ВСЕСОЮЗНАЯ Советский патент 1973 года по МПК G06F11/16 

1

Изобретение относится к области вычнслительной техники.

При вычислениях на ЭЦВМ и специализированных цифровых вычислительных устройствах имеет место один весьма существенный недостаток: накопление ошибок округления в процессе вычислений, приводящее иногда к существенному искажению конечного результата. Величина погрешности при этом является величиной случайной, зависящей от многих факторов, указать заранее на ее пределы в общем случае пе представляется возможным. Один из способов уменьщения влияния ошибок округления, нринятый сейчас в вычислительном машиностроении, состоит в увеличенин разрядной сетки.

Цель изобретения - исключение накопления ошибок округления, что позволяет уменьщить разрядность электронной цифровой вычислительной машины (ЭЦВМ) и, как следствие, значительно умельщить их объем и стоимость.

В основу онерации округления в существующих ЭЦВМ положено следующее общеизвестное правило: при округлении числа отбрасывается меньше половины единицы последнего сохраняемого разряда; если отброшенная часть больше половины единицы последнего сохраняемого разряда, то цифра этого разряда увеличивается на единицу. Указанное правило округления дает минимальную ошибку лишь в случае, когда величина отбрасываемой части распределена равномерно в интервале от нуля до единицы (переноса). На практике, однако, распределенне округляемой величины отличается от равномерного, вследствие чего принятое для современных ЭЦВМ правило округления приводит иногда к значительным методическим погрешностям. Так, если суммируется 1000 чисел, в которых после округления, например, числа 0,6 заменены единнцами, ощибка составит 400 единиц.

Цpeдлaгae oe устройство реализует приициниаль110 другой способ округления - статистический: последний сохраняемый разряд увеличивается на единицу с вероятностью, численно равной значению отбрасывания части. Так, для рассмотренного примера каждое отбрасываемое число заменяется единицей соответственно с вероятностью 0,6, после суммирования 1000 таких чисел по указанному правилу среднеарифметическое суммы будет равно 600±б, где б - ошибка статистического осреднения, которая будет тем меньщей по абсолютной велнчине, чем большее количество чисел суммируется с округлением. Так, для рассмотренного примера конечный результат будет нолучен с оип1бкой, не превышаюшей ±30 единиц, вместо 400 единиц

после стандартного округления. Легко показать, что при любом законе распределения округляемых чисел статистический метод округления, положенный в основу предлагаемого устройства, всегда будет иметь небольшую методическую погрешность, чем1. стандартные методы округления, вследствие чего предлагаемое устройство может быть применено в составе всех выпускаемых ЭЦВМ, суш,ёственно увеличивая точность проводимых на них вычислений. Кроме того, применение предлагаемого устройства в составе проектируемых ЭЦВМ позволит уменьшить разрядность выпускаемых машин до двоичных разрядов без снижения точности проводимых вычислений.

На чертеже показана функциональная схема предлагаемого устройства, где:

1-()-разрядный регистр арифметического устройства (АУ) ЭЦВМ, где п- разрядность чисел, принятая для данной ЭЦВМ (); 2 - схема сравнения двоичных чисел параллельного действия. Ца выходе схемы появляется импульс переноса, если отбрасываемое / г-разрядное число больше случайного числа, снимаемого с датчика 3;

3- датчик т-разрядных случайных двоичных чисел с равномерным распределением;

4- вентильная группа; 5 - дешифратор команды округления; 5 -сумматор; 7 -вентильная группа; 8 - регистр числа МОЗУ; 9 - вероятностный двоичный элемент, в состав которого входит схема 2 сравнения двоичных чисел и датчик 3 случайных двоичных чисел.

Работа предлагаемого устройства заключается в следующем.

После поступления команды округления (n-fт)-разрядного числа АУ до п двоичных разрядов, команда дешифруется в устройстВ- 5 и импульс с выхода дешифратора открывает вентильную группу 4 и одновременно возбуждает датчик 3 случайных чисел. Результат сравнения случайного числа с отбрасываемым остатком в АУ поступает в виде импульса переноса на разряд АУ. Вся операция округления выполняется в один тактовый момент времени.

Предлагаемое устройство может быть включено в состав любой выпускаемой ЭВМ.

Предмет изобретения

Устройство для исключения ошибок округления, содержащее регистры, дешифратор команды округления, сумматор и вентильную группу, отличающееся тем, что, с целью исключепия накопления ошибок округления, оно содержит вероятностный двоичный элемент, вход которого соединен через вентили с регистром, содержащим отбрасываемую часть округляемого числа, и с дешифратором команды округления, а выход - через сумматор с младшим разрядом регистра, содержащего сохраняемую часть округляемого числа.