Цифро-вероятностное устройство для деления чисел Советский патент 1980 года по МПК G06F7/70 G06F7/52 

(54) ЦИФРО-ВЕРОЯТНОСТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕЛЕНИЯ Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для выполнения операции деления чисел А/В в стохастических вычислительных машинах. Известны вероятностные устройства для деления чисел « содер жащие счетчики, регистры, блоки срав нения, генератор псевдослучайных чисел. Их общим недостатком является низкая точность вычислений, что вызвано применением метода одноразрядного вероятностного кодирования числа А. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению являет ся вероятностное устройство для деления чисел 4j содержащее регистры делимого и делителя, первый и второй блоки срав.нения, генератор псев дослучайных чисел, накапливающий сум матор, счетчик, выход которого соед нен с первым входом генератора псев дослучайных чисел, второй вход генератора псевдослучайных чисел является входом устройства, а выходы соединены с первыми группами входов первого и второго блоков сравнения, выходы регистра делителя соединены со второй группой входов первого бл ЧИСЕЛ ка сравнения, выход которого соединен со входом счетчика, выходы регистра делимого соединены со второй группой входов второго блока сравнения, выход которого соединен со входом накапливаюцего сумматора. Недостатком этого устройства является низкая точность выполнения операции давления. Целью изобретения является повышение точности. Поставленная цель достигается тем, что цифро-вероятностное устройство для деления чисел, содержащее регистры делимого и делителя, накапливающий сумматор, счетчик, выход которого соединен с первым входом генератора псевдослучайных .-,сел, второй вход генератора псевдослучайных чисел является входом устройства,а выходы соединены с первыми группами входов первого и второго блоков сравнения,выходы регистра делителя соединены со второй группой входов первого блока сравнения, дополнительно содержит блок коммутации , элемент ИЛИ,инвертор и 1-К триггер, выход которого соединен с управляющим входом блока коммутации, выходы регистра делимого соединены с информационными входами блока коммутации, выходы которого соединены со входами накапливающего сумматора, выходы регистра делителя, начиная со второго, соединены со второй груп пой входов второго блока сравнения, выход которого соединенс К-входом il-K триггера, выход первого блока сравнения соединен со входом инвертора, выход которого соединен со входом инвертора, выход которого соединен с I-входом 1-К триггера, выходы генератора псевдослучайных чисел соединены со входами элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом счетчика. Блок-схи а устройства приведена на чертеже где изображены регистр делимого 1, регистр делителя 2, блок коммутации 3, 1-К триггер 4, инвертор 5, первый блок сравнения 6, второй блок сравнения 7, накапливающий сумматор 8, элемент ИЛИ 9, генератор псевдослучайных чисел 10, счетчик 11. Выходы генератора псевдослучайных чисел 10 соединены с первыми группами входов первого 6 и второго 7 блоков сравнения и с входами элемента ИЛИ 9, выход которого соединен с вхо дом счетчика 11, выход счетчика подключен к первому входу генератора ; псевдослучайных чисел 10, второй вхо которого является входом устройства Вторые группы входов первого б и вто рого 7 блоков сравнения соединены с выходами регистра делителя 2 соответ . ственно, въкод первого блока сравнения 6 соединен со входом инвертора 5 выход которого соединей со вторым вх дом 1-К триггера .4, первый вход триг гера 4 соединен с выходом второго бл ка сравнейия 7, а выход - с управляю щим входом блока коммутации 3, инфор мационные входы которого соединены с выходами регистра делимого 1, а вы ходы - с входами накапливающего сумматора 8 соответственно. Работа устройства начинается с подачи запускающего импульса по второму входу генератора псевдослучайных чисел 10. По этому сигналу последовательность псевдослучайных чисел с генератора 10 поступает одновременно на входы элемента ИЛИ 9 и блоков сравнения 6 и 7. На выходе блока сравнения б в результате сравнения псевдослучайных чисел с кодом делителя В образуется случайная пос ледовательность-двоичных символов с вероятностью появления единицы, рав ной В. После инвертирования имеем Р 1-В (Р - вероятность появления единицы в последовательности, действующей по второму входу 1-К триггера). Так как разрядность второго блок сравнения 7 на единицу меньше разря ности первого блока сравнения 6 (в блоке 7 старшим разряде является второй разряд первого блока сравнения 6), то, очевидно, Pg 2В-1, где Pj,- вероятность появления символа 1 в случайной последовательности на выходе, второго блока сравнения 7. Таким образом . р - -А 0 1 -В р.р 1-6428-1 где РЭ-R. - вероятность появления символа 1 в случайной последовательности на выходе 1-К триггера 4. Эта последовательность поступает на вход цифровой схемы-блока коммутации 3, которая работает так, что при поступлении 1 на управляющий вход в схему накапливающего сумматора 8 передается число 2 А, а при поступлении О передается число А. Следовательно, математическое ожидание M(Z) содержимого накапливающего сумматора 8 для Кс1ждого-i -го такта работы устройства с учетом выражения (1) равно .«l.o.,(ь)4,. т.е. M(Z:) равно частному от деления А/Ь.. Одновременно по каждому новому псевдослучайному числу на выходе элемента ИЛИ 9 образуется единичный импульс, который каждый раз увеличивает содержимое счетчика 11 на единицу. Как только счетчик 11 с емкостью N . переполнится, происходит останов генератора псевдослучайных чисел, а результат деления образуется в накап;ливающем сумматоре 8 в с фиксированной запятой MU) , Z-i ZКоэффициент N определяет положение запятой при считЕлвании результата Мерой точности устройства является дисперсия случайной величины . Для устройства прототипа, имеем Dnt7ihD(U,)M(T) + M4u,)DlT), где M(U),O(U|) - соответственно математическое ожидание и дисперсия случайной величины и представляющей последовательность чи- . сел на входе накапливающего сумматора 8, М(ТУ,Э(Т) со этветственно математическое ожидание и дисперсия случайной величины ТдлительНости времен-ного интервала, формируемого счетчиком. Ко-нкретно 1А1иД А,О1иОА1 -А) . N , , NlH-B) , OlTV- T-i

поэтому

DJ) + )} , t2)

D(Z) для

В то же время дисперсия предлагаемого устрюйртва

.2

П-Ы.4.Н)А(,-),,„„,.„ Dnl) В -A

k ) А (H-BiCZBH) 2B-J

Так как первое слагаемое (4) - число неотрицательное, а второе для нормализованных В (Вг. 4) всегда больше единицы, получаем К 1.

образен в предлагаемом устройстве происходит уменьшение дисперсии (т.е. улучшение точности работы) при вычислениях. Например, если , Вг, то К 6,6 раза. Выигрыш в точности тем больше, чем меньше абсолютное значения А и В.

Таким образом, положительный эффект данного устройства заключается в значительном повьииении точности его работы.

ФОЕЯнула изобретения

Цифро-вероятностное устройство для деления чисел, содержащее регистры делимого и делителя, накапливающий сумматор, счетчик, выход которого соединён с первым входом генератора псевдослучайных чисел, второй вход генератора псевдослучайных чисел является входом устройства, а выходысоединены с первыми группс1ми входов первого и второго.блоков сравнения, выходы регистра делителя соединены со BTOpof: группой входов первого блока сравнения, отличающеес я тем, что, с целью повычения точности, оно содержит блок коммутации, элемент ИЛИ,, инвертор и 1-К-триггер, выход которого соединен с управляющим входсни блока коммутации, выходы регистра делимого соединены с информационными входами блока коммутации, выходы которого соединены со входами накапливающего суг матора, выходы регистра делителя, начиная со второго

5 соединены со второй группой входов второго блока сравнения, выход которого соединен с К-вхоДом 1-К триггера, выход первого блока сравнения соединен со входом инвертора, выход которого соединен с I-входом 1-К триг0гера, вь1ходы генератора псевдослучайных чисел соединены со входами элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом счетчика.

Источники информации,

5 принятые во .внимание при экспертизе

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

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

0

З.Гейне Б. Стохастическая вычислительная машина.- Электроника , 1976, № 14..

4. Авторское овидетельство СССР № 579624, кл.. G Об F 15/36, 1977

5 (прототип).

- 7