Стохастическое устройство для возведения в целую степень Советский патент 1982 года по МПК G06F7/70 

Изобретение относится к вычислительной технике и . п едназначено для использования в цифровых и стохастических вычислительных устройствах.

По основному авт.св. №756414 известно устройство для возведения в целую степень, содержащее регистр, сдвига, вход младшего разряда которого является входом устройства, а тактовый вход регистра сдвига - тактовым входом устройства, причем вход устройства через инвертор соединен с входом установки регистра сдвига в нулевое состояние, а выход старшего разряда регистра сдвига является выходом устройства tlJВ выходной последовательности устройства имеется положительная автокорреляция символов, что приводит к уменьшению точности, т.е. к увеличению дисперсии оценки результата вы числений, которая в данном случае равна

VV--

(2,-1)рГ+2 I Pj,

4V.)

где Р - вероятность появления символов 1 во входной последовательности;показатель степени;

п

2 - объем выборки, по которой

счетчик с разрядностью осуществляет вычисление оценки т.

Цель дополнительного изобретения повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что стохастическое устройство до10полнительно содержит генератор случайных чисел, первый и второй цифровые компараторы, регистр, реверсивный счетчик и блок антисовпадений, первый вход которого под15ключен к выходу регистра сдвига, а первый и второй выходы соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выходы генератора случайных

20 чисел соединены с первыми группами входов первого и второго цифровых компараторов, вторые группы входов которых соединены с группами выходов соответственно регистра и ре25версивного счетчика,а выходы соединены соответственно с входом младшего разряда регистра сдвига и вторым входом блока антисовпадений.,

На чертеже представлена блок30 схема устройства.

Оно содержит регистр 1 cflBHta, элемент НЕ 2, первый 3 и второй 4 цифровые компараторы, регистр 5, блок 6 антисовпадений, генератор 7 случайных чисел, реверсивный счетчик 8.

Выходы генератора 7 случайных чисел соединены с первыми группами входов первого 3 и второго 4 цифровых компараторов, входные группы входов которых соединены с группами выходов соответственно регистра 5 и реверсивного счетчика 8, а выходы соединены соответственно с входом младшего разряда регистра 1 сдвига, соединенного с входом элемента НЕ 2, и вторым входом блока 6 Выход элемента НЕ 2 соединен с входом установки регистра 1 сдвига в нулевое состояние. Выход регистра 1 сдвига соединен с первым входом блока б антисовпадений, первый и второй выходы которого соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 8.

Устройство работает следующим образом,

В каждом такте работы устройства цифровые компараторы 3 и 4 вырабатывают на своих выходах символы если случайное число на выходах генератора 7 случайных чисел оказывается меньше содержимого соответственно регистра-5 и реверсивного счетчика 8, и символы ,0 - если соотношение противоположно. При равновероятном распределении случайных чисел, вырабатываемых генератором 7 случайных чисел, вероятности появления символа на выходах первого 3 и второго 4 цифровых компараторов ооответственно равны:

Р, , Pj. (t) , где X - целое число, хранящееся

в регистре 5; m(t) - целочисленное содержимое

реверсивного счетчика 8

в такте t; 6 - разрядность генератора 7

случайных чисел,регистра

5 и реверсивного счетчика 8.

Вероятность Рч, появления символа I1 на выходе регистра 1 сдвига пртл этом равна,

-р

(1)

а содержимое счетчика 8 изменяется в такте t в соответствии с уравнением

m(t+l)m(t)+y(t)-Z(t) , (2) где y(t) и Z(t) -.состояния выходов

соответственно регистра 1 сдвига и

второго цифрового компаратора 4 в такте t.

Таким образом, приращение содержимого реверсивного счетчика 8 за один такт работы устройства составляет в среднем Р

Ml(m,t) M(m,t) , где М - символ математического ожидания.

В установившемся.режиме AM(m,t)0 и M(m) M(m, t) , т.е. в счетчике 8 накапливается оценка, пропорциональная п-й степени входной вероятности Pjg.

Отношение дисперсии результата вычислений, характеризующей основное изобретен ие, к дисперсии в предложенном устройстве составляет

.(1+P.v) (1-Рн)-2п(1-Р)РУ D m

k

D m l-P -nd-Pfi.)Это отношение больше единицы. Например, при ,5 и п 2 , 0,625 ,, . 0,25 5 При Р 0,75и п 3

k 0-37891 2 425 0,15625 Использование изобретения позволяет уменьшить дисперсию результата в k раз, т.е. повысить точнос1 Ь вычислений .

Формула изобретения

Стохастическое устройство для возведения в целую степень по авт. св. № 756414, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности, оно содержит генератор случайных чисел, первый и второй цифровые компараторы, регистр, реверсивный счетчик и блок антисовпадений, первый вход которого подключен к выходу регистра сдвига, а первый и второй выходы соединены соответственно с су} мирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выходы генератора случайных чисел соединены с первыми группами входов первого и второго цифровых компараторов, вторые группы входов которых соединены с группами выходов соответственно регистра и реверсивного счетчика, а выходы соединены

5 соответственно с входом младаиего разряда регистре сдвига и вторым входом блока антисовпадений.. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0 1. Авторское свидетельство СССР № 756414, кл. G 06 Р 15/36, 1980 (прототип).