Стохастический сумматор Советский патент 1982 года по МПК G06F7/70 

(5Ю СТОХАСТИЧЕСКИЙ СУММАТОР

1

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначается для выполнения операции суммирования п чисел Хк(Хг Е А(Хц , А ц- константы, О Afc 1) в стохастичесKr-l ч V - ких вычислительных машинах.

Известны стохастические сумматоры, содержащие генераторы случайных равномерно распределенных чисел, блоки сравнения, логические элементы И, ИЛИ, НЕ tn , 2 и 33.

Недостатками этих устройств явля ются ограниченность функциональных возможностей, так как в них невозможно независимое задание констант АИ, и большая аппаратурная сложность, что связано с применением п генераторов случайных чисел.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является стохастический сумматор, содержащий группу п блоков сравгенератор

дизъюнктор.

нения,

случайных равномерно распределенных

чисел, группу п элементов Запрет, каждый из которых имеет два разрешающих и К-1 (К 1,2,...,п) запрещающих входа, причем j-й запрещающий вход (J 1,2,...,К-1). К-го элемента Запрет соединен с выходом j-ro блока сравнения и с первым разрешающим входом j-ro элемента Запрет, второй разрешающий вход которого является входом j-ro слагае10мого X; ,а выход соединен с К-м входом дизъюнктора, -другие входы которого соединены с выходами остальных элементов Запрет соответственно, выход генератора случайных

15 равномерно распределенных чисел подключен к первому входу К-го блока сравнения, а второй вход является входом соответствующей константы С Ч . .

20

В устройстве стохастического сумматора обеспечивается возможность независимого задания констант Р( за счет того, что числен3ные значения вспомогательных констант С ц определяются в соответствии с алгоритмом А,С, .,, J., П-Сг) Ci 1,2Г:..,п-1) (1) Недостатками этого устройства являются низкая точность выполнения операции сложения ввиду неизбежно возникающих погрешностей пред ставления значений С | и большая аппаратурная сложность, что связано с необходимостью применения п генераторов случайных чисел. Целью изобретения является повы шение точности и упрощение устройс ва. Поставленная цель достигается тем, что в стохастическом сумматор содержащем группу п блоков сравнения, первые входы которых являются входами констлнт слага.емых суммато ра, генератор случайных равномерно распределенных чисел, выход которо соединен со вторым входом первого блока сравнения, группу п элементов Запрет, первые разрешающие входы которых являются входами слагаемых сумматора, выход каждого К-г (,2,,,.,п) блока сравненияО соединен со вторым разрешающим входом К-го элемента Запрет и с К-ми запрещающими входами всех последующих элементов Запрет, дизъюнктор, вхо ды которого соединены с выходами элементов Запрет, а выход является выходом сумматора, дополнительно выход генератора случайных равномерно распределенных чисел сое динен со вторыми входами блоков сравнения, начиная со второго. На чертеже приведена блок-схема сумматора. Сумматор содержит группу п блоков сравнения I, груггпу п элементов Запрет II,генератор случайных равномерно распределенных чисел III и дизъюнктор IV. Выход генератора случайных равно мерно распределенных чисел 3 соединен со вторыми входами блоков срав нения группы п блоков сравнения I. Выход каждого (,2,...,п) блока сравнения группы I соединен .со вторым разрешающим входом К-го элемента Запрет группы п элементов Запрет II и с К-ми запрещающими входами всех последующих эле4ментов Запрет группы П. Выходы элементов Запрет группы II соединены со входами дизъюнктора IV. Сумматор работает следующим образом. На первые разрешающие входы элементов Запрет группы П подаются сигналы слагаемых Х. (,2,. . ., п). На первые входы блоков сравнения группы 1 подаются константы С, вычисляемые в соответствии с выражениемС . - С Л Работа устройства управляется последовательностью синхроимпульсов, подаваемых на соответствующие входы всех п блоков сравнения (на чертеже не показаны). По каждому синхроимпульсу на выходах блоков сравнения вырабатывается бинарный символ (О или 1) соответственно b,b2,... ,b,... ,b, причем вероятности появления единичного символа соответственно равны рСЬа-С,(,2,...,п). Слагаемые X | также представлены в виде синхронизирюванных случайных последовательностей бинарных символов Х|, причем р(Хц) X )«, Бинарные последовательности Ьц, х далее перемножаются на элементах Запрет в соответствии со структурой их входных цепей. Обозначив бинарный символ на выходе К-го элемента Запрет через у, получают , х.) )к этом последовательности, вырабатываемые на выходах элементов Запрет, ортогональны попарно и в совокупности, поэтому Pb{), P(, Ks-t в силу независимости х | от всех у (у - банарный символ на выходе дизъюнкторя, р(у) Y ). Таким образом из анализа 3) видно, что предложенное устройство выполняет заданный алгоритм суммироПXsZiA.X, так как . В предложенном устройстве и в известной схеме реализуется одна и та же функциональная зависимость. 5 Однако в известной схеме эта зависимость вычисляется с погрешностью, что вызвано возникновением ошибки при представлении констант С. Действительно, если все Ац пре ставлены точно в f -разрядном дво ичном коде, то в соответствии с (1 большинство рассчитываемых констант С), получаются в виде бесконечной двоичной дроби, т.е. могут быть представлены в -разрядной сетке устройства с погрешностью не более 2 , В предложенном устройстве обеспечивается отсутствие погрешности представления всех С, так как из (2) вытекает возможность всегда точного представления всех С )t в 6-разрядном коде, если все h точн представлены в коде такой же разрядности. Кроме того, за счет объединения первых входов всех блоков сравнени в предлагаемом устройстве требуетс лишь один генератор случайных равномерно распределенных случайных чисел вместо п генераторов в извес ной схеме. Таким образом, технико-экономический эффект предлагаемого устройства заключается в повьшении то ности работы и снижении аппаратурн затрат при его реализации. Формула изобретения Стохастический сумматор, содержащий группу п блоков сравнения , пе вые входы которых являются вхо6дами констант слагаемых сумматора, генератор случаГжых равномерно распределенных чисел, выход которого соединен со вторым входом первого блока сравнения, группу п элементов Запрет, первые разрешающие входы которых являются входами слагаемых сумматора, выход каждого К-го (,2,...,п) блока сравнения соединен со вторым разрешающим входом К-го элемента Запрет и с К-ми запрещакмцими входами всех последующих элементов Запрет, дизъюнктор, входы которого соединены с выходами элементов Запрет, а выход является выходом сумматора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения устройства, выход генератора случайных равномерно распределенных чисел соединен дополнительно со вторыми входами блоков сравнения, начиная со второго. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Федоров Р.Ф., Яковлев В.В., Добрис Г.В. Стохастические преобразователи информации. Л., Машиностроение, 978, с. 15. 2.Гладкий B.C. Вероятностные вычислительные модели, М., Наука, , с. 10. 3.Авторское свидетельство СССР (, 613322, кл. G 06 F 15/36, 1978. -14. Кирьянов Б.Ф. Основы теории стохастических вычислительных машин и устройств. Монография ЦНИИТЗприборостроения, № 52, 1976, с. 85, рис. Н (прототип).

I 1 f

a