Вероятностное устройство для деления чисел Советский патент 1980 года по МПК G06F7/70 G06F7/52 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для выполнения операции деления чисел - в стохастических вычислительных ма- в шинах. Известны вероятностные устройства для деления чисел, содержащие счетчики, регистры, блоки сравнения, генератор псев дослучайных чисел i и PJ. Их общим недостатком является низкая точность вычислений, что вызвано применением метода одноразрядного вероятностного кодирования числа А. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является вероятностное устройство для деления чисел, со держащее регистры делимого и делителя, накапливающий сумматор, счетчик, генератор псевдослучайных чисел, блок сравнени первая группа входов которого соединена с выходами регистра делителя, а вторая с выходами генератора псевдослучайных чисел, выход блока сравнения соединен со входом счетчика, выход которохх соединен с первым входом генератора псевдослучайных чисел, второй вход генератора псевдослучайных чисел является входом устройства З. Недостатком этого устройства является также низкая точность выполнения опера- цшг деления. Цель изобретения - повышение точности устройства. Поставленная цепь достигается тем, что устройство, содержащее регистры делимого и делителя, накапливающий сумматор, счетчик, генератор псевдослучайных чисел, блок сравнения, первая группа входов соединена с выходами регистра делителя, а вторая - с выходами генератора псевдослучайных,чисел, выход блока сравнения соединен со входом счетчика, выход которого соединен с первым входом генератора псевдослучайных чисел, второй вход генератора псевдослучайных чисел является входом устройства, дополнительшэ содержит блок ключей и элемент ИЛИ, вхопы которого соединены с выходами генератора псевдослучайных чисел, а выход - С управляющим входом блока ключей, информационные входы блока кл}очей соединены с вькодами регистра делимого, а

выходы - со входами накапливающего сумматора.

Блок-схема устройства приведена на четеже, где регистр 1 делимого, регистр 2 делителя, блок 3 ключей, блок 4 сравнения, генератор 5 псевдослучайных чисел, 1гакаплива саций сумматор 6, счетчик 7, элемент 8 ИЛИ,

Выходы генератора 5 псевдослучайных чисел соединены со входами элемента 8 ИЛИ и со второй группой входов блока 4 сравнения, первая группа входов которого соединена с выходами регистра 2 делителя, а выход - с входом 7, счетчика, выход которого подключен к первому входу генератоп ра 5 псевдослучайных чисел, второй вход которого является входом устройства. Выход элемента 8 ИЛИ соединен с управляющим входом блока 3 ключей, информационные входы которого соедйпиены с выходами регистра 1 делимого, а выходы - со входами накапливакщего сумматора 6.

Работа устройства начинается с подачи .запускающего импульса на второй вход генератора 5 псевдосл -чайных чисел. По этому сигналу последовательность псевдослучайных чисел с генератора 5 поступает одновременно на входы элемента 8 ИЛИ и блока 4 сравнения, на выходе которого в результате сравнения с кодом делителя В образуется случайная последовательность двоичн,ых символов с вероятностью появления единицы, равной В. Эта последовательность поступает на вход счетчика 7, в котором в начальном состоянии занесен нуль. Одновременно по каждому новому псевдослучайному чис.лу на выходе элемента 8 ИЛИ образуется единичный импульс, который обеспечивает гри помощи блока 3 ключей передачу кода делимого А на соответствующие входы накапливающего сумма тора 6. В процессе работы содержимое счетчика 7 нарастает и в некоторый момент времени он переполняется. Импульс переполнения, являкхцийся сигналом окончания операции, останавливает работу генератора 5 псевдослучайных чисел, прекращая тем самым подачу импульсов на вход счетчика и блока ключей. Результат деления образуется в накапливающем сумматоре 6 в форме с фиксированной запятой.

Выполнение операции деления в предло ленном устройстве основано на том, что

математическое ожидание времени переполнения счетчика 7М(т) равно Ы/8 , где М -емкость счетчика. Если содержимое накапливающего сумматора 6, образованное за время Т обозначить через m то

мИ.|-N|

-т.е. математическое ожидание содержимого накапливакщего сумматора 6 будет пропорционально частному от деления Jk/B.Коэффициент пропорциональности N определяет положение занятой при считывании результата.

Мерой точности устройства является дисперсия случайной величины го.

Уменьщение дисперсии (погрещности) выполнения операции деления в предлагаемом устройстве по сравнению с известным устройством .может быть выражено коэффициентом

AC-t-B)

Видно, что К всегда больше 1. Например, если В 0,9, А О,1, то -82. Выигрыш в точности вычислений тем больше, чем больше абсолютное значение 9 и меньше А.

Таким образом, технико-экономический эффект заявляемого устройства заключается в значительном (в рассмотренном примере в 82 раза) повышении точности его работы.

Формула изобретения

Вероятностное устройство для деления чисел, содержащее регистры делимого и делителя, накаплива1сший сумматор, счетчик, генератор псевдослучайных чисел, блок сравнения, первая группа входов которого соединена с выходами регистра делителя, а вторая - с выходами генератора псевдослучайных чисел, выход блока сравнения соединен со входом счетчика, выход которого соединен с первым входом генератора псевдослучайных чисел, второй вход генератора псевдослучайных чисел является входом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно содержит блок ключей и элемент ИЛИ , входы ко торого соединены с выходами генератора псевдослучайных чисел, а выход - с управляющим входом блока ключей, информационные входы блока ключей соединены с выходами регистра депимого, а выход - со входами накаплива-. кшего сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР № 470826, кл. G 06 F 15/36, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР № 477425, кл. G 06 F 15/36, 1974.

3.Авторское свидетельство СССР

№ 579624, кл, G 06 F 15/36, 1977

(прототип).