Вероятностное устройство для возведения в квадрат Советский патент 1981 года по МПК G06F7/70 

(54) ВЕРОЯТНОСТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в стохастических вычислительных машинах для квадрирования величин, представленных двоичным кодом. Известны устройства для возведения в квадрат, содержащие генератор случайных чисел, линейный преобразователь код-вероятность, элемент задержки, элемент И и счетчик резуль татов flT и Г2 Однако известные устройства имеют ризкое быстродействие и недостаточну точность вычисления. Наиболее близким техническим реше нием к предлагаемому изобретению является устройство, содержащее гене ратор псевдослучайных чисел, два линейных преобразователя код-вероятность, элемент задержки, элемент И и счетчик результата, причем вход счетчика результата подключен к выхо ду элемента И, первый вход которого подключен к выходу первого линейного преобразователя код-вероятность,а второй вход - через элемент задержки к выходу второго преобразователя код вероятность. При этом выходы генератора псевдослучайных чисел подключен к соответствующим рг зрядным входам В КВАДРАТ первого линейного преобразователя код-вероятность. Устройство реализует операцию умножения двоичных чисел А и В, коды которых занесены в регистры преобразователей код-вероятность. Операцию возведения в квадрат указанное устройство выполняет при занесении в регистры обоих преобразователей одного и того же числа А Гз. Недостатком такого устройства является его сложность (наличие двух преобразователей код-вероятность при одной входной переменной). Устранение же второго преобразователя кодвероятность и подключение входа элемента задержки к выходу первого преобразователя приводит к понижению точности в 2-4 раза. . Цель изобретения - упрощение устройства и повышение точности работы. Поставленная цель достигается тем, что в вероятностном устройстве для возведения в квгщрат, содержащем генератор псевдослучайных чисел, п-раэрядный преобразователь код-вероятность, элемент И, первый вход которого соединен с выходом преобразователя код-вероятность, элемент задержки, выход которого соединен с вторым входом элемента И, и счетчик

результата, вход которого соединен с выходом элемента И, вход элемента задержки соединен с выходом преобразователя код-вероятность, каждый i-ый вход которого (i. 1,2,...п) соединен с j-ым выходом генератора псевдослучайных чисел, причем

j n-2(i-1) (п-т)д,если U j n- Г2(п-1)+1 (п-т)„аг.если i

где n,m{n m) - степени характеристического полинома Х + Х + 1 генератора псевдослучайных чисел.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 псевдослучайных чисел, п-разрядннй преобразователь код-вероятность 2, входы которого соединены с вьоходами генератора 1 указанным образом,элемент 3 задержки, вход которого соединен с выходом п-разрядного преобразователя код-вероятность 2, элемент И 4, первый вход которого соединен с выходом п-разрядного преобразователя код-вероятность 2, а второй вход - с выходом элемента 3 задержки, и счетчик 5 результата, вход которого соединен с выходом элмента И 4.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом операции в регистр преобразователя код-вероятность 2 заносится подлежащее возведению в квадрат исходное число А, счетчик 5 результатов устанавливается в нул а в регистр генератора 1 псевдослучайных чисел заносится произвольное исходное число XQ (за исключением нуля). При работе устройства последовательность псевдослучайных Х), К 1,2,..N, вырабатываемых генератором 1, сравнивается в преобразователе код-вероятность 2 с исходным числом А. В результате на выходе преобразователя код-вероятность 2 образуется последовательность нулей и единиц (l J с вероятностью появления единицы P( А. Последовательность {U. непосредственно и через элемент 3 задержки с задержкой на один такт подается на входы элемента И 4, реализующегб операцию умножения вероятностей. Результат операции 5 фиксируется счетчикокГ 5 результата по окончании цикла генерации псевдослучайных чисел N 2 - 1. Момент окончания цикла устанавливается по появлению в регистре генератора 1 псевдослучайных чисел исходного числа Х0.

В предлагаемом устройстве минимизация ошибки квадрирования достигается за счет исключения в последовательности псевдослучайных чисел X J( на входах преобразователя кодвероятность 2 таких пар Х, Х.-)Для которых ошибка произведения€ минимальна.

Это достигается за счет соответствующего соединения выходов генератора 1 псевдослучайных чисел с 5 входами п-разрядного преобразователя код-вероятность.

Формула изобретения

Вероятностное устройство для возведения в квадрат, содержащее генератор псевдослучайных чисел, празрядный преобразователь код-верояность, .элемент И, первый вход которого соединен с выходом преобразователя код-вероятность, элемент задержки, выход которого соединен с вторым входом элемента И, и счетчик результата, вход которого соединен с выходом элемента И, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения точности работы, вход элемента задержки соединен с выходом преобразователя код-вероятность, каждый i-ый вход которого (i 1,2,...п) соединен с j-ым выходом генератора псевдослучайных чисел, причем j

п-2( i-1) (п-т)тоап1если i . у- и

j п- 2(n-i )+lJ (п-т)оа„, если

i -i , где п,т(п7 (п) - степени характеристическогО полинома х генератора псевдослучайных чисел.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Яковлев В.В., Федоров Р.Ф. Стохастические вычислительные машины. М., Машиностроение, 1974, рис. 25 и 37.

2.Авторское свидетельство СССР W 305482, кл. G 06 F 7/36, 1972.

3.Авторское свидетельство СССР № 571810, кл. G 06 F 7/39, 1977 (прототип).