Стохастический сумматор Советский патент 1980 года по МПК G06F7/70 G06F7/50 

(54) СТОХАСТИЧЕСКИЙ СУММАТОР

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначается для выполнения операции суммирования чисел А и В (С ) в стохастических вычислительных ма-, шинах.

Известны стохастические сумматоры , которые содержат преобразователи число-вероятность, двоичные счетчики, логические элементы И, ИЛИ, НЕ, источники двоичных случайных последовательностей ср(1) i- (р (1)вероятность появления единичного сим вола в случайной последовательности). Общим недостатком этих схем является 15 низкая точность вычислений, что вызвано использованием в них принципа вероятностного округления чисел

А и В .

Наиболее близак по техническому решению к изобретению стохастический сумматор 4, содержащий последовательно соединенные инвертор и источник двоичной случайной последователь-25 ности с р (1)

Математическое ожидание случайной последовательности z на выходе схемы прототипа равно

А±е.

.C

Z

Недостатком устройства-прототипа является низкая точность вычислений.

Цель изобретения - повышение точности .

Поставленная цель достигается тем, что стохастический сумматор, содержащий источник двоичной случайной последовательности, соединенный со входом инвертора, дополнительно содержит первый и второй блоки ключей и блок . сложения, выходы которого являются выходами сумматора, входы первого и второго блоков кличей служат входами сумматора для слагаемых чисел, а выходы соединены оо вxoдcUvIИ блока сложения, управляющие входы первого и второго блоков ключей связаны соответственно с выходом и входом инвертора.

20

Блок-схема сумматорапредставлена на чертеже.

Она содержит источник 1 двоичной случайной последовательности с р (1) 4 , инвертор 2, блоки ключей 3, 4, блок 5 сложения.

Выход источника 1 двоичной случайной последовательности с р (1) соединен с входом инвертора 2. Управляющие входы первого 3 и второго 4 блок «лючей подключены к выходу

30

и входу инвертора 2 соответственно, а разрядные входы соединены с разряными шинами чисел Айв соответствено. Выходы первого 3 и второго 4 блков ключей соединены с входами блока 5 сложения.

Блок 5 сложения состоит из t двувходовыхэлементов ИЛИ { - разрядность двоичных чисел А иВ ) . Поэтом при поступлении на вход инвертора сигнала логический О на выход блока сложения передается число А , а при поступлении сигнала логическа Ч - соответственно число В . Так как р (0) р(1) V, то математическое ожидание случайной числовой последовательности X на выходе стохастического сумматора равно

.

т.е. в схеме прототипа и в предлагаемом устройстве выполняется одна и та же арифметическая операция.

Однако точностные характеристики существенно различаются. Дисперсия случайной величины Z прототипа

v()(-i-)Дисперсия случайной величины X, образуемой на выходе предложенного с ./мматора,

«-2 5 -(т)-() 2

Видно, что всегда . Из выражений (1) и (2) коэффициент к, характеризующий улучшение точности работы предлагаемого устройства,

Dz (д- вХг-д-в

-OK (к-в)2Например, если 0,6, ,4,

,то К 25 и т.д. Причем, чемближе

друг к другу значения Ли fe,тем

больший достигаемый выигрыш в точности выполнения операции суммирования.

Таким образом, технико-экономичес кий эффект заявляемого устройстйа заключается в существенном уменьшении статической погрешности при. выполнении операции сложения чисел.

Формула изобретения

Стохастический сумматор, содержащий источник двоичной случайной последовательности, соединенный со входом инвертора, о т л и ч а ю-, щ и и с я тем, что, с целью повышения точности, он содержит первый и второй блоки ключей и блок сложения, выходы которого являются выходами сумматора, входы первого и второго блоков ключей являются входами сумматора для слагаемых чисел, а выходы соединены со входами блока сложения, управляющие входы первого и второго блоков ключей соединены соответственно с -выходом и входом инвертора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

4.Гейне Б. Стохастическая вычислительная машина.-Электроника, 1967, № 14 (прототип).