Стохастическое устройство для возведения в целую степень

 

СТОХАСТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В ЦЕЛУЮ СТЕПЕНЬ, содержащее D- триггер, тактовый вход которого объединен с тактовым входом регистра сдвига и является тактовым входом устройства, информационный вход D-триггера является информационным входом устройства, выход D-триггера соединен с информационным входом регистра сдвига, выход которого является выходом устройства, а вход питания1Э-триггера является входом питания устройства, отличающееся тем, Что, с целью повышения экономичности путем снижения потребляемой энергии, в него введены ключ и одновибратор, выход которого соединен с входом сброса регистра сдвига, а управляющий рход объединен с управляющим входом ключа и соединен с выходом D-триггера, д вход питания ключа является входом питания устройства, авыход ключа соединен с входами питания одновибратора и регистра сдвига.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

g(5g G 06 F 15/36.")

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "-

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВ( (21) 3518872/18-24 (22) 08.12.83 (46) 23.02.84. Бюл. 9 7 (72) В.В.Яковлев, P.Ô.Cåäîðîâ, A.B.ßêîâëåâ, О.Н.Куранова и Г.П.Филимонова

-(71) Ленинградский ордена Ленина институт инженеров железнодорожного транспорта им. акад. В.Н.Образцова (53) 681.3(088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

9 739545, кл. Q 06 F 15/36, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

В 756414, кл. С 06 Р 15/36, 1978 (прототип). (54)(57) СТОХАСТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В ЦЕЛУЮ СТЕПЕНЬ, содержащее О-триггер, тактовый вход которого объединен с тактовым входом регистра сдвига и является тактовым входом устройства, информационный входD -триггера является информационным входом устройства, выход

0-триггера соединен с информационным входом регистра сдвига, выход которого является выходом устройства, а вход питаниями -триггера является входом питания устройства, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, Что, с целью повышения экономичности путем снижения потребляемой энергии, в него введены ключ и одновибратор, выход которого соединен с входом сброса регистра сдвига, а управляющий вход объединен с управляющим входом ключа и соединен с выходом0-триггера, вход питания ключа является входом Е питания устройства, а выход ключа соединен с входами питания одновибратора и регистра сдвига.

107 5271

Кзобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для вычисления показательной функции вида х" (h — - целое положительное число, х = 0 —: 1) . известно усстройство для возведе- 5 ния в целую степень, содержащее линейный преобразователь число-вероятность, регистр сдвига, логические элементы И fl) .

Недостатком является большая мощность, потребляемая устройством от источников питания.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является стохастическое устройство для возведе- 15 ния в целую степень, содержащее логический элемент НЕ, tl -разрядный регистр сдвига, тактовый вход которого соединен с тактовыми входами устройства и D-триггера, информацион-20 ный вход которого подключен к входу устройства, вход питания — к выходу источника питания, а выход — к информационному входу регистра сдвига (2) .

Недостатком этого устройства является также бодьшая потребляемая мощность от источника питания, вызванная постоянным подключением последнего, независимо от того, поступает 1 или 0 на информацион- 30 ный вход регистра сдвига.

Цель изобретения заключается в повышении экономичности за счет снижения потребляемой энергии.

Для достижения поставленной цели . 35 в стохастическое устройство для возведения в целую степень, содержащее.

D-триггер, тактовый вход которого объединен с тактовым входом регистра сдвига и является тактовым вхо- 40 дом устройства, информационный вход D-триггера является информационным входом устройства, выход D-триггера соединен с информационным входом регистра сдвига, выход которого явля- 45 ется выходом устройства, а вход питания D-триггера является входом питания устройства,. введены ключ и одновибратор, вЫход которого соединен с входом сброса регистра сдвига, а управляющий вход объединен с управляющим входом. ключа и соединен с вы ходом D --триггера, вход питания ключа является входом питания устройства, а выход ключа соединен с входами питания одновибратора и регистра сдви- 55 га.

Благодаря включению в схему уст . ройства ключа и одновибратора и их межсоединению с другими блоками .Устройства обеспечивается снижение по- 60 требляемой энергии за счет отключения источника питания при поступлении серии нулей на вход устройства.

На чертеже представлена схема устройства.

Схема содержит D -триггер 1, регистр 2 сдвига, ключ 3, одновибратор 4, тактовый вход 5 устройства, информационный вход б устройства, выход 7 устройства, вход 8 питания устройства.

Вход б устройства. соединен с информационным входом13-триггера 1, выход которого соединен с информационным входом (П-1)-разрядного регист. ра 2 сдвига, вход сброса которого соединен с выходом одновибратора 4, вход питания которого подключен к входу питания регистра 2 сдвига и к выходу ключа 3, управляющий вход которого соединен с выходом)3 -триггера 1 и с управляющим входом одновибратора 4, а вход питания — с выходом 8 питания устройства и с входом питания 1) -триггера 1, тактовый вход которого соединен с тактовым входом 5 устройства и с тактовым входом регистра 2 сдвига, выход которого соединен с выходом 7 устройства.

На вход б устройства подается случайная тактированная и некоррелированная последовательность бинарных символов ); (— номер такта) с вероятностью появления единицы р(; = 1)=Х . Общая синхронизация работы блоков устройства осуществляется последовательностью тактовых импульсов, подаваемых на тактовый вход 5 устройства. При подаче последовательности ; на вход и --разрядного регистра сдвига и логического элемента НЕ, выход которого является входом сброса регистра, на выходе известного устройства образуется аналогичная случайная последовательность Е, с вероятностью появления единицы р(„ =1) =X

Устройство работает следующим образом .

По каждому тактовому импульсу на вход б устройства поступает символ единица или нуль с вероятностями р(1)= X и p(0) =l-Õ соответственно.

Если Ч; О, то17 -триггер 1 устанавливается в 0 ; по управлякщему входу запирается ключ 3, и таким образом прекращается подача питания на элементы регистра 2 сдвига. Этим объясняется возможность существенной экономин энергии, потребляемой устройством от источника питания. Чем длиннее серии нулей во входной последовательности тем больше проявляется этот фактор.

Если (; = 1, то осуществляется запись единицы вЧ3 -триггер 1, после чего единицей с выхода этого триггера включается ключ 3, обеспечивая подачу питания на элементы регистра 2 сдвига и на одновибратор 4, который генерирует на своем выходе

107 5271

Составитель Э.Сечина

Редактор H.Пушненкова Техред Л.Пилипенко Корректор Г.Решетник

Заказ 503/43 Тираж б99 Подписное

BHHHIIH Государственно"о комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4 импульс, осуществляющий гашение (сброс) триггеров регистра, т.е. их предварительную установку в нулевое .состояние. Следовательно, если 1),= 1, то происходит перепись единицы в первый разряд регистра 2 сдвига и занесение единицы в П -триггер 1.

При g + = 1 в единичном состоянии

l находятся 13-триггер 1 и два младших разряда регистра 2 сдвига. Перемещение единичной информации в регистре 2 сдвига происходит далее аналогично, если на входе -присутствует серия из единиц. Но устройство будет погашено всякий раз при поступлении на вход 6 нулевого символа. 15

Единица на выходе регистра 2 сдви-. га (;=1) может, очевидно, появиться только в том случае, если количество единиц в серии входной последовательности ; не меньше, чем )I например 20 при Ц» = Ц(-q = ji z - ° ° .=9i n+q 1

Ijii Ч1 ° 9i nwi = 1 и тджх

Таким образом, реакция предлагаемого устройства на входную случайную последовательность I), " полностью сов- .25 падает с реакцией известного устройства, за базовый объект. Соответственно реализуемая устройством вычислительная функция (р(2;)=х") имеет тот же вид. 30

Однако энергия, потребляемая устройством от источника британия, при этом меньше за счет периодического отключения питания регистра 2 сдвига при появлении серии нулей во 35 входной последовательности. В известном устройстве регистр сдвига вклочает nD -триггеров, поэтому полная энергия, потребляемая им от источника питания, равна

Р=ЯР1+РйЕ i (1) где рт s р — энергии, потребляемые соответственноП -триггером и логическим эле ментом НЕ..

Так как включение ключа 3 в предлагаемом устройстве осуществляется с вероятностью Р(;= l)=X, то полная энергия, потребляемая устройством, составляет

P Pe+Pan+ И 1) рГ+р46 ", (2) где pgg pp в — энерг и ° по1ребляемые соответственно ключом и одновибратором.

Рассмотрим отношение Ы вЂ”, и усредP ним его по всем возможным значениям

Х(х =0-:1). Тогда усредненное значение е, найпем в виде

1 1 и Р + Рне

", Р, Р.+Н -()Р Р l» Рт Рнк (>-1) Рт+ Ров

Еп $(+ (. -<)Рт+ Ров l Р + Ркп

Величинами > 1, а абсолютное значение а7. определяется выбором конкретного схемотехнического базиса.

Технико-экономический эффект предлагаемого устройства по сравнению с известным состоит в существенном (полтора и более раз) снижении энергии, потребляемой от источника питания ..