Энтропиметр Советский патент 1977 года по МПК G06F17/18 

(54) ЭНТРОПИМЕТР Энтропиметр содержит селектор отсчета 1, блок управления 2, суммирующие счетчики 3 и 4, блоки элементов И 5-8, блок оперативной памяти 9, дешифратор 1 суммирующий счетчик 11, счетчик числа отсчетов 12, блок памяти 13, сумматор 14. Энтропиметр измеряет энтропию в соответствии с формулой. Hu)--i г.р,. р. . LH где Н(Х) - условная энтропия К - число уровней квантования (амплитудных интервалов) Р - вероятность попадания отсчета случайной последовательности в t- тый амплитудный интервал: Р- ; - вероятность попадания отсчето в -ый и L -тый амплитудный интервалы соответственно. В случае последовательности с независимыми отсчетами условная энтропия вычисленная по данной формуле совпадает с безусловной. Измерение условной энтропии основано на определении вероятностей р и Р по выборочному массиву исследуемой случайной последовательности. Вероятности формируются в блоке оперативной памяти 9, путем подсчета количества отсчетов, попавших в соответствующие ампдит5 дные интервалы. Блок оперативной памяти имеет К ячеек для формирования вероятносте Pi и К ячеек - для вероятностей Р J Первые К ячеек отведены для вероятносте Р . Адреса этих ячеек совпадают с номерами соответствующих амплитудных интервалов„Адреса ячеек определяются при помощи суммирующих счетчиков 3 и 4 т дещифратора 4 О, Адрес ячейки для Р определяется следующим образом. При помещении отсче та случайной последовательности в селекторе отсчетов блок управления 2 начинает вырабатывать тактовые импульсы. По каж дому L -тому импульсу отсчет анализируется на принадлежность 1 -тому амплитудному интервалу. Кроме того, к содержимому суммирующих счетчиков 3 и 4 прибавляется единица. При совпадении величины отсчета с соответствующим амплитудным интервалом в счетчике 3 формируется адрес ячейки для вероятности Рп и на выходе селектора отсчетов появляется сигнал, по которому блок управления 2 через блок элементов И 6 передает содержимое счетчика 3 на адресный вход блока оперативной памяти 9, а к содержимому ячейки с этим адресом на суммирующем счетчике 11 прибавляется единица. Адреса ячеек для хранения вероятностей , определяются по совокупности двух соседних отсчетов ячейки блока оперативной памяти 9 отведенные для хранения вероятностей Pj ; разбиты на К зон, по К ячеек в каждой зоне. Адрес конкретной ячейки определяется как сумма номера зоны и номера ячейки внутри зоны. Номер I -той зоны П определяется по первому отсчету из совокупности двух отсчетов и является функцией от номера амплитудного интервала, к которому принадлежит данный отсчет П k +К- а номер ячейки BHjTpH зоны П - по второму отсчету (равен номеру амплитудного материала, к которому принадг1еж.ит второй отсчет) . Для определения номера зоны содержимое суммируюшего счетчика 3, после того как определен адрес ячейки для ве роятности PI через дешифратор 10 и блок элементов И 5 пересылается в суммирующий счетчик 4„ Дещифратор 10 преобразует номер амплитудного интервала, к ко- TOpOK-iy относится первый отсчет, в номер зоны. При анализе следующего отсчета содержимое счетчиков 3 и 4 в каждом такте увеличивается на едитгицу, vi к KOHUJ анализа в счетчике 3 формируется адрес ячейки для fl , а в счетчике 4 - адрес для Pj,, По этим адресам, последовательно че- рез блоки элементов И 6 и 7 содержимое соответствующих ячеек блока оперативной памяти 9 увепичивается на единицу. Затем содержимое счетчика 3 через дещифратор 10 и блок элементов 5 переписываеахзя в счетчик 4, и данный отсчет является первым отсчетом. д.пя следую щей пары, т.е. определяет }1омер золы , Аналогичным образом, обрабатыва101х;я все отсчеты . Количество отсчетов А/ подсчитывается счетчиком 11. Чтобы избежать деления на А/ при определении вероятностей Р/ и Р-; число отсчетов выбирают равным целой степени основания системы счисления, в котором подсчитывается число отсчетов, попавших на соответствующий амллитудный интервал. Кром.е того, количество отсчетов должно удовлетворять требуемой точности измерения энтропии. При переполнении счетчика 11 открывается блок элементов И 8, и содержимое всех ячеек блока оперативной памяти 9 последовательно поступает на блок памяти 13 где хранятся значения -Piogf V являясь адресом для соответствующих зна чений 7J . Считанные значения г/ поступает на сумматор 14, где складываются с учетом знаков. В результате в сумматоре фиксируется значение Н (х) энтропии. Описанное устройство может измерять энтропию случайных последовательностей, что значительно расширяет сферу его применения. Формула изобретения Энтропиметр, содержащий сумматор, пе вый суммирующий счетчик, блок управления, выходы которого соединены с соответ ствующими входами селектора отсчетов, вход которого является входом устройства, трех блоков элементов И, счетчика чиспа отсчетов, и блок памяти, вход котор го через четвертый блок элементов И соединен с выходами счетчика числа отсчето и первого суммирующего счетчика, а выход - со входами сумматора, отличающийся тем, что. с целью рас- шения функциональных возможностей, в устройство введены дешифратор, блок оперативной памяти и второй и третий суммирующие счетчики, выходы которых через первый и второй блоки элементов И соответственно подключены к адресному входу блока оперативной памяти, выход второго суммирующего счетчика через дещифратор и третий блок элементов И соединен с одним из входов третьего суммирующего счетчика, другой вход третьего и вход второго суммлрующих счетчиков соединены с одним из входов блока управления, первый сум шрующ,ий счетчик включен между входом и выходом блока оперативной памяти, а выход блока селектора отсчетов соединен со входом блока управления. Источники информации, испопьзо.;ганные при экспертизе: 1.Солопченко Г, И,, Хрум-апо В. М. Элтропиметр. Кибернетика в т-:змо.ритепьнон технике. Материалы конференцп;. ЦНИИТЭН приборостроения, средств автоматизации и систем управления. Ал.. 1968. 2.Авторское свидетельсаъо .: 519718, кл. G Обр 15/36, 09.09,74.