Устройство для формирования гистограммы случайных чисел Советский патент 1991 года по МПК G06F17/18 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для анализа распределения случайных величин и процессов.

Цель изобретения - повышение точности, а также расширения функциональных возможностей за счет формирования гистограммы распределения условных вероятностей.

На фиг. 1 и 2 приведена схема устройства.

Устройство содержит первый счетчик 1, выходы старших разрядов которого соединены с первым информационным входом первого мультиплексора 2, блок 3 памяти, сумматор 4, второй и третий мультиплексоры 5 и 6, второй счетчик 7, генератор 8 тактовых импульсов, дешифратор 9, переключатель 10, схему 11 сравнения, регистр 12, цифровой индикатор 13, дополнительный блок 14 памяти, дополнительный регистр 15, шифратор 16, коммутатор 17,

первый, второй и третий триггеры 18, 19 и 20, ключ 21, дополнительный триггер 22, первый, второй, третий, четвертый, пятый и дополнительный элементы И 23...28, первый, второй и дополнительный элементы НЕ 29...31, первый и второй элементы ИЛИ 32, 33, выход первого из которых соединен с вторым входом третьего мультиплексоре 6, выход которого соединен с первым управляющим входом блока 34 элементов И.

Устройство содержит входы 35-38, выход 39, входы 40-43, зыход 44,

Второй управляющий вход блока 34 соединен с управпяющим входом третьего мультиплексора 6, с управляющим входом дополнительного регистра 15, входом записи второго счетчика 7 и инверсным выходом третьего триггера 20, прямой выход которого соединен с информационным входом ключа 21, с первым входом пятого элемента И 27 и вторым входом четвертого элемента И 26, инверсный РЫХОД которого соединен с

Ч

О

ю ы ю

входом записи первого счетчика 1, информационные входы которого соединены с информационным входом 35 устройства, смнхровход 36 которого соединен со счетным входом счетчика 1, с первым входом второго элемента И 24, с тактовым входом дополнительного регистра 15 и через первый элемент НЕ 29 - с тактовым входом первого триггера 18 и первым входом третьего элемента И 25. Инверсный выход по- следнего соединен с вторым входом первого элемента / 23, первый вход которого соединен с прямым выходом первого триггера 18, выход - с тактовым входом дополнительного триггера 22 и тактовым вхо- дом регистра 12, выход которого соединен с информационным входом цифрового индикатора 13 и информационным входом блока 3 памяти, выход которого соединен с первым входом сумматора 4, выход которо- го соединен с информационным входом регистра 12 и первым входом схемы 11 сравнения, второй вход которой соединен с входом 37 задания объема выборки, выход Равно - с вторым входом второго элемен- та ИЛИ 33 и вторым входом дополнительного элемента И 28.

Выход последнего соединен с входом сброса третьего триггера 20, вход запуска которого соединен с входами сброса реги- стра 12 и дополнительного триггера 22, с вторым входом второго элемента И 24, с первым входом четвертого элемента И 26, с управляющим входом первого мультиплексора 2 и инверсным выходом второго триг- гера 19, вход запуска которого соединен с входом 38 запуска устройства, информационный вход - с общей шиной, тактовый вход - с выходом 39 признака начала гистограммы устройства и выходом переноса первого счетчика 1, выходы младших разрядов которого соединены с младшими разрядами адресных входов блока 3 памяти и первым информационным входом второго мультиплексора 5.

Второй информационный вход мультиплексора соединен с входом 40 задания до- полнительного случайного процесса устройства, вход 41 задания режима которого соединен с управляющим входом второго мультиплексора 5, выход которого соединен с информационным входом дешифратора 9, выходы которого соединены с информационными входами переключателя 10, управляющие входы которого являются входами задания номера дискрета гистограммы устройства, выход соединен с пер- вым информационным входом третьего мультиплексора 6, с информационным входом первого триггера 18 и входом последовательной записи дополнительного регистра 15, выход которого соединен с входами первого элемента ИЛИ 32 и с разрядными входами шифратора 16, выход которого соединен с вторым информационным входом первого мультиплексора 2 и информационными входами коммутатора 17.

Управляющие входы коммутатора соединены с входами параллельной записи дополнительного регистра 15 и входами 42 задания номера выборки устройства, выход - с первым входом дополнительного элемента И 28. Вход 43 опроса устройства соединен с управляющим входом ключа 21, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И 25 и через зторой эле- 1ент НЕ 30 - с входом запуска первого триггера 18, входом стробирования цифрового индикатора 15 и входом сброса второго счетчика 7, счетный вход которого соединен с выходом генератора 8 тактовых импульсов, информационные входы разрядов, кроме нулевого, с общей шиной, выход - с информационным входом блока 34 элементов И, выход которого соединен с вторым входом сумматора 4.

Выход дополнительного блока 14 памяти соединен через дополнительный элемент НЕ 31 с входом нулевого разряда второго счетчика 7 и непосредственно с первым входом второго элемента ИЛИ 33, выход которого соединен с информационным входом дополнительного триггера 22, прямой выход которого соединен с информационным входом дополнительного блока 14 памяти, адресные входы которого соединены с выходом первого мультиплексора 2 и старшими разрядами блока 3 памяти, вход управления записью считыванием которого соединен с входом управления записькУсчи- тыванием дополнительного блока 14 памяти м с зыходом пятого элемента И 27, выходом 44 устройства является выход регистра 12.

Устройство работает следующим образом.

Подачей низкого уровня на вход 38 устройство переводится в исходное состояние, при этом счетчик t последовательно перебирает все адреса блоков 3 и 14, находящихся в режиме записи. Установка сигналом с инверсного выхода триггера 19 регистров 12 и 22 в нулевое состояние обеспечивает запись в блоки 3 и 14 нулевых значений кодов по всем адресам. После окончания низкого уровня на входе 38 сигнал с выхода переноса счетчика 1 переводит устройство в режим накопления информации, В этом режиме счетчик 1 устанавливается в режим Прозрачности (постоянной записи кода с информационных входов), при котором на

его выход проходит сигнал с входа 35, так что младшая группа адресов блока 3 соответствует коду сигнала с входа 35.

При подаче на вход 41 низкого уровня устройство накапливает гистограммы условных и безусловных вероятностей, характеризующих свойства случайного процесса на входе 35. Входной сигнал при этом проходит с выхода мультиплексора 5 на вход дешифратора 9, один из выходов которого выбирается переключателем 10, фиксируя одно из значений входного кода в качестве первого из условий для получения гистограмм условных вероятностей. В качестве второго условия принято количество тактов (дискретов), отделяющих первсе условие от анализируемого дискрета; регистр 15 и шифратор 16 преобразуют второе условие е номер гистограмма, причем нулю соответствует безусловная вероятность. Номер гистограммы с выхода шифратора 16 определяет старшую группу адресов блока 3 и адреса блока 14. Накопление информации происходит путем увеличения на единицу содержимого блока 3 по выбранному адресу.

Упомян/гая единица снимается с выхода элемента 31 через счетчик (р, режиме прозрачности), сумматор 4 у рзмстр 12 до тех пор, пока на выходе сумматора 4 код на сравняется с кодом на входе 37 в момент совпадения номера гистограммы с выхода шифратора 16 с выбранным входом 42 числом. В этом случае высокий уровень с выхода мультиплексора 17 разрешает сигналу с выхода схемы 11 через злемен г 28 сбросить триггер 20, завершая тем самым режим накопления информация. Если какая-нибудь из гистограмм накопилась до величины, определяемой сигналом со входа 37 раньше, чем у выбранной входом 42, то высокий уровень с выхода схемы 11 через элемент 33 и триггер 22 записывается в блок 14 так, что дальнейшее накопление этой гистограммы прекраа ается.

При подаче на вход 41 высокого уровня устройство накапливает информацию для гистограмм условных вероятностей, характеризующих связь ме.ду случайными процессами на входах 35 и 40 устройства. При этом на выходе мультиплексора 5 имеется сигнал с входа 40 и первое из условий соответствует выбранному переключателем 10 значению кода из входе 40.

По окончании режима накопления информации устройство переходит в режим ее выдачи. При этом счетчик 1 сигналом с выхода триггера 20 через элемент 26 переводится в режим счета тактовых импульсов с входа 36, т.е. перебирает адреса блока 3,

который находится в режиме считывания. Сигнал с его выхода, соответствующий номеру гистограммы, установленной входами 42, прошедший регистр 15(в режиме параллельной записи) и шифратор 16 в качестве старшей группы адресов блока 3 через сумматор 4 и регистр 12 циклически поступает на выход 44 устройства.

0 Начало выдачи гистограммы определяется фронтом сигнала на выходе 39. При этом сигнал с выхода дешифратора 9 через переключатель 10, выбирающий любое из значений сигнала на входе 35,и мультиплек5 соо 6 позволяет проходить через элемент 34 сигналу с -зыхода счетчика 7, который в это время находится е режима счета выходных импульсов генератора 8. Этотсигнял на сумматоре 4 складывается с кодом, поступага0 щмм из блока 3 в момент совпадения младшей группы адресов последнего и выбранного переключателем 10 значения. Таким образом на гистограмме формируется дышащая метка.

5 Для измерения точного значения гис- гогра мы в данный момент необходимо подать сигнал на вход 43, чем обеспечивается отключение ме- ки (обнулением счетчика 7) и включение цмфро его индикатора 13 сиг0 налом с выхода эль1- та 30, а та ..же прекращением е.и;ны иь формации в регистре 12 з сче Злскировки тактовых импульсов с выхода э :ег.1ента 29 элементам1 ч 18, 23 и 25. Дл; пог гроэния только гистограмм без5 условной вероятности устройства могут быть исключены элементы и блоки 2,5, 6,14, 15, IF-. 17, 22.26, 31, 3,40, 41, 42, в блоке 3 остается только младшая группа адресов, а устройство работает также, как в случае по0 строения гистограммы условной вероятности с нулевым номером.

-1 о р м у л а изобретения . Устройство для формирования гистограммы случайных чисел, содержащее блок

5 памя-.м. сумматор, первый счетчик, переключатель, первый триггер, ключ, первый элемент 14 и блок индикации, причем выход блоко, памяти соединен с первым входом сумматора, отличающееся тем, что. с целью повышения точности, в него введены

0 схемь сравнения, два триггера, два элемента l-iE. регистр, блок элементов И, четыре элемента И и дешифратор, вход которого соед-v ;с-н с алггсным входом блока памяти и пе л-о -ен к выходу первого счетчикэ, вы5 холд . :ифрагора соединен с информационны.- входом переключателя, управляющий вход которою является входом задания номера дискрета гистограммы устройства, а выхо/д подключен к первому управляющему входу блокг. элементов И и информационному входу первого триггера, прямой выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого подключен к тактовому входу регистра, выход которого соединен с информационными входами блока индикации и блока памяти, информационный вход первого счетчика является информационным входом устройства, а тактовый вход является синхррвходом устройства и соединен с первым входом второго элемента И и входом первого элемента НЕ, выход которого подключен к тактовому входу первого триггера и первому входу третьего элемента И, инверсный выход которого соединен с вторым входам первого элемента И, выход переноса первого счетчика является выходом признака начала гистограммы устройства и соединен с тактовым входом второго триггера, вход установки в единицу которого является вхо- дом запуска устройства, а инверсный выход соединен с входом сброса регистра с S-sxo- дом третьего триггера, вторым входом второго элемента И и первым входом четвертого элемента И, инверсный выход которого подключен к входу записи первого счетчика, прямой выход третьего триггера соединен с вторым входом четвертого элемента И, первым входом пятого элемента И и информационным входом ключа, управля- ющий вход которого является входом опроса устройства, а выход подключен к второму входу третьего элемента И и через второй элемент НЕ - к входу установки в единицу первого триггера, к тактовому входу блока индикации и входу сброса второго счетчика, счетный вход которого соеди- нен с выходом генератора тактовых импульсов, а информационный выход - с информационным входом блока элементов И. выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход которого подключен к информационному входу регистра и первому входу схемы сравнения, втор эй вход которой является входом задания объема выборки устройства, а выход Равно соединен с R-аходом третьего триггера, инверсный выход которого подключен к второму управляющему входу блока элементов VI и входу записи второго счетчика.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч з га щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет формирования гистограммы распределения условных вероятностей, в него введены три чульти- плексора, коммутатор, шифратор, два элемента ИЛИ и дополнительные элементы НЕ, регистр, триггер, блок памяти к элемент И, причем первые информационные входы

первого и второго мультиплексоров соединены с выходами соответственно старших и младших разрядов первого счетчика, второй информационный вход второго мультиплексора является входом задания дополнительного случайного процесса устройства, вход задания режима которого является управляющим входом второго мультиплексора, выход которого подключен к входу дешифратора, выход переключателя подключен к первому информационному входу третьего мультиплексора, второй информационный вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, входы которого соединены с разрядными входами дополнительного шифратора к подключены к выходу дополнительного регистра, вход последовательной записи информации которого подключен к выходу переключателя, а разрядные информационные входы соединены с управляющими входами коммутатора и являются разрядным входом задания номера выборки устройства, тактовый вход регистра соединен с синхровходом устройства, выход шифратора подключен к информационному входу коммутатора и второму информационному входу первого мультиплексора, выход которого соединен с дополнительными старшими разрядами адресного входа блока памяти и с адресным входом дополнительного блока памяти, вход управления записью/считыванием которого подключен к инверсному выходу пятого элемента И, а выход через дополнительный элемент НЕ соединен с нулевым разрядом второго счетчика и непосредственно подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с информационным входом дополнительного триггера, прямой выход которого подключен к информационному входу дополнительного блока памяти, выход второго триггера соединен с входом установки в ноль дополнительного триггера ы управляющим входов первого мультиплексора, инверсный выход третьего триггера подключен к входу записи дополнительного регистра и управляющему входу третьего мультиплексора, выход которого соединен с первым управляющим входом блока элементов И, выход коммутатора подключен к первому входу дополнительного элемента И, второй вход которого соеди- нэн с вторым входом второго элемента ИЛИ у с выходом Равно схемы сравнения, а вы/од подключен к R-входу третьего триггера.

Приоритет п. 2 исчислять от 30. 12. 88,

Изобретение относится к вычислитепь- ной технике и может быть использовано для анализа распределения случайных величин и процессов. Цель изобретения - повышение точности. Устройство содержит счетчики, мультиплексоры, блоки памяти, сумматор, генератор тактовых импульсов, дешифратор, переключатель, схему сравнения регистра, шифратор, триггер, коммутатор, ключ, элементы И, ИЛИ, НЕ. 1 з.п. ф-лы, 2 ил