Вероятностное множительное устройство Советский патент 1980 года по МПК G06F7/70 G06F7/52 G06F17/18 

Изобретение относится к вьзчислительной технике и предназначается для выполнения операции умножения чисел АВ в стохастических вычисли- 5

тельных машинах.

Известны вероятностные множительные устройства, содержащие генера торы случайных равномерно распределенных чисел, блоки сравнения, двоич-|о ные счетчики, логические элементы И 1-5.

Общим недостатком этих устройств является низкая точность вычислений при декодировании результата операции с умножения, что вызвано применением независимых генераторов случайных чисел в кансшах преобразования операндов А и В и результата операции ум1 жения АВ.20

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемсмлу являетсявероятн)стное множительное устройство, содержащее логический элемент И, первый, второй и третий блоки сравнения 25 выходы первого и второго блоков сравнения соединены со входами логического .элемента И, первый и второй генераторы случайных чисел, выходы которых соединены с первыми группами

входов соответственно первого и второго блоков сравнения, вторые группы входов первого и второго блоков сравнения соединены с разрядньми шинами .чисел сс 1ножителей, реверсивный счетчик, суммирующий вход которого соединен с выходом логического элемента И, вычитающий вход - с выходом третьего блока сравнения, а разрядные выходы - с первой группой входов третьего блока сравнения, третий генератор случайных чисел, выходы которого соединены со второй группой входов третьего блока сравнения бЗ.

Недостатком этого устройства является также низкая точность выполнения операции умножения.

Цель изобретения - повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что в вероятностном множительном устройстве, содержащем элемент И, первый, второй и третий блоки сравнения, выходы первого и второго блоков сравнения соединены со входгини элемента И, первый и второй генераторы случайных чисел, выходы которых соединены с первыми группами входов соответственно первого и второго блоков сравнения, вторые группы входов первого и второго блоков сравнения соединены с разрядными шинами чисел сомножителей, реверсивный счетчик, суммирующий вход которого соединен с выходом эле мента И, вычитающий вход - с выходом третьего блока сравнения, а разрядные выходы - с первой группой входов третьего блока сравнения, вторая груп па входов третьего блрка сравнения соединена с выходами второго генератора .случайных чисел. На чертеже приведена схема устрой ства. Устройство содержит первый блок 1 сравнения, первый генератор 2 случай ных чисел, второй блок 3 сравнения, второй генератор 4 случайных чисел, элемент И 5, реверсивный счетчик б, третий блок 7 сравнения. Разрядные шины кода числа А подклю чены ко второй группе входов блока 1 сравнения, первая группа входов кото рого соединена, с выходами первого генератора 2 случайных чисел, а выход с первым входом логического элемента И 5, второй вход которого соединен с выходом второго блока 3 сравнения, вторая группа входов которого соедин на с разрядными шинами кода числа В, а первая группа входов - с.выходами второго генератора 4 случайных чисел и со второй группой входов третьего блока 7 сравнения, выход которого подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика 6, разрядные выходы которого соединены с первой группой входов третьего блока 7 сравнения, а суммирующий вход - с выходом логичес кого элемента 5. Устройство работает следующим образсш. Оно управляется последовательностью синхроимпульсов, подаваемых на соответствукидие входы первого, второ го и третьего блоков сравнения (на чертеже эти входы не показаны), По каждому синхроимпульсу на выходах первого, второго и третьего блоков сравнения вырабатывается бинарный символ(О или 1) соответственно а, b:j,y , (t - дискретиое время) , причем вероятности появления единичного символа соответственно равны PL а) А f (Ь,,) « В,Р (vfc) Z,, .(Zt. J- случайная величина - солер... реверсивного-счетчика в моMeijT времени t). Известно, что вероятность появления 1 в случайной последовательности на выходе элемента И равна Р()° АВ. Эта последовательность далее поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 6. В предлагаемом устройстве, как и .в схеме известного справедливо еледующее соотношение между случайными величинами Z, а, Ь, у 7 -7-еС1 1) (1) . t Математическое ожидание случайной Величины находится как M(z)M(z)))) (X) так как М {y ) - (Е - разрядность реверсивного счетчика 6), то с учетом (2). M(,)AB41-)M(Z) Решение этого конечноразностного уравнения при нулевых начальных условиях имеет вид M{z) (i-e ) или при фиксации запятой перед старшим разрядом . 24.. .,-е М(-l-lsABd-e- - ) i Таким образом, очевидно, что и в схеме известного и в предлагаемом устройстве процесс накопления бинарных символов устанавливается, причем (-1-) () , т. е. действительно реализуется заданная функциональная зависимость. Мерой погрешности устройства является дисперсия содержимого реверсивного счетчика 6, т. е. дисперсия случайной величины 2 Для прототипа она имеет вид 02 2лвй-е t)i.AB/i-e2 (4) в предлагаемом устройстве за счет Объединения групп входов второго и .третьего блоков сравнения, меяаду символами и вводится жесткая корреляционная связь. При этом «.Лн1 Следовательно, дисперсия случайной величины z в предлагаемом устройстве равна ч1 ni D.(i-e )i-A(e- )} (5) Из уравнения (4) и(5) видно, что для любого t D D . коэффициент равен D, 1-АВ(1-е ) Ж .,,-с 1-А( ) Он выражает относительное уменьшение статистической погрешности выполнения операции умножения АВ в предлагаемом устройстве по сравнению с известным. Видно, что К (. Например, еслиА ) то в установившемся рел&ме () k 7. Выигрыш в точности вычкслений тем больше, чем больше абсолютные значения А и мень ше В. Таким образом, объединением групп входов второго и третьего блоков сравнения, в предлагаемом устройстве достигается значительное уменьшение погрешности вычислений АВ, так как между последовательностями на суммирующем и вычитающем входах реверсивного счетчика в этом случае устанавливается положительная взаимная корреляционная связь, стабилизирующа процесс накопления содержимого счетчика. Формула изобретения, .Вероятностное множительное устрой ство, содержащее элемент И, первый, второй и третий блоки сравнения, выходы первого и второго блоков сравнения соединены со входами элемента И, первый и втсфой генераторы случай ных чисел, В1ЬсЬды которых соединены с первыми группами входов соответственно первого и второго блоков сравнения, вторые группы входов первого и второго блоков сравнения соединены с разрядными шинами чисел сс лножите

i-i-li лей, реверсивный счетчик, суммирующий вход которого соединен с выходом элемента И, вычитающий вход - с выходом третьего,блока сравнения, а разрядные выходы - с первой группой входов третьего блока сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, вторая группа входов третьего блока сравнения соеди-7 нена с выходами второго генератора случайных чисел. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Гейне Б. Стохастическая вычислительная машина. Электроника, 1967, 14. . 2.Авторское свидетельство СССР 571810, кл. Q 06 F 15,/36, 1977. 3.Авторское свидетельство СССР 590734, кл. в 06 Р 15/36, 1978. 4.Яковлев В. В. Федоров Р. Ф. Стохастические вычислительные мгшшны. Л. , Машиностроение, 1974, с. 44-46. 5.Авторское свидетельство СССР 305482, кл. (G 06 F 15/36, 1971.; 6.Федоров Р. Ф., Яковлев В. В. Добрис Г. В. Стохастические преобразователи информации. Л., Машиностроение, 1978. с. 64 (прототип).

i--li

6

J4.,