Устройство определения локальных экстремумов функции Советский патент 1986 года по МПК G06F7/04 

« -12

Изобретение от юсится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для поиска экстремумов функций представленных в виде дискретных выборок.

Цель изобретения - повышение достоверности результата путем устранения фиксации экстремума в точках перегиба функции.

На чертеже представлена схема : предлагаемого устройства.

Устройство содержит буферные регистры следующего 1, , текущего 1 и предыдущего 1, значений функции, блоки 2, и 22 сравнения, блоки 3 и 3j, анализа, управляющий счетчик .4, счетчик 5 адреса экстремума, регистры 6 и 7 экстремума, а также элементы 8 и 9 задержки. Блок 2 сравнения, содержит элементы ИЛИ , элементы И 11(-11з и 12, элемент НЕ 13 и триггеры 14 -149- Блок 2, сравнения содержит элемент И , элменты ИЛИ-НЕ 16(-16, элемент ИЛИ 17 элемент НЕ 18 и триггеры 19(-19. Каждый блок 3 ; анализа (,2) содержит элементы И 20;-23 -, элементы ИЛИ 24j и 25; и триггер 26 .

Устройство имеет также информационный вход 27, тактовый вход 28, выходы 29 и 292 фиксации локального минимума и локального максимума. Устройство работает следующим образом.

Последовательность выборок функци поступает на информационный вход 27 устройства в последовательном коде старшими разрядами вперед и записывается в регистр 1( следующего зна- чения функции. Старший разряд хранящегося в регистре 1 , числа перезаг писывается при этом в регистр 1, а старший разряд числа, хранящегося в регистре Ig- в регистр l. Каждый поступающий разряд сопровождается сигналом на тактовом входе 28. Тот же сигнал увеличивает содержимое счетчика 4, емкость которого равна количеству разрядов поступающих чисел. Соответствующие разряды чисел поступают в блоки 2, и 2 сравнения. Блок 2 , выделяет минимальное из трех чисел,, хранящихся в регистрах Ц и записывает его в регистр 6, а блок 22 максимальное и записывает его в регистр 7.

Рассмотрим работу блока сравнения на примере вьщеления минимального из jrpex чисел. Если все очередные раз72

ряды чисел равны нулю, то на входах всех элементов И 11|-11 логический нуль и триггеры 14,-14, остаются в том же состоянии. Если все очередные разряды чисел равны единице, то на выходе элемента И 12 логическая единица, на выходе элемента НЕ 13 и на входах элементов И логический нуль и триггеры- 14, 14 .также

не изменяют своего состояния. Если часть разрядов - нулевые, а часть - единичные, в единичное состояние устанавливаются те из триггеров 14j , разряды чисел в соответствующих ре- гистрах 1 1 которых равны единице. В дальнейшем сигнал с прямого выхода данного триггера поступает на вход соответствующего элемента ИЛИ lOj, имитируя поступление максимального

числа. Таким образом, в нулевом состоянии остается триггер (или триггеры) 14;,, соответствующий минимальному (или в случае равенства чисел минимальным) из чисел в регистрах 1J .

После того, как следующее число полностью будет записано в регистре : 1I, счетчик 4 выдает сигнал переполнения, которьш увеличивй ет на едини- цу содержимое счетчика 5 адреса и

поступает на входы элементов И 23 и 23 блоков 3 и 3 анализа.

:5

Рассмотрим работу блоков анализа на примере вьщеления локального минимума блоком 3,j . Если триггеры I4g установлены в состояние 101 (т.е.

след

а

Тек

i а

ред

) , на входе элемен та И 23( появляется импульс, который поступает на выход 29, устройства.

0

Это значит, что по адресу, хранящемуся в счетчике 5, устройство зафиксировало минимум со значением, хранящимся в регистре 6. Если а..

5 -П1 еА значение а а может быть локальньм минимумом либо точкой перегиба в зависимости от дальнейшего поведения функции. Эта ситуация фик- сируется элементом И 20, импульс на выходе которого переводит триггер 26| в единичное состояние. Если - в дальнейшем значение функции будет нарастать (т.е. некоторое а c/sei Х триггеры устанавливаются в состояние 100. Это состояние фикси5 руется элементом И 22, при этом

триггер 26|переводится в нулевое состояние, а на выходе 29, формируется сигнал локального минимума.

0

а.

Если после ситуации, когда 3.,. а „ , значение функции бу- (т.е.

тек

дет-уменьшаться (.т.е. некоторое а fa.( ), триггеры , устанавливаются в состояние 011. Это соответствует ситуации перегиба функции, при этом сигнал формируется на выход элемента И 21j, что приводит к установке триггера 26 j в нулевое состояние.

Вьщеление локального максимума производится блоком/ 2

сравнения

и блоком 3 анализа аналогично. При этом сигнал о наличии локального максимума формируется на выходе 29 устройства, адрес локального ма,ксиму ма содержит в счетчике 5 адреса, а значение локального максимума - в .регистре 7.

Импульс переполнения с выхода счетчика 4, задержанный элементом 9 задержки на величину, достаточную для окончания анализа в блоках

3 , и .2., устанавливает триггеры

в нулевое состояние

14.

, -19,,

14,начинается анализ следующего значения выборки функции.

Формула изобретения

Устройство для определения локальных экстремумов функции, содержащее буферные регистры последующего, текущего и предьщущего значений функции, первый и второй блоки сравнения, первый регистр экстремума, счетчик адреса экстремума и управляющий счетчик причем информационный вход устройства соединен с информационным входом бу- ферного регистра последующего значения функции, выход которого соеди нен с первым входом первого блока сравнения и с информационным входом буферного регистра текущего значения функции, выход которого соединен с вторым входом первого блока сравнения, первым входом второго блока сравнения и с информационным входом буферного регистра предьщущего значения функции, выход которого соединен с . вторым входом второго блока сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения.достоверности результата путем устранения фиксации экстремума в точках перегиба функции, в него введены второй регистр экстремума, первьш и второй элементы задержки, первый и второй б.локи анализа, причем регистры экстремума и

е

-

,

10

20

25

12412274

буферные регистры выполнены сдвигающими, первый блок сравнения содержит первый, второй и третий элементы ИЛИ, первьш, второй, третий и четвертый элементы И, первьш, второй и третий триггеры, элемент НЕ, второй блок сравнения содержит первый, второй и третий элементы И, первый, второй и третий элементы ИЛИ-НЕ, первый, второй и третий триггеры, элемент ИЛИ и элемент НЕ, каждый блок анализа содержит первый, второй, третий и четвертый элементы И, первый и второй элементы ИЛИ и триггер, причем так- 5 товый вход устройства соединен со счетным входом управляющего счетчика, со сдвигающими входами первого и второго регистров экстремумов и через первый элемент задержки со сдвигающими входами буферных регистров последующего, текущего и предыдущего значений функции, выход буферного регистра последующего значения функции соединен с первым входом первого элемента И второго блока-сравнения, первые входы второго и третьего элементов И второго блока сравнения являются соответственно первым и вторым входами второго блока сравнения, первые входы первого и второго элементов ИЛИ первого блока сравнения являются соответственно первым и вторым входами первого блока сравнения, выход буферного регистра предыдущего значения функции соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ первого блока сравнения, выходы первого, второго и третьего элемента ИЛИ первого блока сравнения соединены соответственно с первым, вторым И третьим входами первого элемента И того же блока сравнения, а также с первыми входами соответственно второго, третьего и четвертого элементов И того же блока сравнения, выходы которых соединены с входами установки в единичное состояние соответственно первого, второго, третьего триггеров того же блока сравнения, прямые выходы которых соединены с вторыми входами соответственно первого, второго и третьего элементов ИЛИ того же блока сравнения, выход первого эле- ,мента И первого блока сравнения сое- динен с информационным входом первого 55 регистра экстремума и через элемент illE с вторыми входами второго, третьего

и четвертого элементов И того же блока сравнения, выходы первого, вто30

35

40

45

50

рого и третьего элементов И второго блока сравнения соединения соответственно .с первым, вторым и третьим входами элемента ИЛИ того же блока сравнения, а также с первьми вхол;ами 1 соответственно первого, второго и третьего элементов ИЛИ-НЕ того же блока сравнения, выходы которых соединены.,с входами установки в единич- ное состояние соответственно первого второго и третьего триггеров того же блока сравнения, инверсные выходы которых соединены с вторыми входами соответственно первого, второго и третьего элементов И того же блока сравнения, выход элемента ИЖ второго блока сравнения соединен с информационным входом второго регистра экстремума и через элемент НЕ с вто- рыми входами первого, второго и третьего элементов ИЛИ-НЕ того же блока сравнения, выход переполнения управляющего счетчика соединен с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого элементов И первого и второго блоков анализа и .через второй элемент задержки с входами установки в нулевое состояние первого, второго и третьего триггеров первого и второго блоков сравнения, прямой выход первого триггера i-ro блока сравнения, где i 1,2, соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И i-ro блока анализа, инверсный выход первого триггера i-r блока сравнения соединен с вторыми входами первого и второго элементов И i-ro блока анализа, прямой выход второго триггера i-ro блока сравнени

j 0 s 0 5 о ..

1)

5

соединен с,третьим-входом второго элемента И i-ro блока анализа, инверсный выход второго триггера i-ro блока сравнения соединен с третьими входами первого, третьего и четвертого элементов И i-ro блока ана;шза, прямой выход третьего триггера i-ro блока сравнения соединен с четвертым входом первого, второго и четвертого элементов И i-ro блока анализа, инверсный выход третьего триггера i-ro -блока- сравнения соединен с четвертым входом третьего элемента И i-ro блока анализа, выход первого элемента И i-ro блока анализа соединен с входом установки в единичное состояние триггера того же блока анализа, прямой выход этого триггера соединен с пятыми входами второго и третьего элементов И того же блока анализа, выход второго элемента И i-ro блока анализа соединен с первым входом первого элемента ИЛИ того же блока анализа, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом установки в нулевое состояние триггера того же блока анализа, выход третьего элемента И i-ro блока анализа соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и с первым вхо- дом второго элемента ИЛИ того же блока анализа, выход четвертого элемента И i-ro блока анализа соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ того же. блока анализа, выходы вторых элементов ИЛИ первого и второго блоков анализа являются выходами фикса- 1даи локального минимума и локального максимума устройства.

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной.техники и предназначено для поиска локальных экстремумов функций (ЛЭФ), представленных в виде дискретных выборок. Цель изобретения - повышение достоверности результата путем устранения фиксации ЛЭФ в точках перегиба . функции. С этой целью в устройство введены два блока анализа (БА), каждый из которых выделяет свой тип ЛЭФ. Каждый БА может выделить по трем соседним выборкам значения функции (ВЗФ) , одновременно хра нящиеся в регистрах предьщущего, текущего и следующего ВЗФ, текущее экстремальное значение. Если две какие-либо соседние ВЗФ равны, в БА запоминается эта ситуация (путём установки в единичное состояние триггера) на предмет дальнейшего анализа, являются ли эти ВЗФ точкой перегиба функции или точкой ЛЭФ. 1 ил. (Л 1C ю 1C

Редактор А.ОгарСоставитель В.Горохов

Техред Н. Бонка Го Корректор Т.Колб

Заказ 3489/43Тираж 671 Подписное

ВНИЙПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород,ул.Проектная,4