Стохастический функциональный преобразователь Советский патент 1980 года по МПК G06F7/70 G06F7/58 G06F17/18 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении автоматических статистических оптимизаторов. Известен стохастический функциональный преобразователь, содержащий дешифратор N -разрядных двоичных, чисел, аход дешифратора, регуляторы уровня сигнала, выходы которых объединены схемой ИЛИ, выходную клемму преобразователя, управ ляемые вентили, пороговые элементы с регулируемым порогом срабатывания, генератор шума JL. Недостатком устройства является низкая точность, обусловленная применением пороговых элементов. Наиболее близким техническим решением к изобретению является стохастичес кий функциональный преобразователь, содержащий генератор импульсов, датчики равномерных двоичных чисел, элементы И, ИЛИ, цифровой генератор функций, коммутатор . Однако стохастический функциональный преобразователь не обеспечивает управление вероятностью появления выходных импульсов в зависимости от знака входного сигнала. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей преобразователя за счет обеспечения управления вероятностью появления выходньк импульсов в зависимости от знака входного сигнала. Поставленная цель достигается тем, что в стохастический функциональный преобразователь, содержащий группу элементов И, выходы которьк через первый элемент ИЛИ соединены с ВЬЕХОДОМ пре- образоватапя, первые входы группы элементрв И соединены с выходами реверсивного счетчика соответственно, а вто- . рые входы группы элементов И соединоны с выходами группы элемещ-ов ИЛИ соответственно,входы которых соединены с выходами дешифратора соответственно, входы которого являются входами преоб-

рвзоватвля, введены второй Цемент ИЛИ первый и второй элементы И и элемент НЕ, вход которого соединен с п -ым вьосодом реверсивного счетчика, а вьн ход элемента НЕ соединен с первым входом первого элемента И, второй вход ксугорото является входом + преобразователя, а выход первого элемента И соединен с суммир1Т01цим входом реверсивного счетчика, вычитающий вход которого соединен с выходом второго элемента И первьй вход которого через второй элемент ИЛИ соединен с выходами реверсивного счетчика, второй вход второго элемента ИЛИ является входом - преобразователя, а третий вход второго элемента И объединен с третьим аходом первого элемента И и является входом Управление преобразователя,

На фиг, 1 представлена блок-схема стохастического функционального, преобразователя; на фиг, 2 - график зависимости вероятности появления выходных импульсов Р от числа реверсивного счетчика А (для случая N 4),

Стохастический функциональный преобразователь содержит дешифратор 1 N -разрядных двоичных чисел, вход 2 дешифратора, группу элементов 3 , группу элементов 4.,( И, элемент 5 ИЛИ, выход 6 преобразователя, {N +1) - разрядный реверсивный счетчик 7, второй элемент 8 ИЛИ первый элемент 9 И, второй элемент 10 И, элемент 11 НЕ, клемму 12 положительный знак входного сигнала, клемму 13 отрицательный знак аходного сигнала, клемму 14 импульс управления. Входы элементов ИЛИ подключены к выходам дешифратора 1,, а выходы соединены с сигнальными входами соответствующих элементов И, вьомзды которых объединены п-ервьм элементом 5 ИЛИ. Управляющие аходы элементов подключены к соот ветствующим выходам реверсивного счетчика 7 Входы второго элемеета 8 ИЛИ соединены с выходами реверсив- Hort) счетчика 7, а выход подключен к первому входу второго элемента 1О И, Первый вход первого элемента 9 И соединен через элемент 11 НЕ с выходом (N +1)-го разряда реверсивного счетчика 7,. Вход сложения реверсивного счетчика 7 подключен к выходу первого элемента 9 И, а аход вычитания - к вькоду второго элемента 1О И.

Преобразователь работает следующим образом,

В реверсивном счетчике 7 {фиг, 1) устанавливается ( N +1) разрядное двоичное число А, На аход 2 дешифратора 1 поступают случайные равновероятные Н разрядные двоичные числа с генератора случайных чисел (на фиг. 1 не показан). При этом с каждого 1 -го выхода дешифратора 1 на каждый вход элементов 3. ИЛИ поступают H frпульсы с вероятностью Р-, N ( 1,2, ,. „,2 ), Так, например дая Н 4 (см,

- ) P. V2K-V2 - Vle.

В результате соответствующего сложения вероятностей Р; с соответствующих выходов элементов Зд -3 ИЛИ на соответствующие сигнальные входы элементов 4 -4м-|-1 И поступают импульсы, вероятность появления которых равна р :L . р 1- . . о - А. о - л

л 2 2. - N 2. U-VA

Например, для N 4 (6,Te. вероятность появления импульса на сигнальном аходе элемента 4 И с выхода схемы 3. равна 1/16, Аналогично

Р. V-e- Уtв-У6, Р )

Р , р.-л.

При наличии высокого потенциала 1 на управляющем входе элемента с его выхода на один из входов первого элемента 5 ИЛИ с соответствующей вероятностью поступают импульсы. Вероятность Pg, появления импульсов на выходе

6-преобразователя равна сумме вероятностей появления импульсов с выходов открытых элементов И, Например, если в счетчике 7 записан код О1ООО (фиг, 2), т.е, А 01ООО, то вероятность р ®/|б /2 (при этом управляющие входы элементов И имеют состояния 4, - О, 42- О, 4 -О,

, 45 - О), Таким образом, вероятность Р зависит от числа А реверсивного счетчика 7, т.е. ) (фиг, 2), Изменение числа А происходит в соответствии с алгори- A.-A.eignQ,(j

где А j - значение числа А в j -ом состоянии реверсивного счетчика; значениечисла А в ( j +1)-ом

J состоянии реверсивного счетчикаcf - величина изменения числа А при переходе счетчика из j -го состояния в (Т ) (сГ 1,2,. ..,K)j sign - знак входного сигнала. Счетчик 7 осуществляет суммирование или вычитание в зависимости от зна ка аходного сигнала Q. . Если SigTiGl 0 то с клеммы 12 полонситапьный знак входного сигнала на второй вход элемекга 9 И подается высокий потенциал , а с клеммы 13 отрицательный знак аходного сигнала на второй вход элемента 10 И - низкий .потенциал О, В Э1ом случае при поступлении импульсов управления с клеммы 14 на тре тий аход элемента 9 И и отсутствии сиг нала запрет сложения на первом входе элемента 9 И происходит увеличение числа А на величину с Сигнал зап- рет сложения появляется при Р 1 (в этом случае открыт лишь элемент 4м41 И), Например, для случая N 4 (фиг. 2) сигнал запрет сложения, т.е. наличие низкого потенциала О на первом входе элемента 9 И имеет место при А 1ОООО. Импульс управления с клеммы 14 на третьи входы элементов 9 И и 1О И поступают сериями. Число импульсов в одной серии равно rf , где сГ 1,2,. .. ,К. Для N 4f 8, Например, если А 01000, для которого Р, - клеммы 14 на вход сложения счетчика поступит один импульс и счетчик примет новое состояние А Ад +СГ 010ОО-ЮООО1 О1ОО1, для которого Rj, 8/16+1/16 9/16. Если СГ 8, то Ад 01ООО+ Ю1ООО 10ООО, для которого PJ 8/16+ +8/16 1. Если Q 40 , то с клеммы 13 отрицательный знак входного сигнала на второй аход элемента 10 И подается высокий потенциал , а на второй ьход элемента 9 И - низкий потенциал О. В этом случае при поступлении импульсов управления с клеммы 14 и сугсутствии сигнала запрет вычитания на первом входе элемента Ю И происходит уменьшение числа А на величину ± Сигнал запрет вычитания появляет ся при Pj 0 (в этом случае все элементы закрыты, т, е. навогх выходах реверсивного счетчика установились нули). Следовательно, при изменении знака входного сигнала вероятность- появления импульса на выходе преобразователя 6 |Может изменяться дискретно в пределах О-1. Предлагаемый стохастический функциональный преобразователь, в отличие от известного, позволяет автоматически производить управление вероятностью появления выходных импульсов в зависимости от знака входного сигнала. Такая возможность стохастического пр&образователя позволяет построить полностью автоматизированные стохастические устройства по оптимизации параметров элементов исследуемых схем, представленных в виде реального макета.. Т.е. осуществляет ся автоматическая оптимизация схемы на поздней стадии ее проектирования, когда после ориентировочного расчета схемы и вычерчивания ее возможного варианта создается мaкeт на котором осуществляется окончательная доработка схемы. Устройство оптимизации, в котором основным элементом является автоматический стохастический преобразователь, значительно, сокращает время проектирования схем, что позволяет решать одну из важнейших задач повышения эффективности использования новых разработок в промышленности - сокращение времени от начала разработок новых устройство до их внедрения. Формула изобретения Стохастический функциональный преобразователь, содержащий .группу элеме -. тов И,выходы которых-через первый элемент ИЛИ соединены с выходом преобразователя, первые входы группы элементов И соединены с вькодами ревернсивного счетчика соответственно, а вторые аходы группы элементов И соединены с выходами группы элементов ИЛИ соответственно, аходы которых соединены с вьрсодами дешифратора соответственно входы которого являются входами преобразователя, отличающийс я тем, что, с целью расширения функциональньсс возможностей преобразователя за счет обеспечения управления вероятностью выходных импульсов в зависимости от знака входного сигнала, он содержит второй элемент ИЛИ, первый и второй элементы И к элемент НЕ, вход которого соединен с г -ым выходом реверсивного счетчика, а выход элемента НЕ соединен с первым входом первого

алюмевта И,, второй вход которюго является входом - преобразовйтеля, а выход первого элемента И соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, вычитающий вход которого соединен с вьнходом втсфого элемента И, первый вход которого через второй элемент ИЛИ соединен с выходакш реверсивного счетчика, второй вход второго элемента ИЛИ ясвляется входом - преобразователя, а третий вход второго элемента И обьеди-

ней с третьим входом первого элемента И и является входом Управление прмгобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 428375, кл.. G Об F 1/О2, 1972.

2,Авторское свидетельство СССР по заявке N9 2515659/18-24, 1977 (прототип).

ci - ca -т ca S

§ § % S § § §0 S

Фиг.2