Вероятностное устройство для деления чисел Советский патент 1977 года по МПК G06F7/70 G06F7/52 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и мокет быть использовано в стохастических вычислительных устрог-ствах.

Известно вероятностное устройство для деления чисел, содержащее счетчики, регистры, блок управления, блок сравнения, элемент задерхски, логические элементы 1

Однако это устройство является сложным.

Наиболее близким по технической сути к изобретению является вероятностное устройство для деления чисел, содержащее первый блок сравнения,первая группа входов которого соединена с выходами регистра делимого соответственно, а выход - со входом первого счетчика, второй блок сравнения, первая группа входов которого соединена с выходами регистра делит-еляг соответственно 2.

Однако это устройство имеет низкую точность деления.

Целью изобретения является повышение точности деления.

Для этого в устройство введены генератор псевдослучайных чисел и второ счетчик, вход которого соединен с выходом второго блока сравнения, а выход - со входом Останов генератора псевдослучайных чисел, вход Пуск которого является входом устройства, а выходы соединены со вторыми группами входов первого и второпе блоков сравнения совтветственно.

Блок-схема устройства приведена на чертеже.

Устройство .содержит регистр 1 делимого, регистр 2 делителя, первый лок 3 сравнения, второй блок 4 сравнегшя, генератор 5 псевдослучайных чисел, первый счетчик 6, второй счетчик 7.

Выходы генератора 5 псевдослучайных чисел соединены с первой группой входов первого 3 и второго 4 блоков сравнения. Вторые группы В;:ОДОБ этих блоков подключены соответственно к выходам регистров делимого 1 и делителя 2, а выходы - ко входам первого 6 и второго 7 счетчиков, причем выход счетчика 7 соединен со входом Сстанов генератора псевдослучайных чисе Работа устройства начинается с под чи запускающего импульса по входу Пуск в схему генератора псевдослучайных чисел 5. По этому сигналу последовательность псевдослучайных чисел с генератора 5 поступает одновременно на входы первого 3 и го 4 блоков сравнения, на выходах ко торых в результате сравнения с кодами делимого А и делителя В образуются схпучайные последовательности двоичных символов с вероятностями появления единицы соответственно Р А и Р,-В. Эти последовательности поступают на входы первого 6 и второго 7 счетчиков, в которые в начальном состояннн занесены нули. В процессе работы содержимое счетчиков нарастает и в некоторый момент времени счет чик 7 переполняется. Импульс перепол нения, являющийся сигналом окончания операции, останавливает работу генератора 5 псевдослучайных чисел, прекращая тем самым подачу импульсов на входы счетчиков. Результат деления в разрядах первого счетчика 6 в двоичном коде в форме с фиксированной запятой (при фиксации запятой перед Г7-ым разрядом, где И - число разрядо двоичного счетчика 7). Результат деления может быть получен и в двоично-десятичном коде, если оба счетчика будут двоично-десятичными. Выполнение операции деления в пред ложенном устройстве основано на том, что математическое ожидание времени переполнения счетчика 7 М(т) равно N/R, где .емкость счетчика. Если количество единиц, накоплен ных счетчиком б за время Т, обозначи через т , то на основании теоремы о сумме случайного числа случайных величин получим М(т)Р/Л(Т). , т.е. математическоеожидание содержи мого первого счетчика будет пропорционально частному от деления А/В.Та ким образом устройством реализуется точная формула деления. Коэффициент пропорциональности N определяет положение запятой при считывании-резул тата. Пробная часть частного всегда будет определяться п младшими разрядами этого счетчика. Для предст ления целой части требуется дополнит ное количество разрядов йП ео§2(-|-)1 , зависящее от максимального значения частного. Дополнительное увеличение точности ( или е5ыстродействия) по сравнению с известными делительными устрой ствами достигается за счет применени в устройстве генератора псевдослучайных чисел с периодом последовательности М 2 -К N , где - число двоичных разрядов в кодах делимого и делителя. Для количественной оценки выигрыша получим выражения для дисперсии результата деления (содержимого .первого счетчика m ) при использовании в устройстве генератора случайных и псевдослучайных чисел. В первом случае на осврвании теоремы о дисперсии суммы случаййого чйс-ла случайных величин будем -.иметь D(m) В(Ц}М(Т) М(и,)В(Т) P,0-Pj) 4 n -t-p.i). .. где D(U,i M(U,) - дисперсия и математическое ожидание случайной последовательности на входе счетчика 6, DtT) - то ке для времени перепол нения счетчика 7. . При интегрировании периодических псевдослучайных последовательностей в моменты времени Т, кратные периоду М, Т-КМ, К 1,2..., в счетчиках 7 и б образуются соответственно числа ,N и K2p Nr , т.е. операдия деления выполняется точно..1ПрИ1 Т М погрешность деления будет определятьря лишь временем накопления недоста-ющего до И числа единиц N-Kp24 с учетом гипергеометрического характера распределения сод ержимого счетчика-7 при интегрировании периодической псевдослучайной последовательности. Во втором случае получаем (-2р/-) Принимая во внимание, чтоЦ(1- ifryK М , из формул (1) и (2) находим, что для достижения погрешности деления 4 2 в первом случае требуется разрядов счетчика 7, а во втором-п i,3e-2 разрядов. Очевидно, где быстродействие при этом увеличивается в J 2in/2n , раз, например, при (0,5% f . Такой же выигрыш в точности деления можно Получить, если число разрядов счетчика 7 взять равным 2.2 Формула изобретения Вероятностное устройство для деления чисел,содержащее первый блок сравнения, первая группа входов которого соединена с выходами регистра дели-, мого соответственно, а выхрд .- со входом первого счетчика, второй блок сравнения, первая группа входов которого соединена с выходами регистра делителя соответственно, отличающ е е с я тем, что, с целью повышения точности деления, в устройство введены генератор псевдослучайных чисел и второй счетчик, вход которого соединен с выходом второго блока сравнения, а выход-СО .входом Останов генератора псевдослучайных чисел, вход .Пуск которого является входом устройства, а выходы соединены со вторыми группами входов первого и второго блоков сравнения соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР 470826, б Об F 15716, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР 477425, 6 06 F 15/36, 1974.