Устройство для возведения в степень Советский патент 1978 года по МПК G06F7/38 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для возведения в степень, в стохастических вычислите;1ьных машинах.

Известно устройство 1, содержащее входной блок, генератор равномерно распределенных случайных чисел, реверсивный счетчик и схему сравнения. Однако специфика стохастической формы представления информации 1 и 1 не позволяет illчюльзовать его для возведения в отрицательпую степень, так как при 1

Z -4- должно быть больше единицы.

Наиболее близким технически.м решением к предлагаемому является устройство для возведения в степень 2, содержащее преобразователь код-вероятность, первый вход которого является первым входом устройства, второй вход - подключен к входу «такт устройства и через счетчик числа испытаний соединен с управляющим входом блока элементов И, выход которого является выходом устройства, а информационные входы подключены к выходам сумматора, регистр сдвига, выходы которого подключены к ин({)ормационным входам элементов И цепочки последовательно соединенных элементов И, вход «сдвиг регистра cvu.-:;a соединен с управляющим входом первою j-омента И цепочкп.

Устройство ВОЗВОДИ

функцию J X

i;) нкцмю Z -L-

только Х и не вычисл и

Х-.

Целью изобретени;яплмстся ооеспечеB()..i5i в отрицательние возможности ную степень. С ь ;;ел1)с) устройство содержит перек,1Ючл оль. элемент НЕ, ключ

и элементы «запрс, выходы которых соединены с входами переключателя, выходы которого подключе п | соответственно к в.ходам сумматора. .(iH и инверсный входы каждого элемента «.запрет подключены соответственно к вхо;; и выходу соответствующего элемента И цепочки последовательно соединенных элементов И, причем прямой вход первого элемента «запрет соедииеп с входом «сдвиг регистра сдвига и с выходом ключа, первый вход которого соединен

с выходом э. НЕ, вход которого подключен к вы.чоду г.рсобразователя код-вероятность j iili;po i ;.)..л ключа, выход последнего элемента 11 цлючки последовате,1ьно соединенных элементов И соединен с управляющим входом переключателя.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит последовательно включенные преобразователь 1 код-вероятность, счетчик 2 числа испытаний, блок 3 элементов И, информационные входы которого подключены к выходам сум.матора 4, регистр 5 сдвига, выходы которого подключены ко вторым входам последовательно включенных (двухвходовых) элементов И 6, причем вход «сдвиг регистра сдвига 5 подключен к первому входу первого из элементов И 6, кроме того устройство содержит переключатель 7, выходы которого подключены ко входам сумматора 4, а входы - к выходам элементов «запрет 8, прямой и инверсный (блокируюпдий) входы которых подключены к входу и выходу соответствующего элемента И 6, причем прямой вход первого элемента «запрет 8 подключен к выходу ключа 9, вход которого через элемент НЕ 10 подключен к выходу преобразователя код-вероятность I.

Функционирование устройства определяет положение переключателя 7 и ключа 9.

В режи.ме вычисления функции вида Z X исходное положение - нулевое состояние элементов памяти счетчика 2, сумматора 4 и регистра 5. Ключи - в положении «а.

Нри подаче на вход устройства исходного операнда X и тактовых импульсов преобразователь 1 кодирует величину X вероятностным кодом Р(Х). Сигналы, формируемые на выходе преобразователя 1, поступают на вход цепочки элементов И 6 и вход «сдвиг регистра сдвига 5. Мгновенные значения вероятностного кода (О или 1) последовательно (с продвижением информации по регистру) перемножаются на элементах И 6. Причем на выходе первого элемента И 6 1)ормируется код (Х), на выходе второго элемента И 6 - код Р (Х) и т.д. Одновременно на вход счетчика 2 поступают тактовые импульсы. При переполнении счетчика 2, емкость которого определяет выбранное число испытаний, на управляющий вход блока элементов И 3 поступает сигнал, который считывает информацию с выходов сумматора 4. Этот режим работы аналогичен прототипу.

В режиме возведения в степень исходное состояние - нулевое положение элементов памяти счетчика 2, регистра 5, а в сумматор занесено число О...01,0... (одна целая). Ключи - в положении «в. При этом функционирование устройства основано на реализации зависимости

р(т) (x), (i)

где Р (X) 1 - Р (X) реализуется с помощью элемента НЕ (инвертора) 10 и блокирующих входов элементов «запрет 8. При ограничении ряда (1) т-1-членами возникает методическая погреп:ность

Л 2ДР(Х)

JНулевой член ряда (1) равен «1 и поэтому исходное состояние сумматора 4 тоже равно «1.

Учитывая, что при возведении в стецень с помощью регистра сдвига Р .(X) и (X) оказываются совместными, так как мгновен0 ное значение Р (Х) 1, тогда и только тогда, когда P(X.). l/j,o,i,i-: , , можно упростить режим работы сумматора, накапливающего сумму вида (1). Так как при выбранном числе членов ряда может, например, возникнуть ситуация, когда за один такт необходимо, просуммировать 0,1 или 2 импульса. Причем один и.мпульс на суммирование поступает, когда (X) 1, а Pj (X) 0. Два импульса необходимо суммировать, когда Pi (X) 1 и Р,2 (X) 1. В этом случае можно с выхода первого элемента И б на сумматор 4 занести «-f2, заблокировав (запретив) при это.м зан есение «+ Ь в сумматор 4 с выхода элемента НЕ 10. При ограничении членов ряда (1) числом ш - 1 используется m - 1 разряд ный регистр сдвига. Однако существует вероятность отличная от нуля, того, что в последовательности Р (X) подряд находится (или будет сформировано) единичных сигналов больще чем .гп - 1. В это.м случае на 0 вход сумматора будут записываться сигналы с весом + (т-1), .что и реализовано в устройстве.

Вычисления заканчиваются с приходом тактового импульса, который переполняет счетчик 2.

5 Таким образом незначительное увеличение оборудования (т-1} элементов «запрет, m ключей и один элемент НЕ позволяют устройству обеспечить возможность вычисления Z X и Z Х1.

Формула изобретения

Устройство для возведения в степень, содержащее преобразователь код-вероят- ность, первый вход которого является первым входом устройства, второй вход - подключен к входу «такт устройства и через счетчик числа испытаний соединен с управляющим входом блока элементов И, выход которого является выходом устройства, а

0 информационные входы подключены к выходам сумматора, регистр сдвига, выходы которого подключены к информационным входам элементов И цепочки последовательно соединенных элементов И, вход «сдвиг регистра сдвига соединен с управляющим входом первого элемента И цепочки, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности возведения в отрицательную степень, оно содержит переключатель, элемент НЕ,

ключ и элементы «запрет, выходы которых соединены с входами переключателя, выходы которого подключены соответственно к входам сумматора, прямой и инверсный входы каждого элемента «запрет подключены соответственно к входу и выходу соответствующего элемента И цепочки последовательно соединенных элементов И, причем прямой вход первого элемента «запрет соединен с входом «сдвиг регистра сдвига и с выходом ключа, первый вход которого соединен с выходом элемента НЕ, вход которого подключей к выходу преобразователя код-вероятность и второму входу ключа, выход последнего элемента И цепочки последовательно соединенных элементов И соединен с управляющим входом переключателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР .NV 416694,кл. G 06 J 7/39, 1972.

2.Яковлев В. В., Федоров Р. Ф. Стохастические вычислительные мащины. Л., «Машиностроение, 1974, с. 56, рис. 28.

--гх , а 1х-, g