Цифровое вычислительное устройство Советский патент 1980 года по МПК G06F17/10 G06F19/00 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в различных областях науки и техники, где возникает необходимость построения функции распределе ния случайной величины по малым выборкам. Известны вычислительные устройства, которые содержат блок ввода, запоминающие блоки, арифметический блок, блок вывода, блок управления,дешифратор, коммутатор и шифратор 1 . В известных устройствах построение функции распределения выполняется программным путем, что требует значительных временных затрат. Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее бло ввода, первый запоминающий блок, со единенный с выходом блока ввода, второй запоминающий блок, арифметический блок, соединенный двусторонн связью со вторым запоминающим блоко блок вывода, соединенный с выходом арифметического блока, блок управления, соединенный с соответствую-, щими входами блоков ввода, вывода, запоминамцих и арифметического, дешифратор, коммутатор и шифратор tZJ. Цель изобретения. - повышение ; быстродействия построения фун- кции распределения по малым выборкам, содержащим 3-20 реализаций. Указанная цель достигается тем, что дешифратор соединен с выходом первого запоминающего блока, один вход коммутатора соединен с выходом дешифратора, а второй - с выходом блока управления, вход шифратора соединен с выходом коммутатора, а выход - со входом второго запоминающего блока. Основной принцип метода прямоугольных вкладов, применительно к случайной величине X, состоит в том, что каждой реализации xj выборки X,,; xj,..., X р приписывается элементарная равномерная плотность распределения (% l(i , Плотиость распределения ff,) получается суммированием (х) , построенных на имекяцихся реализациях ;(х,} в интервале а, Ь 1.о((

где f о (х) y{ft-o начальный вклад; п - количество реализаций.

Для реализации, метода в ЦВУ интер- вал а, Ь разб.ивается с шагом д х на И равных промежутков. В каждой точке разбиения xj рассчитывается плотность по формуле (1), далее производится численное интегрирование, Затем, для получения искомой Функции распределения F (х) результат нормируется, исходя из условия

„{Ь) 1

А

(2)

nh) o,nUiV,

где Е

,М

Из формул (I) и (2) выт екает алгоритм работы ЦВУ. При построении ункции распределения методом пряоугольных вкладов необходимо реить такие задачи.

Определение суммы вкладов от реаизации х ,2,..., п, случайной величины X, попадающих в область точки XJ, т.е. удовлетворяющих услоие

X j - 0,5 d i Ji- i x + 0,5 d.

Получение плотности распределения fn(0.

Получение функции распределения (xj)..

На чертеже представлена блок-схеа устройства. Устройство содержит блок 1 ввода, запоминающий блок 2, ешифратор- 3, коммутатор 4, шифратор 5,запоминающий блок 6,арифметический блок 7, блок 8 вывода, блок 9 управления .

Блок 1 ввода предназначен для ввоа значений реализаций случайной величины в двоично-десятичном коде/ поступающих с преобразователя физическая величина-код или с пульта управления, причем выходы блока 1 ввоа соединены со входами запоминающего блока 2.

Запоминающий блок 2 состоит из регистров и служит для хранения исходных чисел до окончания вычислений. Выходы запоминающего блока 2 соединены со входами дешифратора 3.

Дешифратор 3 служит для преобразования кода числа в сигнал на одном из его выходов. .Количество действуквдих выходов дешифратора 3, которые соединены со входами коммутатора 4, определяется количеством различных значений реализаций случайной величины, и каждый из его выходов соответствует определенному числу, поступающему на его вход из запоминающего блока 2 в двоично-десятичной коде.

Коммутатор 4 используется для подключения выходов дешифратора 3 ко входг1М шифратора 5 в зависимости от ишрины прямоугольного вклада и представляет собой набор элементов

и, который состоит из групп, число которых определяется количеством значений d, а число элементов И в каждой из групп определяется количеством действующих выходов дешифратора 3.

Шифратор 5 служит для выбора ячеек запоминающего блока 6. Число выходов шифратора 5, соединенных совходами запоминающего блока 6, определяется количеством ячеек запоминающего блока 6.

Запоминающий блок 6 предназначен для получения плотности распределения, а также для хранения промежуточных и окончательных результатов вычислений и состоит из ячеек, числ 1соторых определяется количеством точек разбиения интервала а, Ы.Каждая ячейка запоминающего блока б представляет собой регистр, младшие разряды которого имеют цепи перенос и служат счетчиками.Счетный вход каждой ячейки запоминающего блока 6 соединен с соответствующим выходом шифратора 5. Для передачи чисел из одной ячейки в другую используются вентильные группы В 2. Выходы запомнающего блока 6 соединены со входами арифметического блока 7.

Арифметический блок 7 служит для выполнения арифметических операций (сложение, умножение, деление). Выходы арифметического блока 7 соединены со входами запоминающего блока 6 и блока 8 вывода.

Блок 8 вывода предназначен для вьюода результатов вычислений либо на цифровое печатающее устройство, либо на преобразователь код-физическая величина.

Блок 9 управления служит для выработки всех сигналов, необходимых для решения задачи. Его выход связаны со входами вышеперечисленны блоков, кроме дешифратора 3 и шифратора 5.

Устройство работает следующим образом.

Исходные данные, содержащиеся в регистрах запоминающего блока 2, по сигналу блока 9 поступают на входные шины дешифратора 3. В соответствии с числом, хранящимся на последнем регистре запоминающего блока 2, на одном из действующих выходов дешифратора 3 появляется импульс, который поступает на входы коммута.тора 4. с вы.хода коммутатора 4 сигна поступает на соответствующие входы шифратора 5. С выхода шифратора 5 сигналы поступают на счетные входы соответствующих регистров запоминающего блока 6, в которых запишется

Затем по импульсам блопо

ка 9 управления, которые поступают на соответствующие регистры блока 2, происходит перепись содержимого (1-1) регистров в 1-ые. По управляющему импульсу содержимое счетчика блока 9 управления уменьшается на 1 Предварительно по управляющему импульсу в счетчике блока 9 управления была записана константа п. Затем проверяется логическое условие Рд. Если содержимое счетчика О, то следующее число поступает из последнего регистра запоминающего блока 2 на вход дешифратора 3. С избранного выхода дешифратора импульс поступает через шифратор 5 на счетные входы соответствующих ре гистров запоминающего блока 6. В результате этого в избранные регистр запоминающего блока 6 подсуммируетс по . Затем, происходит повторе ние переписи содержимого этих регистров и уменьшение содержимого сч чика в блоке 9 управления на 1. Данный цикл повторяется до тех пор, пока содержимое, счетчика не станет равным нулю, что соответству логическому условию Р 1. Затем по управляющему импульсу в счетчик блока 9 управления записывается кон станта . В арифметический блок 7 в зависимости от величины d по управляющему импульсу записывается значе ние С. По сигналу блока 9 управлен содержимое i-ro регистра запоминающего блока 6 переписывается в (J - 1)-ый регистр, а содержимое пе вого регистра переписывается в сумматор. Затем по импульсу блока 9 управления происходит пуск арифмети ческого блока 7 на выполнение опера ции умножения. По окончании выполнения операции умножения (условие Р. 1) произведению, полученному на сумматоре, прибавляется начальный вклад fp(x), Б результате этого на сумматоре прлучается значение ненормированной плотности распределения для первой точки разбиения интервала а, Ь. Содержимое счетчика блока 9 управ. Одновре ления уменьшается на менно содержимое сумматора переписывается в последний регистр запоминающего блока 6. Затем проверяетс логическое условие. После вычислени значения ненормированной плотности распределения в последней точке интервала а, Ь условие 1. При этом содержимое счетчика блока 9 управления ргшно нулю, а в каждом регистре запоминающего блока 6 получают значение ненормированной плотности распределения для соответствующей точки разбиения интерва ла а, Ь. После этого в счетчик блока 9,управления заносится константа И. и одновременно происходит обнуление сумматора. Затем содержимое первого регистра запоминающего блока 6 суммируется с содержимым сумматора, при этом содержимое (} + 1)-ых регистров переписывается в -ые . Содержимое счетчика блока 9 управления уменьшается на , а содержимое сумматора переписывается в последний регистр запоминающего блока 6, после чего прове1эяется логическое условие. Цикл повторяется о тех, пока содержимое счетчика . блока 9 управления не станет равным нулю. В результате выполненного цикла получают ненормированную функцию распределения, при STQM на сумматоре останется сумма содержимого всех регистров. Происходит гашение регистра арифметического блока 7 и затем содержимое сугиматора переписывается в регистр . Одновременно по импульсу присваивается значение В .После этого сумматор обнуляется и происходит запись содержимого первого регистра, запоминающего блока б на сумматор, одновременно содержимое (j + 1)-ых регистров переписывается в .j-ые. Затем происходит нормирование функции распределения. После выполнения операции деления частное из сумматора вьщается на числовые шины, по которым поступает в блок 8 вывода, и одновременно записывается в последний регистр запоминающего блока 6. По импульсу блока 9 управления содержимое счетчика уменьшается на и проверяется логическое условие. Если содержимое счетчика V О, то цикл деления повторяется. При условии, что содержимое счетчика 1 решение задачи заканчивается, при этом значения функции распределения для каждой точки интервала а,Ь будут выданы в блок 8 вывода и переписаны в соответствующие регистры запоминающего блока ;6, Предлагаемое изобретение позволяет повысить быстродействие устройства. Формула изобретения Цифровой вычислительное устройство, содержащее блок ввода, первый запоминающий блок, соединенный с выходом блока ввода, второй запоминающий блок-, арифметический блок, соединенный двухсторонней связью со вторым запоминающим блоком/ блок вывода, соединенный с выходом арифметического блока; блок управления, соединенный с соответствующими входами блоков ввода, вывода,запоминающих и арифметического; дешифратор, коммутатор и шифратор, отличающееся тем, что, с целью повьпцения быстродействия, в нем дешифратор соединен с выходом первого запоминающего блока, один вход коммутатора соединен с выходом дешифратора, а второй - с выходом блока управления, вход шифратора соединен с выходом коммутатора, а выход - со входом второго запоминающего блока, Источн 1Ки информации. принятые во внимание при экспертизе 1.Мирский г.Я. Аппаратное определение характеристик случайных процессов, Энергия, 1967. 2.Поспелов Д.А. Введение в теорию вычислительных систем. Сов. радио , 1972, с. 87 (прототип).