Стохастический функциональный преобразователь Советский патент 1979 года по МПК G06F17/18 G06F7/70 

I

Изобретение относится к области вычислительной и измерительной технки и может быть использовано в стохастических вычислительных машинах, а также в качестве арифметического устройства измерителей нелинейных искажений стохастического типа.

Известен стохастический функциональный преобразователь, содержащий стохастический интегратор, элемент задержки, элементы И. Этот преобразователь воспроизводит узкий класс аналитических зависимостей 1.

Наиболее, близким техническим решением к данному изобретению является стохастический функциональный преобразователь, содержащий блок сравнения, входы которого соединены с выходами генератора случайных чисел и реверсивногосчетчика, а выход блока сравнения соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к первому входу преобразователя, второй вход которого подключен к первым входам второго и третьего элементов И, вторые входы которых объединены между собой и со входе генератора случайных чисел и подключены ко В34ОДУ тактовых импульсов, а выходы второго и

г ретьего элементов И подключены к первому и второму входам реверсивно:го счетчика соответственнб, вход

сброс

которого подключен ко входу сброс преобразйвателя, третий вход второго элемента И соединен со входом первогчэ элемента НЕ, вход которого объединен с третьим входом третьего элемента И, первый вход второго элемента И объединен со входом второго элемента НЕ 12.

Однако. известное устройство не позволяет воспроизвести зависимость

вида Z -Д31,

Целью изобретения является расши-. рение класса решаемых задач за счет распшрения класса воспроизводиквлх аналитических зависимостей.

Для достижения поставленной цели преобразователь содержит четвертый и пятый элементы И элемент ИЛИ, элемент задержки и триггер, счетный вход которого подключен АО входу тактовых импульсов, единичный вход - к первому входу П дтого элемента И, а нулевой выход триггера соединен с третьим входом первого элемента И, четвертый вход которого через элемент з ержки подключен к третьему входу преобразователя и к выходу бло ка сравнения, а выход первого элемента И соединен с первым входом эле мента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом пятого элемента И, второй вход которого подключен к пер вому входу преобразователя, выход элемента ИЛИ соединен со входом первого элемента НЕ, с третьим входом третьего элемента И и с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого подключен ко входу так товы импульсов, третий вход - к выходу второго элемента НЕ, а выход четвертого элемента И соединен с третьим входом реверсивного счетчика. Блок-схема преобразователя приведена на фиг, 1. На фиг. 2 и 3 приведены диаграммы, поясняющие работу преобразователя, Стохастический функциональный преобразователь содержит последовательно включенные генератор случайных чисел 1, блок сравнения 2, элемент задержки 3, первый элемент И 4 элемент ИЛИ 5, первый элемент НЕ 6, второй элемент И 7, реверсивный счет чик 8, выход которого подключен ко второму входу блока сравнения 2, а второй вход -К выходу третьего элемента И 9, первый вход которой подключен ко входу второго элемента НЕ 10 и второму .входу второго элемен та И 7, а также является первым входом а устройства, второй вход третьего элемента И 9 подключен к выходу элемента ИЛИ 5 и первому входу четвертого эле1лента И 11, выход которого подключен к третьему входу реверсивного счетчика 8, а второй . вход - подключен к выходу второго элемента И 10. Причем выходом Z устройства является объединенные выход блока сравнения 2 и второй вход первого элемента И 4 г третий вход которого подключен к первому входу пятого элемента И 12 и является вторым устройства в цепом, а входом четвертый вход подключен к одному и выходов триггера 13, второй выход ко торого подключен ко второму входу п того элемента И 12, выход которого подключен ко второму входу элемента ИЛИ 5. Устройство работает следующим об разом. Перед началом вычисления засчетчик 8 висимости вида устанавливается в кулевое состояние Коды чисел а и Ь в стохасти ческой форме подаются на входы а и Ь соответственно. Содержимое счетчика 8 в каждый такт сравнивает ся с равномерно распределенным случ ным числом, поступающим от генерато .ра 1. Если содержимое счетчика 2 больше случайного числа, то на вход лока сравнения 2 появляется импульс. аким образом происходит преобразоваие позиционного кода, записанного счетчике в вероятностный (стохастиеский) код Z(t), который пропорциоален величине Z Так как реерсивный счетчик 8 выполняет функции нтегратора, то работу схемы можно писать уравнением X Г ( Ia5((t)dt-2|6i Wdi ,(1) L олJ де Z(t),. а и b - вероятности появления импульсов в соответствующих точках схемы, t - время работы схемы с момента ее включения, - длительность такта, k - разрядность реверсивного счетчика 8. Причем, согласно схеме включения лементов 3,4,5,12,13 у(-- (trРешение уравнения (1) имеет вид 2 (t) со JexpT. де Т.. - постоянная времени интеграТи гПри нулевых начальных условиях, то есть при Z(0)0; и-ехрт в установившемся режиме в устройстве устанавливается динамическое равновесие, при котором S среднем математическое ожидание случайной последовательности, поступающей на суммирующий вход (+1) счетчика 8, и сумма математических ожиданий случайных последовательностей, поступающих на вычитающие входы (-1 и -2) совпадают. Следовательно, при этом ) а. Так как для обеспечения несовместимости событий согласно уравнению (2) суммирование величин Ь и (t) происходит с коэффициентом 1/2, то для восстановления масштаба исходных величин вычитаемая последовательность на вычитающий вход счетчика 8 должна поступать с весом -2. Дня облегчения режима работы . счетчика (однбвременно могут поступать сигналы с весом +1 и -2) элементы 6,7,9,10,11 проводят селекцию входных (цля счетчика) сигналов таКИМ образом, что при наличии сигнал а. и y(t)- , то есть + 1 и -2 на счетчик 8 с выхода элемента И 9 поступает сигнал с весом -1. Если в данный такт присутствует только сиг нал +1 () то с выхода элемента 7 на вход счетчика поступает сигнал -f Если присутствует только сигнал -2 (y(t) ) , то с выхода элемента И 11 на счетчик поступает сигнал -2 То есть в схеме реализуется равенст во . 2y{t) а, тогда, используя (2), можно записать b 4 bz2(t) а, откуда Таким образом, в счет-чйке накаНя вается величина Z(t) в позиционном коде, а на выходе устройства формируется вероятностный код величийы .z(t). . ... : Следует подчеркнуть, что тактовые импульсы - такты подведены к элементам 7,9,11 лишь дли облетче ния режима работы счетчика 8, что важно при аппаратной реализации пре ложенного устройства. Самостоятельной функциональной нагрузки объединение третьих входов элементов 7,9,11 и подключение их к источнику тактовых импульсов не несет. Предложенное устройство при незначительных удельных затратах оборудования позволяет расширить класс ВОСПРОИЗВОДИ№ЛХ функций, что раСШИряет область использования стохасти ческого функционального преобразова теля. Формула изобретения Стохастический функциональный пр образователь, содержащий блок сравн ния, входы которого соединены соответственно с выходами генератора сл чайных чисел и реверсивного счетчика, а выход блока сравнения соеди-йен с первым входом первого злемента И, второй вход которого подключен к первому входу преобразователя, второй вход которого.подключен к первым входам второго и третьего элементов И, вторые входы которых объединены между собой и со входом генератора случайных чисел и подключены ко входу тактовых импульсов, а выходы второго и третьего элементов .И подключены к первому и второму входам реверсивного счетчика соотйетственно, вход сброс которого подключен ко входу сброс преобразователя, третий вход второго элемента И сое-, динен с выходом первого элемента НЕ, первый вход второго элемента И объединен со входом второго элемента НЕ и является третьим входом преобразо-. вателя, о т.л и ч а ювд.и и ся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач за счет воспроизводимых аналитических зависимостей, преобразователь содержит четвертый и пятый элементы И, эле.мент ИЛИ, элемент задержки и триггер, счетный вход которого подключен ко входу тактовых импульсов, единичный вход - к первому входу пятого элемента И, а нулевой выход триггера соединен с третьим входом первого элемента И, четвертый вход которого через элемент задержки подключен к выходу преобразователя и к выходу блока сравнения, а выход первого элемента И соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом пятого элемента И, второй вход которого подключен к первому входу преобразователя, выход элемента ИЛИ соединен со входом первого элемента НЕ, с третьим входом третьего эле- . мента И и с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого подключен ко входу тактбвьк импульсов, третий вход - к выходу второго элемента НЕ, а выход четвертого элемента И соединен с третьим входом реверсивного счетчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Яковлев В.В. и др. Стохастические вычислительные машины. Л,, Машиностроение, 1974, с. 159. 2.Авторское свидетельство СССР 416694, кл. G 06 F 7/39,1972.

Вез empoSupoSoHUfi

Co emfloSupoSoHueitit (Pui.3