Устройство для анализа распределения случайного процесса

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА, содержащее блок памяти, выход которого соединен с первым входом сумматора, аналого-цифровой преобразователь, вход которого является информационным входом устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем определения истинного значения плотности вероятности и функции распределения, он содержит счетчик импульсов, элемент И-НЕ, коммутатор адреса, регистр адреса, блок деления, элемент НЕ, коммутатор, данных, регистр и генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к первому входу элемента И-НЕ, к входу синхронизации регистра адреса , управляющему входу блока памяти и к счетному входу счетчика импульсов , разрядность которого равна Л+k (где и - количество разрядов в слове, а 2 Н - количество слов выходы nf k разрядов которого подключены , к первому входу блока деления, k младших разрядов счетчика импульсов соединены с первым входом коммутатора адреса, второй вход которого соединен с выходом аналого-ци(ового преобразователя, выход k -го разряда счетчика импульсов соединен с вторым входом элемента И-НЕ, третий вход которого объединен с. входом элемента НЕ, с управляющимивходами коммутатора адреса, коммутатора данных, блока деления и является управляющим входом устройства, выход л элемента И-НЕ подключен к входу синхронизации регистра, выход которого подключен к второму .входу сумматора , выход которого соединен с информационным входом регистра, первым информационным входом коммутатора данных и является выходом устройства , второй информационный вход коммутатора данных подключен к выходу блока деления, второй вход которо го соединен с выходом блока памяти, СП выход коммутатора данных соединен с информационным входом блока памяти , выход коммутатора данных адресо са пЬдключен к информационному входу регистра адреса, выход которого соединен с адресным входом блока памяти

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ)УБЛИН (19) (11) 3(51) С 06 F 1 5/3 б

14

ЯЦ,)(ИО « <

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 351 5876/18-24 (22) 02.12.82 (46) 30.05.84. Бюл. )) 20 (72) О;В. Алферова, 10.С . Каневский, Н.Е. Куц, А.N. Сергиенко и E.A. Чупраков (71) Киевский ордена Ленина поли- технический институт им.50-летия

Великой Октябрьской социалистической революции (53) 681.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

)) 620981, кл. G 06 F 15/36, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

)) 830399, кл. G 06 F 15/36, 1979. (54)(57) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ АНАЛИЗА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА, содержащее блок памяти, выхоД которого соединен с первым входом сумматора, аналого-цифровой преобразователь, вход которого является информационным входом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем определения истинного значения плотности вероятности и функции распределения, он содержит счетчик импульсов, элемент И-НЕ, коммутатор адреса, регистр адреса, блок деления, элемент НЕ, коммутатор данных, регистр и генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к первому входу элемента И-НЕ, к входу синхронизации регистра адреса, управляющему входу блока памяти и к счетному входу счетчика импульсов, разрядность которого равна

)1i k (где n - количество разрядов .в слове, а 2 = )(— количество слов)

К выходы и). k разрядов которого подключены к первому входу блока деления, k младших разрядов счетчика импульсов соединены с первым входом коммутатора адреса, второй вход которого соединен с выходом аналого-цифрового йреобразователя, выход k -го разряда счетчика импульсов соединен с вторым входом элемента И-НЕ, третий вход которого объединен с. входом элемента НЕ, с управляющими. входами коммутатора адреса, коммутатора данных, блока деления и является Pg управляющим входом устройства, выход элемента И-НЕ подключен к входу синхронизации регистра, выход которого подключен к второму входу сумматора, выход которого соединен с информационным входом регистра, первым информационным входом коммутатора данных и является выходом устройства, второй информационный вход коммутатора данных подключен к выходу ( блока деления, второй вход которого соединен с выходом блока памяти, выход коммутатора данных соединен Ql с информационным входом блока памяти, выход коммутатора данных адреса подключен к информационному входу (© регистра адреса, выход которого гоединен с.адресным входом блока памяти

1095191

30

Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для анализа и вычисления плотности вероятностей и функции распределения случайных процессов и может быть использовано в вычислительной тех- 5 нике, а именно в устройствах цифровой обработки сигналов, применяемых в медицине„ геодезии, радиолокации;

Известно устройство для анализа случайных процессов, содержащее аналого-цифровой преобразователь, регистры, счетчик импульсов (1) .

Недостатками данного устройства являются сложность устройства и невозможность Выполнения В Одном устрой15 стве анализа распределения, вычисления плотности вероятности и функции распределения случайного процесса.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для вычисления относительной плотности вероятности по алгоритму, в соответствии с которым определяются количества одинаковых значений в случайном процессе, содержащее сумматор, аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с информационным входом устройства, блок памяти, выход которого соединен первым входом сумматора (2) .

Недостаток! известного устройства — низкое быстродействие, так как невозможно формирование следующего значения на выходе аналого-цифрового преобразователя до окончания 35 цикла записи в блок памяти. Результат вычисления относительной плотности вероятности в данном устройстве неудобен для дальнейшего анализа и обработки; так как отличается в М 40 раз от истинного значения, М вЂ” количество анализируемых отсчетов, которое может изменяться с каждым новым измерением. Кроме того, прототип не имеет возможности вычислять 45 такую важную характеристику случайного процесса как функцию распределения.

Цель изобретения — увеличение быстродействия устройства, а также расширение его функциональных возможностей путем вычисления истинного значения плотности вероятности и функции распределения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для анализа случайного процесса, содержащее блок памяти, выход которого соединен с первым входом сумматора, аналого-цифровой преобразователь, вход которого является информационным входом уст- 60 ройства, введены счетчик импульсов, элемент И-НЕ, коммутатор адреса, регистр адреса, блок деления, элемент

НЕ, коммутатор данных„ регистр и генератор тактовых импульсов, выход 65 которого подключен к первому входу элемента И-НЕ, к входу синхронизации регистра адреса, управляющему входу блока памяти и к счетному входу счетчика импульсов, разрядность которого равна п k (где n — количество разрядов в слове, а 2" = Н вЂ” количество слов) выходы oak разрядов которого подключены к первому входу блока деления, k младших разрядов счетчика импульсов соединены с первым, входом коммутатора адреса, второй вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, выход k -ro разряда счетчика импульсов соединен с вторым входом элемента И-НЕ, третий вход которого объединен с входом элемента НЕ, с управляющими входами коммутатора адреса, коммутатора данных, блока деления и является управляющим входом устройства, выход элемента И-НЕ подключен к входу синхронизации регистра, выход которого подключен к второму входу, сумматора, выход которого соединен с информационным входом регистра, первым информационным входом коммутатора данных и является выходом устройства, второй информационный вход коммутатора данных подключен к выходу блока деления, второй вход которого соединен с выходом блока памяти, выход коммутатора адреса подключен к информационному входу регистра адреса, выход которого соединен с адресным входом блока памяти.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство для анализа распределения случайного процесса содержит аналого-цифровой преобразователь 1, вход которого соединен с информационным входом устройства, а выход с вторым входом коммутатора 2 адреса, выход коммутатора 2 адреса подключен к входу регистра 3 адреса, выход которого соединен с адресным входом блока 4 памяти; генератор 5 тактовых импульсов своим выходом подключен к счетному входу счетчика,б импульсов, к входу управления записью считыванием блока 4 памяти, к первому входу элемента И-НЕ и к синхровходу регистра адреса 3, управляющий вход устройства соединен с входом элемента НЕ 8, с управляющим входом коммутатора 2 адреса и коммутатора 9 данных, с входом приема делимого в блок 10 деления и с вторым входом элемента И-НЕ 7, выход элемента НЕ 8 подключен к входу переноса в младший разряд сумматора 11, младших разрядов счетчика импульсов 6 соединены с пер вым входом коммутатора 2 адреса, а

n+k разрядов - с входом блока 10 деления, k -ый разряд счетчика б им

1095191 пульсов, кроме того, соединен с третьим входом элемента И-HE 7, вход блока 4 памяти соединен с выходом коммутатора 9 данных, первый вход которого соединен с выходом блока 10 деления, а второй — с выходом сумматора 11, входом регистра

12 и выходом устройства, выход блока 5 памяти соединен с первым входом сумматора 11, с вторым входом блока

10 деления, выход регистра 12 сое- 10 динен с вторым входом сумматора .11, а синхровход регистра 12 подключен к выходу элемента И-НЕ 7.

На управляющий вход устройства пос тупает признак режимов: "Анализ слу- 15 чайного процесса", "Вычисление плотности вероятности и функции распре-деления".

Устройство выполняет режим "Анализ случайного процесса" в соответст-20 вии с алгоритмом, по которому значение операнда A„ на выходе аналогоцифрового преобразователя 1 являешься адресом ячейки блока 4 памяти, k ин.формации Р; хранящейся в ячейке A„ прибавляется единица и результат Р +1 записывается по адресу Д;.

Выражение для получения истинного значения плотности вероятности имеет

Р„ Р„ 30

М (1) -o

Из (1) видно, что требуется выпол. нить формирование значений Р„ т.е. р выполнить анализ распределейия случайного процесса по всем адресам 4„ (= О, 1, 2 -1), а затем каждое значение Р; разделить на суммарное .количество данных М, поступивших в устройство. Выражение Й В„жГ,,j=o<„,.и-) 40 является функцией распределения. Следует отметить, что необходимым условием работы устройства является

Т т ч.ути < "-red о 1 .. 45

Т

4 4 = <>M = > ТА гти

Где Т период формирования значения Д; аналого-цифровым преобразователем 1; — период следования син хроимпульсов генератора (11 тактовых импульсов;

7и,т и - длительность положительного импульса в синхроимпульсе;

7д — период синхроимпульсов для блока 10 деления (не показано>;

1 — требуемая разрядность ре. зультата; 60 коэффициент, зависящий от выбранного алгоритма деления.

Рассмотрим работу устройства в режиме "Анализ распределения слу- б5 чайного процесса" . В исходном поло-" жении счетчик б импульсов, регистр

12 и все ячейки блока 4 памяти содержат нули (цепи установки исходного положения не показаны). Пусть этому режиму соответствует нулевое значение на, управляющем входе устройства, которое разрешает прохож-, дение через коммутатор 2 адреса информации с выхода аналого-цифрового преобразователя 1, через коммутатор

9 данных информации с выхода сумматора 11, обеспечивает с помощью элемента НЕ 8 единичное значение на входе переноса в младший разряд сум. матора 11, запрещает прохождение че. рез элемент И-НЕ 7 синхроимпульсов с выхода генератора 5 тактовых импульсов на синхровход регистра 12.

Пусть на входе аналого-цифрового преобразователя 1 присутствует (значение Д„ . В первом такте первый синхроимпульс положительным перепа-. дом устанавливает счетчик б импульсов в состояние 00...01. Этим же перепадом выполняется прием информации " с выхода аналого-цифрового ! преобразователя 1 в регистр 3 адреса и в это же время с выхода генератора 5 тактовых импульсов единичное значение синхроимпульса,.-которое пусть соответствует режиму считывания данных из блока 4 памяти, поступает на вход управления записью, считыванием блока 4 памяти.

Выполняется считывание операнда

OO...О по адресу 4 . Значение Р„ поступает на вход сумматора 11 и прибавляется к единичному значению на входе переноса в младший разряд. Величина Р„ =00,...01 с выхода сумматора 11, пройдя через коммутатор 9 данных, поступает на вход блока 4 памяти. В это время с выхода генератора 5 тактовых импуль» сов поступает нулевое значение, которое пусть соответствует режиму записи в блок 4 памяти. Р; =00 ..01 записывается в блок 4 памяти по адресу д;

Остальные N-1 тактов. выполняются аналогично. Значение М вЂ” количество анализируемых данных, произвольно может устанавливаться оператором, но М не должно быть более 2 " ", так как будет переполнение счетчика импульсов б.

После окончания режима "Анализа распределения случайного процесса" оператором устанавливается режим "Вычисление плотности вероятности и функции распределения", которому соответствует единичное значение на управляющем входе устройства. Присутствие единичного значения на управляющем входе устройства разрешает прохождение k разрядов с выхода счетчика б импульсов через

1095191 коммутатор 2 адреса на вход регистра 3 адреса, информации с выхода блока 10 деления через коммутатор

9 данных на вход блока 4 памяти, обеспечивает с помощью элемента НЕ

8 нулевое значение на входе переноса в-младший разряд сумматора 11.

Положительный перепад на управляющем входе, поступая на вход управления блока 10 деления, выполняет прием делителя, а именно кода м счетчика 10

6 импульсов в блок 10 деления, после чего счетчик 6 импульсов устанавливается начальной установкой в исходное состояние 00...00. После установки исходного положения в пер 15 вом такте положительным перепадом синхроимпульса генератора 5 ТВКТовых импульсов выполняется прием адреса А =000.0 с выхода счетчика 6 импульсов в регистр 3 адреса. Сос- 2ц тояние счетчика 6 импульсов при этом изменяется на 00...01. Выполняется считывание операнда Р по адресу 4О, который поступает в блок

10 деления, где выполняется деление

Ро/м= 8„. Значение 8„ через коммутатор 9 данных поступает на вход блока 4 памяти. Отрицательный уровень этого же синхроимпульса разрешает запись 9 по адресу А в блок 4 3р памяти. Во втором такте с приходом второго синхроимпульса код счетчика

6 импульсов 00...01 записывается в регистр 3 адреса, а состояние счетчика 6 импульсов изменяется на

00...10. При положительном уровне синхроимпульса выполняется считывание Р„ по адресу A> = 00...01, операция б/M =8„ в блоке 10 деления, при отрицательном — запись В, по адресу A в блок 4 памяти. Вычис- 40 ление остальных значений В„(б=0 „.2" ") плотности вероятности осуществляется аналогично:вышеописанным тактам.

Признаком окончания вычисления плотности вероятности является единичное значение в k -том разряде счетчика 6, которое разрешает прохождение синхроимпульсов с выхода генератора 5 через элемент И-НЕ 7 на синхровходе регистра 12. На синхровход регистра 12 поступают инвер- тированные импульсы относительно синхроимпульсов генератора 5. яппи состоянии счетчика б

0...010...00 очередной положительный перепад синхроимпульса счетчик сывает в регистр 3 адреса код 00...00 изменят состоя ие счетчика б импульсов на 0...01 ...01. Единичное значение на входе управления записью, считывания разрешает считывание информации В по адресу Ао = 00...00 из блока 4 памяти. Положительным перепадом на сннхровходе регистра 12 Во записывается в него. Значение 8 с выхода регистра 12 поступает на вход сумматора 11. Следуемая далее запись данных в блок 4 памяти не влияет йа результат вычисления функции распределения F . Следующий положительный перепад синхроимпульса на входе регистра 3 записывает в него адрес

4, = 00...01, изменяет сдсстояние к счетчика б импульсон на 0...010...10, положительное значение синхроимпуль са разрешает считывание 8„ по адресу

4; . На сумматоре 11 выполняется суммирование 8О и 8,, а результат суммирования „ положительным перепадом на синхровходе записывается в регистр 12. Остальные 2" — 2 такта выполняются аналогично. После выполнения 1 -го такта в регистре 12 получаем значение функции распределения F, которое поступает на выход устройства.

Заметим, что переполнение сумматора 11 исключено, так как значение

0 всегда меньше м1м, считая, что запятая зафиксирована перед старшим разрядом. устройство для анализа распределения случайного процесса входит в состав процессора спектральной обработки сигналов.и составляет около

10% его аппаратурных затрат. По сравнению с базовым объектом, серийно выпускаемым, который является процессором спектральной обработки сигналов предлагаемый процессор, а вместе с ним и предлагаемое устройство,,имеют повышенное быстродействие.

1095191

Составитель Э. Сечина

Редактор В. Ковтун Техред М.Тепер Корректор С. Шекмар

Заказ 3599/31 Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР .по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4