Вероятностное множительное устройство Советский патент 1986 года по МПК G06F7/70 G06F7/52 G06F7/58 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь-™ зовано в вероятностных вычислительных устройствах при вычислении произведения двух чисел А и В (А, В 0,lJ) .

Целью изобретения является повышение точности вычисления за счет уменьшения дисперсии случайной яеличины на выходе устройства.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Вероятностное множительное устройство содержит генератор 1 случайных чисел, первый 2 и второй 3 блоки сравнения, первую группу 4 входов устройства, третий блок 5 сравнения блоков 6 элементов И, вторую группу 7 входов устройства, первьгй блок 8 элементов И, первый 9 и второй 10 элементы И, блок 11 элементов ИЛИ, группу 12 выходов устройства.

Первая группа 4 входов устройства соединена с первыми группами входов первого 2 и третьего 5 блоков сравнения и с группой информационных входов второго блока 6 элементов И. Вторая группа 7 входов устройства соединена с первой группой входов второго блока 3 сравнения, второй группой входов третьего блока 5 сравнения и с группой информационных входов первого блока 8 элементов И.

Группа выходов генератора I случайных чисел соединена с вторыми группами входов первого 2 и второго 3 блоков сравнения, выходы которых соединены соответственно с информационными входами первого 9 и второго 10 элементов И, Выход третьего блока 5 сравнения соединён с управляющим входом первого элемента И 9 и инверсным управляютщм входом второго элемента И 10, группы выходов которых соединены соответственно с первой и второй группами входов блока 1 1 эле- ментов ИЛИ. Группа выходов блока. I 1 элементов ИЛИ является группой 12 выходов устройства.

Устройство работает следующим: образом.

Цифровые коды сомножителей А и В (А, В ,lJ) подаются соответственно на первые группы входов блоков 2 и 3 сравнения, на вторые группы входов которых поступают случайные рав- номерно распределенные числа от генератора 1 случайных чисел. На выходах блоков 2 и 3 сравнения образуются

365012

тактированные случайные последова тельности двоичных символов с вероятностями появления единиц, соответственно равными А и В. Эти последова5 тельности поступают соответственно на информационные входы элементов И 9 и 10, на управляющие входы которых с выхода блока 5 сравнения подается сигнал, равный 1, если Ai В,

0 или О в противном случае. Таким образом, в случае, А S-В бинарная случайная последовательность с вероятностью появления единиц, равной А, поступает с вьпсода элемента И 9

5 на управляющий вход блока 8 элементов И, на группу информационных входов которого подается детермированное число - цифровой код второго сомножителя В.

0 На выходах блока 8 элементов И образуется тактированная последовательность многоразрядных случайных кодов z|, математическое ожидание которой равно

5 M,,(Zl) АВ.

В случае, если А В, на управляющий вход блока 8 элементов И подается сигнал запрета, а на управляющий вход блока 6 элементов И поступает с выхода элемента И 10 бинарная случайная последовательность с вероятностью появления единиц, равной В. На группу информационных входов блока 6 элементов И подается цифровой код

5 первого сомножителя А, и на выходах этого блока образуется случайная последовательность Z-, математическое .ожидание которой, аналогично случаю последовательности Z , равно

° Mj (Z f) АВ. . .

Таким образом, если А В, то на выходе J2 устройства через блок 1 1 элементов ИЛИ подается последователь-

5 ность случайных кодов ZJ, если В, то на выходы 12 устройства передается последовательность Z. , Математик ческое ожидание случайных величины на выходе устройства, следова-

0 тельно, равно

MjCZ;) АВ.

При этом MjCZ ) M,(Z-), что подтверждает факт реализации одной и той же математической операции в 55 предлагаемом и известном устройствах.

При этом точность выполнения операции умножения, оцениваемая величиной дисперсии случайной величины Z-,

0

в предлагаемом устройстве существенно вьппе по сравнению с известным

) - А).

Дисперсия случайной последователь кости многоразрядных кодов Z равна

D(z,) м (Z .) - ).

Среднее значение дисперсии (2) для всего множества возможных значений чисел А и В в интервале fO,l равно

где - разрядность цифровых кодов

А и В при Е 8, ) 0,0222.

35

Сравнение значений D, (Z; ) и D(.Z-) Jпоказывает, что точность предлагаемо- го устройства в среднем в D(Z,)/ УП, (Z;) « 2,5 раза выше, чем точность известного устройства, причем для многих фиксированных значений А и В (при А в) соотношение погрешностей может быть еще более выразительным. Например, если А 0,05, В 0,95, то в соотношении с (1) и (2) получаем

Ю - А) А(1 - В)

361.

s

0

5

0

5

0

Формула изобретения

Вероятностное множительное устройство, содержащее генератор случайных чисел, первый блок сравнения, первая и вторая группы входов которого соединены соответственно с группой входов первого сомножителя устройства и группой выходов генератора случайных чисел, первый блок элементов И, пер- рая группа входов которого является группой входов второго сомножителя, устройства, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности, в него введены второй блок элементов И, блок элементов ИЛИ, первый и второй элементы И, второй и третий блоки сравнения, первая группа входов второго блока сравнения подключена к группе выходов генератора случайных чисел, а вторая группа входов второго блока сравнения объединена с первой группой входов третьего блока сравнения и группой входов первого блока злементов И, группы выходов первого и второго блоков элементов И подключены соответственно к двум группам входов блока элементов ИЛИ, группа выходов которого является группой выходов произведения устройства, первая группа входов второго блока элементов И объединена с второй группой входов третьего и первой группой первого блоков сравнения, выход последнего из которых и выход второго блоков сравнения подключены к первым входам соответственно первого и второго элементов И, вторые входы которых объединены и подключены к выходу третьего блока сравнения, выходы злементов И подключены к вторым входам соответственно первого и второго блоков элементов И,

//