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

iiZ

Изобретение относится к вычислиельной технике и может быть испольовано при nocTpoeHim сгохастическюс ычислительных устройств, а также редств обработки потоков информации (коррелометров, цифровьп : фильтров, лассификаторов., синтезаторов речи

и др,).

Цель изобрё гйНия -- упрощение устройства без снижения точности вычисления произведения использования в качестве носителя информации управляемого сл чайного двухзначного процесса с непрерьюньм временем,

В качестве носителя информации использован случайный даухзначный процесс с непрерывным; временем, коэффициент заполнения которого численно равен преобразуемому коду, представленному в виде двоич,ной правильной дроби.

В результате этого слолсные по устройству и громоздкие по обьему электронного оборудования генераторы равновероятных чисел и схемы сравнения многораз рядных чисел заменены более простыми генераторами случайных потоков импульсов с ограниченным последействием и линейными

преобразователями код - коэффициент заполнения случайного двухзначного процесса соответственно. Операция умножения вьтолняется на элементе И, а декодирование результата - с по- мощью дискретной следящей системы.

На фиг,1 представлена структурная схема вероятностного множительного устройства; на фиг„2 - структурная схема блока выравниззания интенсив- костей (двух) сл1 чайньтх .потоков им-; пульсов; на фиг, 3 ,- структурная схема равновероятностного двухполюсника; на фиг,4 - временные диаграммы, поясняющие работу множительного устройства.

Вероятностное множительное устройство содержит первый ) и второй 2 генераторы случайного потока импульсов, блок 3 выравнивания интен- сивностей случайных потоков импульсов, первый 4, второй 5 и третий 6 блоки статистического-кодированшг информации, первый 7 и второй 8 регистры, элемент И 9, генератор 10 импульсов, первый П К второй 12 элементы ЗАЛРЕТ с двукя информационными входами, реверсивный счетчик 13. Каждый блок статистическо

и / J

го кодирования информации содержит равновероятностный двухполюсник 14, c4eT4j-n 15, дешифратор 16, группу И 17 элементов, элемент ИЛИ 18.

5 При этом вь1ходы первого 1 и второго 2 генераторов соединены с входами блока 3 выравнивания, первый выход которого соединен с входом равновероятностного двухполюсника

10 14 первого блока 4 статистического кодирования информации, а второй - с объединенными входами равновероятностных двухполюсников второго 5 и третьего б блоков статистического

15 кодирования информации соответственно, выходы которых соединены с входами элемента И 9, выход которого соединен с объединенными первым ин- формационньпм входом первого 11 и уп20 равляющим входом второго 12 элементов ЗАПРЕТ, выходы которых соедине- , ны с сумирздащим и вычитающим входами реверсивного счетчика 13 соответственно, разрядные выходы которого яв.s ляются выходом устройства и соединены с соответствующими разрядными входами третьего 6 блока статистического кодирования информации, выход которого соединен с объединенным

30 управляющим входом первого и первым информационным входом второго элементов ЗАПРЕТ, вторые информационные входь) которых объединены между собой и подключены к выходу генератора 1 О .импульсов, Каждый блок статистического кодирования информации состоит из равновероятностного двухполюсника 14, выходы которого соединены со счетньм и установочным входами счетчика 5 соответственно,. соединенного с дешифратором 16, выходы которого через соответствующие элементы И группы i 7 соединены с входами элемента ИЛИ 18, выход которого является выходом блока статистического кодирования информации. Блок 3 вьфавнивания интенсивнос- тей (двух) случайных потоков импульсов (фиг.2) состоит из двух элементов ИЛИ 19 и 20 и двух равновероят ностных двухполюсников 14 и 14 и реализует следующий алгоритм преобразования входных потоков: разделение с помощью каждого равновероятностного двухполюсника 14 и.пи 14,

35

0

)S

55

каждого потока

А,

на два потока

с равными интенсивностями:

.1251

объединение с помощью элементов ИЛИ 19 и 20 (суммирование) новых пар

полупотоков

Вых

/1 /i

,Л, /,

/1.. - k

-Д

Д, ,

2

7 l i l г

Схема равновероятностного двухполюсника 14 содержит (фиг.З) генератор 21 импульсов, RS-триггер 22 элементы И 23 и запрета 24 и 25. Для исключения дробления импульсо выход генератора 21 на время действ импульсов отключается с помощью элемента запрета 24 от RS-триггера 22, работающего в счетном .

Вероятностное множительное устройство работает следующим образом.

С выходов генераторов 1 и 2 случайные потоки импульсов, имеющие в общем слз/чае разные интенсивности , , поступают на входы блока 3 где потоки Д и /( преобразуются в потоки с равными интенсивностями

Сх, ылГ 3 РУ шения их первоначальной взаимной независимости. Выравнивание интен9

сивностей случайных потоков импульсов необходимо для обеспечения работы блоков 4, 5 и 6 статистического кодирования информации в едином масштабе времени.

Рассмотрим работу отдельного бло ка статистического кодирования информации.

Равновероятностный двухполюсник 14 по импульсам запроса, пос гуПаю- щим на его вход (фиг,4а), формирует два независимых потока несовместных случайных событий (импульсов) (фиг.48,Ь), происходящих с вероятностями р q 0,5 в момент запроса.

Б соответствии с определением серий смежных успехов (неуспехов) длиной m(h) вероятность р(т)(q(h) события, заключающегося в том, что на первом втором выходе двухполюс- кика 14 появляется группа из m(h). импульсов подряд, определяется следующим образом:

р(т) q р (1/2), m 1,2,3,..

q(h) р q (1/2Г, h 1,2,3,

0734

Счетчик 15 подсчитывает импульсы первого потока (потока с первого выхода двухполюсника 14) на интервалах между смежными импульсами второго потока (потока с второго выхода двухполюсника 14)(фиг.4).

С учетом стационарности входного потока импульсов и соотношений (1) относительные продолжительности пребывания счетчика 15 в состояниях m 0,1,2,.., характеризуются симметричным р q 0,5 геометрическим распределением

15

Р (1/2) m 0,1,2,,.,

(2)

Состояния m 0,1,2.,,... счетчика 15 отображаются присутствием сигнала единичного уровня на соответствующем (т+1)-ом выходе дешифратора 16 (фиг.4,с( ,е ,:чс, , ) . В результате на выходах дешифратора 16 формируется h неперекрывающихся случайных двухзначных процессов с коэффициентами заполнения

.h. (1/2)

1-п 1

т 1,2,3..

(3)

где t , И rn средние длительность и частота следования импульсов случайного .двухзначного процесса на (m+I)-OM выходе дешифратора 16 соот- ветстве нно, зависящие от интенсивности / .

40 45

Q . 55

В соответствии с установленным в регистре 7 п-разрядным двоичным кодом 2 % ,1 открыты те элементы И группы 17, которые соответствуют разрядам регистра 7, содержащим единицы. Элемент ИЛИ 18 путем объединения .неперекрывающихся случайных двухзначных процессов с коэффициентами заполнения (3) формирует случайный двухзначный процесс Ч с коэффициентом заполнения

К,, X (фиг. X 101100).

Аналог ично на выходе элемента ИЛИ 18 второго 5 блока статистического кодирования формируется случайный двухзначньш процесс с коэ({)фи- циентом вьшолнения К Y - 2 , где Y - второй сомножитель (фиг.4к).

На выходе элемента И 9 с y ieTOM взаимной независимости входных процессов 1 , 7 формируется случайный двухзначньШ процесс I, (фиг,4л), коэффициент заполнения которого равен55/; (ч,S;1

А Р

1.

Р Р

--0 -

ГЗ

Декодирование случайного двухзначного процесса 1 в цифровой код осуществляется с помощью следящей дискретной системы, содержа- ш,ей реверсивный счечтик 13, выполняющий роль элемента сравнения, третий блок 6 статисткгческого кодирования информации, формирующий случайный двухзначный процесс с коэф 1зициентом заполнения, пропорциональный текущему состоянию реверсивного счетчика 13 (фиГоАм), первый 1I и второй 12 элементы запрета с двумя информационными входами, которые преобразуют с использованием 1-5мпульсов генератора 10 (фиг,4п) несовпадающие части процессов 7, (фиг,4ц) и / (фиг,4о) в унитарные (число-дагпульсные) коды положительных и отрицательных приращений состояния реверсивного счетчика 13 соответственно (фиг„4,с)

С учетом того5 что между вторым 5 и третьим 6 блоками 1:татистичвс- кого кодирования информации введена вза,имная положительная корреляционная связь (путем объединения их входов), а смена состояний реверсивного счетчика 13 происходит в мо- ментЫэ определяемые изчпульсами генератора 10, математич€ ская модель предлагаемого устройства идентична модели известного устройства

Формула изобретени

I

Вероятностное множительное устройство , содержащее первый и второй регистры, выходы разрядов которых соединены с разрядными входами соответственно первого и второго блоков статистического кодирования информации, выходы которы: соединены соответственно с первым и вторым

0

5

0

5

0

5

5

0

5

входами элемента И, генератор импульсов и реверсивный счетчик, разрядные выходы которого являются выходом устройства и подключены к разрядным входам третьего блока статистического кодирования, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит первый и второй генераторы случайного потока импульсов, блок выравнивания интенсивностей случайных потоков импульсов, первый и второй элементы запрета, а каждый блок статистического кодирования информации сос тоит из элемента ШШ, счетчика группы элементов И, дешифратора .и равновероятностного двухполюсника, первый и второй выходы которого соединены соответственно со счетным и установочным входами счетчика, выходы которого соединены соответственно с входами дешифратора, выходы которого подключены соответственно к первым входам элементов И группы, выходы которых соединены соответственно с входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом, а вторые входы элементов И группы являются разрядными входами блока статистического кодирования информации, вход равновероятностного двухполюсника первого блока статистического кодирования информации соединен с первым выходом блока выравнивания интенсивностей случайных потоков импульсов, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго генераторов случайного потока импульсов, а второй выход блока выравнивания случайных потоков импульсов соединен с входами равно- вероятностны,х двухполюсников второго и третьего блоков статистического кодирования информации, при этом выход элемента И соединен с первым информационным входом первого и управляющим входом второго элементов запрета, выходы которых подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, вход элемента ИЛИ третьего блока статистического кодирования информации подключен к первому информационному входу второго и управляющему входу первого элементов запрета, вторые информационные входы которых объединены и подключены к вы- .ходу генератора импульсов.

/5

16

-

L..

фиг.

-f If

I 7 I

фиг.З

Z JM

t

tи

4

у4.

2

H

L.

/7

JUli

.

Редактор Т. Митейко

Составитель Э.Сечина Техред О.Сопко

Заказ 4411/45Тираж 671Подписное

ВНИИГШ Государственного комитета СССР

пе делам изобретений и открытий N3035, Москва, Ж-35, Раушская наб„, д.4/5

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

ill

il

Корректор С.Черни

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении стохастических вычислительных устройств, а также средств обработки потоков информации (коррелометров, цифр овых фильтров, классификаторов, синтезаторов речи и др.). Целью изобретения является упрощение устройства без снижения точности вычисления произведения путем использ-ования в честве носителя информации управляемого случайного двухзначного процесса с непрерывным временем. Сущность изобретения основана на использовании в качестве носителя информации случайного двухзначного процесса с непрерывным временем, коэффициент заполнения которого численно равен преобразуемому коду, представленному в виде двоичной правильной дроби. Устройство содержит первый и второй генераторы случайного потока импульсов, блок выравнивания интен- сивностей случайных потоков импульсов, блоки статистического кодирования информации, регистры, элемент И, генаратор импульсов, элементы запрета, реверсивный счетчик, а каждый блок статистического кодирования информации содержит равновероятност- ньш двухполюсник, счетчик, дешифратор, группу элементов И, элемент РШИ. 4 шт. i (Л IND ел 00