 1 представлена функциональная схема стохастического генератора функций Хаара; на фиг. 2 - функциональная схема блока управлеп ния.

Генератор содержит регистр 1 номера функции, регистр 2 аргумента,;- предназначенные для фор мирования и хранения кодов номера функции и аргу- 20 мента соответственно, счетчики 3 и 4, предназначенные для подсчета числа сдвигов регистров 1 и 2 соответственно, триггер 5, предназначенный для определения момента начала сдвига регистра 2, триггеры 6 и 7, предназначенные для вьщачи значений функций Хаара, элементы И 8 - 11, предназначенные для синхронизации прохождений сигналов в генераторе, сумматор 12 по модулю два, предназначенный для сложения по модулю два значений выходных разрядов регистров номера функции и регистра аргумента, тактодок , для функции с номером Ы 00011 , для функции с . Если оказывается, что для ) порядок , то Н(х)1 и вычисления 15 на этом заканчиваются. В противном случае вычисляется логическое значение 0 :.

О, ПРИ Р-- П

©X Vc raX,V.

,©

1Ч.Р - 1, -Ч+Р Ч

0 Х , ПРИ 0 Р и .

4П - Р

Если , то Н(х)0 и вычиспения заканчиваются. Бели , то дополнительно анализируется содержимое 25 (n-p-i-l)-ro разряда кода аргумента, при этом

Н(х) +1, если , 0;

Н(х) -1, если Х.р, 1. „Например, и длина кодов и порядок функции , так как , то вычисляется значение .px,,Voij3x2 0@OV1®1, поскольку0 0, анализируется третий разряд кода

30

вый вход 13, выходы генератора 14-17, 35 « следовательно.

блок 18 управления (режимом работы), предназначенный для управления режимами генерации детерминированных функций Хаара, стохастических функций Хаара со случайными номерами и сто-, хастических функций Хаара со случайными аргументами, генератор 19 случайных последовательностей импульсов, предназначенный для выдачи синхронизированных тактовыми импульсами случайных последовательностей импульсов в цепи обратных связей регистров номера функции и аргумента.

Блок 18 управления содержит входы 20 и 21 задания режима, элементы НЕ 22 и 23, предназначенные для вьщачи синхронизированных тактовыми импульсами случайных последовательностей в цепи обратных связей регистров

40

Н(х) -1.

Перед началом каждого цикла работы устройство приводится в исходное состояние: на регистре Г устанавливается код Номера функции, на регистре 2 - код аргумента, триггеры 5 и 6 устанавливаются в состояние О иа счетчиках 3 и 4 устанавливается пулевой код.

Генератор может работать в трех режимах.

Б пб .рвом режиме генератор вырабатывает дет;ерминированные функции Хаара. Для этого, на входы 20 и 21 подаются нулевые значения, которые за пирают элементы И 25 и 27 и открывают через элементы НЕ 22 и 23 эле- и менты И 24 и 26 для прохождения через них и элементы ИЛИ 28 и 29 сигналов с выходов регистров 1 и 2 на их

45

номера функции и аргумента соответст-55 входы, формируя, таким образом, цепь венно, элементы И 24 - 27 и элементы перезаписи значений номера функции и ИЛИ 28 и 29. Номер с функции Хаара аргумента в регистрах 1 и 2. На вход Н(х) представлен двоичным кодом о, 13 начинают поступать тактовые им-.

,

кодом X,, X

аргумент х - двоичным ,. . ,,х, где о/. , X {0, 1) ;

,2,.,.,п. По номеру функции определяется порядок р функции Хаара - номер разряда, в котором обнаружена первая единица при просмотре значений разрядов слева направо. Для функции Хаара с Н3 левым номером порядок ф ункции равен . Например,

док , для функции с номером Ы 00011 , для функции с . Если оказывается, что для ) порядок , то Н(х)1 и вычисления на этом заканчиваются. В противном случае вычисляется логическое значение 0 :.

О, ПРИ Р-- П

©X Vc raX,V.

,©

1Ч.Р - 1, -Ч+Р Ч

0 Х , ПРИ 0 Р и .

4П - Р

Если , то Н(х)0 и вычиспения заканчиваются. Бели , то дополнительно анализируется содержимое (n-p-i-l)-ro разряда кода аргумента, при этом

Н(х) +1, если , 0;

Н(х) -1, если Х.р, 1. „Например, и длина кодов и порядок функции , так как , то вычисляется значение .px,,Voij3x2 0@OV1®1, поскольку0 0, анализируется третий разряд кода

35 « следовательно.

40

Н(х) -1.

Перед началом каждого цикла работы устройство приводится в исходное состояние: на регистре Г устанавливается код Номера функции, на регистре 2 - код аргумента, триггеры 5 и 6 устанавливаются в состояние О иа счетчиках 3 и 4 устанавливается пулевой код.

Генератор может работать в трех режимах.

Б пб .рвом режиме генератор вырабатывает дет;ерминированные функции Хаара. Для этого, на входы 20 и 21 подаются нулевые значения, которые за пирают элементы И 25 и 27 и открывают через элементы НЕ 22 и 23 эле- и менты И 24 и 26 для прохождения через них и элементы ИЛИ 28 и 29 сигналов с выходов регистров 1 и 2 на их

45

31

пульсы. Каждый очередной импульс через элемент И 8, открытый сигналом с выхода счетчика 3, поступает на вход счетчика 3, на вход регистра 1 и сдвигает содержимое регистра на один разряд. При этом значение старшего разряда регистра 1 переписывает ся в освободившийся младший разряд по цепи перезаписи. Если циркулирую- щае по цепи перезаписи значения разрядов нулевые, то триггер 5 остается в положении О и элементы 9 и 10 остаются, закрытыми. Первая единица, появившаяся при очередном сдвиге содержимого регистра 1, переводит трлг гер 5 в единичное состояние и открываются элементы И 9 и 10. Терерь так товые импульсы начинают поступать на вход счетчика 4 и на вход регистра 2 вызывая циклический сдвиг содержимого регистра 2, синхронный со сдвигом содержимого регистра 1. Значение кал; дои очередной пары старших разрядов регистров 1 и 2 поступают на входы сумматора 12 по модулю два. Если на выходе сумматора появляется хотя бы один сигнал со значением- 1, он переводит триггер 6 из положения О в положение 1 и на выходе 14 генератора появляется сигнал Н(х)0. Счетчик 3 ведет подсчет числа сдвигов содержимого регистра 1, При завершении полного цикла сдвига на выходе счетчика 3 появляется сигнал, который закрывает элемент И 8 IF откры вает элемент И 11. Если триггер 6 остается в положении О, что означает Н(х)±0, то содержимое старшего регистра 2 переписывается в триггер 7 через элемент И 1, PI на выходах генератора устанавливается код вычисленного значения функции , приведенный в таблице.

Тактовые -импульсы, проходящие через элемент И 9, продолжают вызывать

331314

сдвиг содержимого регистра 2 и заполнят счетчик А, Окончание полного цикла сдвига содержимого регистра 2 вызывает появление на выходе счетчи- 5 ка 4 сигнала Стоп, который заканчивает данный цикл работы генератора. При этом на регистрах 1 и 2 сохраняются исходные коды номера функции и аргумента соответственно. Далее fO увеличивается на единицу содержимое регистра номера функции или аргумента и весь цикл вычисления одного значения функции Хаара повторяется.

Во-втором режиме генератор выра- 15 батывает функции Хаара случайной последовательности номеров. Для этого на управляющтнй вход 20 подается единичное значение, а на вход 21 нулевое значение. Высокий уровень с вхо- 20 да 20 открывает элемент И 25 для прохождения, управляемой тактовыми импульсами, случайной последовательности импульсов с выхода генератора 19 и записи их в регистр 1 номера функ- 25 ций в тактах его сдвига. Кроме этого, блокируется цепь обратной связи регистра 1 через элемент И 24. Низкий уровень с входа 21 через элемент НЕ 23 открывает цепь обратной связире- зд гистра 2 аргумента через элемент И 26. Работа стохастического генератора во втором режиме отличается от работы генератора в первом режиме тем, что в цикле сдвига регистра 1 вьщвигае- Naie значения младшего разряда только анализируются триггером 5, а в младший разряд при этом записываются случайные значения и после окончания полного цикла сдвига регистра 1 в нем формируется случайный код номера функции Хаара, которая генериру - ется в следующем цикле работы генератора.

В третьем режиме генератор выраба- 45 тывает функции Хаара случайной последовательности аргументов. Для этого на вход 20 подается нулевое значение, а на вход 21 единичное значение. Высокий уровень с входа 21 открывает 50 элемент И 27 для прохождения случайной последовательности импульсов с выхода генератора 19 и записи их в ре- rpjcTp 2 аргумента в тактах его сдвига. Кроме этого, блокируется цепь 5 обратной связи регистра 2 через зле- мент И 26. Низкий уровень с входа 20 через элемент НЕ 22 открывает цепь обратной связи регистра 1 номера

40

функций через элемент И 24. Работа стохастического генератора в третьем режиме отличается от работы генерато-- ра в первом режиме тем, что в цикле сдвига регистра 2 в младший разряд записываются случайные значения цнф-.. рового сигнала и после окончания полг:. ного цикла сдвига регистра 2 в нем формируется случайный код аргумента для следующего цикла вычисления очередного значения функции Хаара.

Формула изобретения

Стохастический генератор функций Хаара, содержащий регистр аргумента, регистр номера функции, первый и второй счетчики, первый,второй и TpSTini триггеры, сумматор по модулю два и элементы И, первые входы первого и .. второго элементов И объединены и являются тактовым входом генератора, а выходы первого и второго элементов И подключены соответственно к входу первого счетчика и управляющему входу регистра номера функции, к входу второго счетчика, и управляюп;ему входу регистра аргумента;, выход которого подключен к первому входу суммато ра по модулю два и первому входу третьего элемента И, выход которого соединен с входом первого триггера, а второй вход третьего элементаИ соединено первым выходом второго триггера, выход регистра номера функции подключе к второму входу сумматора по модулю два и к входу третьего триггера, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, вторьш входом второго элемента И, третий вход которого подключен к выходу второго счетчика, а выход первого счет-- чика соединен с вторым входом первого элемента И и третьим входом треть

его элемента И, второй вход .четвертого элемента И соедине) с выходом сумматора но модулю два, а выход подключен к входу второго триггера, выходы которого, а также выходы первого триггера образуют грунпу выходов генератора, о т л и ч а ю ш. и и с я т(5м, что, с целью рас11ь-1рення функциональных возможностей за счет обеспечения генерирования случайных функ- ЦИ.Й Хагяра, он содержит генератор случайных носледовгггельностей импульсов и блок управления, состоящий из первого и второго элементов ИЛИ, элементов И и первого и второго элементов НЕ, входы которых объединень; с первым входом соответ1;твенно первого и ВТОРОГО элементов И и подключены к соответствующему входу зада1Н1я б.лока управления, выходы элементов НЕ блока 5 правления по.дк.п:ючены соответственно к первым входам второго и третьего элементов И блока управления, выходы первого и третьего, второго и четвертого элементо.з И подключены Попарно к первому и второму входам Соответственно первого-и второго эле- меьгтов ИЛИ блок.а управления, выходы которых подключены соответственно к информационным входам регистра HoiMepa функций и регистра аргумента, выходы старших разрядов которых подключены Соответственно к вторым входам третьего и четвертого элементов И блока управления, тактовый вход генератора случайных .последовательностей импульсов оС)ьединен с вторь ми входами первого и второго элe :eнтoв И блока управления и подк.пючен к тактовому вхо- .цу генератора, а выход генератора С-:1уча.йиых последовательностей импульсов п(зд.к:):ю - ен к трет.ьим входам первого и второго элементов .И блока управления,,

Фиг,.1

Нзобретенле относится к автоматике н вь и-1слите,:ьной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей :ш счет reiiepHpoBa- ния случайных функций Хаара. Цель достигается ВЕ едрнием генератора случайных последовательиостей импульсов и блока управления, состоящего из логических элементов И, НЕ и ИЛИ. Стохастический генератор функций Хаара может быть использован в аппаратуре сжатия И1гформации ири передаче данных, а также в устройствах для спектрального aHajn-fsa. 2 ил. ю СХ)

Такт

От rcfJ-19

Риг.2