Стохастический дифференциатор Советский патент 1982 года по МПК G06F7/70 

Изобретение относится к вьгаислитель- ной тчэхнике и прецназначается для вьто;к нения операции дифференцирования переменных А в стохастических вычислительных машинах.

Известны стохастические интеграторы, обеспечивающие интегрирование стохастических переменных (операгдаю, обратную дифференцированию), содержащие преобразователь число-вероятность, реверсивный счетчик, блок сравнения, генератор с/ учайных чисел. Операция пнфференцирования может быть выполнена при помощи таких интеграторов при использовании стохастического вычитателя, входы которого соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика l и 2.

Это приводит к усложнению устройств ва стохастического дифференциатора.

Наиболее близок к пресшагаемому стохастический дифференциатор, содержащий преобразователь число-вероятность, двоичный счетчик, блок сравнения, генератор случайных чисел, выходы которого соединены с первой группой входов блока сравнения, вторая группа вхоцов которого соединена с выходами двоичного счет чика соответственно.

. В известной схеме реверсивный счетчик является интегратором, поэтому операторное выражение идя переменной PU (Ру - вероятность появления символа в случайной последовательности на выходе блока сравнения; - номер мащинного такта) затюывается так

РДр)

(1)

Рч1Р)

1+рТ

гйе Р - формальный оператор дифференцирования;

т - постоянная времени Т

8 - разрядность реверсивного счетчика;

Р„ - вероятность появления символа )(1 в случайной последователь395носги на суммирующем зхоое реверсивного счетчика; .р(рид/р)-, операторная запись выражения Р; иди А ., При подключении стохастического вычислителя к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика для переменной PZ (Р BeposTTHocTb появления символа 7; 1 на выходе стохастического вычитателя) с учетом {1) получают zW-Mrt-.. Из соотнощения (2) следует, что анапиэируемая модель представляет собой цифференцирующее устройство с передаточной функцией рТ/- + рТ J. Недостатком известного устройства я&ляется большая аппаратурная сложность, что Вызвано в основном применением ре версивного счетчика .Цель изобретения - упрощение стохастического дифференциатора. Поставленная цель достигается тем, что стохастический дифференциатор, содержащий преобразователь число-вероятность, вход которого является входом дифференциатора, генератор случайных чисел и блок сравнения, первая группа входов которого соеринена с вых1эдами генератора случайных чисел, двоичный счетчик, выходы которого соединены со второй группой входов блока сравнения, допошштельно со держит элемент И и элемент НЕ, вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выход - с входом двоичного счетчика и первым входом элемента И, второй вход элемента И соединен с выходом преобразователя число-вероятность, а выход является выходом дифференциатора. На чертеже представлена блок-схема стохастического дифференциатора. Устройство содержит преобразователь I число-вероятность, двоичный счетчик ii, элемент НЕ 3, блок 4 сравнения, генератор 5 случайных чисел и элемент И 6. Выходы генератора случайных чисел Б соединены с первой группой входов блока 4 сравнения, вторая группа входов к« торого соединена с выходами двоичного счетчика 2, Выход блока 4 сравнения соединен с входом элемента НЕ 3, выход которого соединен с входом двоичного сче гчика 2 и первым входом элемента И 6. Второй вход элемента И 6 соединен с выходом преобразователя 1 число-вероятность. 4 Работа устройства управляется последовательностью синхроимпульсов, подаваемых на соответствующие-входы (не показаны) преобразователя 1 число-вероятность и генератора случайных чисел ,5. По каждому синхроимпульсу на выходах преобразователя I число-вероятность, элемента НЕ 3 и элемента И 6 вырабатывае1 ся бинарный символ (О или 1) соответственнох. У; , 7, , с вероятностями появления единичного символа Р , Рц , Р соответственно. Причем Рд А. Математическое ожидание содержимого счетчика в i -ом такте .м,,,(i). Решением этого конечноразностного уравнения является ,е/, .-гT 241-6 сладоватально, временная зависимость .. Вероятности Р имеет аналогичный вид Py()H -e2f о2 Ота вероятность перемножается далее с вероятность1о р ° правилам вероятно стной логики, т.е. :) Ае в операторном выражении этому соответствует функция )-77;; Мр), l pT-r;,(3) roe Т 2 - постоя1шая времениустройства. Таким образом, в силу соответствия (2) и (З), в предлагаемом устройстве реализуется, выполнение операции диффе- ренцирования переменной А. Вместе с тем предлагаемое устройство проще извесгаого за счет использования в нем двоичного счетчика вместо реверсивного двоичного счетчика, так как в последнем случае в каждом разряде счетчика для обеспечения логики вычитания необходимо использовать логическую схему 2И-2И-2И-ЗИЛИ. В базисе интегральных схем серии 155 такой элемент реализуется минимально на одном логическом модуле. В этом базисе триггер также реализуется на оплом мооуле, поэтому пршсходит удвоенное сокращение затрат микросхем на построение двоичного счетчика устройства диффере щирования. Таким образом, технико-экономический эффект изобретет я заключается в значительном сокращении аппаратурных средств при его соацании. ормула изобретения Стохастический дифференциатор, соцержаший гфеобразсватель число-вероятность вход которого является входом дифференциатора, генератор случайных чисел, блок сравнения, первая группа .входов которого соединена с выходами генератора сдуча Цных чисел, двоичный счетчик, выходы ко, торого соединены со второй группой входов блока сравнения, отличающ и и с я тем, что, с целью упрощения, дифференциатор содержит элемент И и элемент НЕ, вход которого соединен с 95 54 выходом блока сравнения а выход - с входом двоичного счетчика и первым элемента И, второй вхоп элемента И С1зединен с выходом преобразователя число-вероятность, а Выход является ьыходом (Кфференцнатора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе I. Яковлев В. В., Федор Р.ф. Сго;хастические вычислительные машины. Л,, Машиностроение, 1974,с, 144-155, 2,Авторское свидетепьство СССР Mi 681431, кл. Q 06 F 15/36 1979, 3.ГейНис Б. Ст1эасастическая вычислительная машина,- Электронию, 1967, N 14 (прототип).