Усилитель вероятности

Авторы патента:

G06F7/70 - с помощью стохастической последовательности импульсов, т.е. случайно возникающих импульсов, средняя частота повторения которых представляет числа

G06F15/173 - с использованием сети связи, например, соединение по схеме матрицы, смешанное соединение, соединение по схеме пирамиды, звезды, снежинки (схемы переключения интерфейсов G06F 13/40)

УСШШТЕЛЬ ВЕРОЯТНОСТИ, содержащий реверсивный счетчик, раэря ные выходы которого подключены к со ответствующим объединенным входам элементов ИЛИ и И, выходы которых соединены соответственно с информационным входом первого и управлянщи входом второго элементов ЗАПРЕТ, уп равляющий вход первого и информационный вход второго элементов ЗАПРЕТ объединены и являются входом усилителя , выходом которого является выход старшего разряда реверсивного счетчика , отличающийся тем, что, с целью повьппения точности, в него введены третий и четвертый элементы ЗАПРЕТ, элемент НЕ, первый и второй накапливающие счетчики, вход первого из которых объединен с входом элемента Н5 и подключен к выходу старшего разряда реверсивного счетчика , а выход элемента НЕ соединен с входом второго накапливающего счетчи ка, выходы первого и второго накапливающих счетчиков соединены соответственно с Управляющими входами третьего и четвертого элементовЗАПРЕТ , информационные входы которых соединены соответственно с выходами второго и первого элементов ЗАПРЕТ, а выходы - соответственно с суммирующим и вычитакнцим входами реверсивного счетчика.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) 011

3151) С 06 F 15 36

lq п

onHGAHME иЗОБрятКНИя/

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪЙ (21) 3549946/24-24 (22) 09.02.83 (46) 30.12.84 Бюп. È 48 (72) Л.И.Виневцева, P ° Ф.Федоров и В.В.Яковлев (71) Ленинградский ордена Ленина институт инженеров железнодорожного транспорта им.акад. В.Н.Образцова (53) 681-333(088.8) (56) 1. Федоров Р.Ф., Яковлев В.В., Добрис Г.В. Стохастические преобразователи информации. Л.,"Иашинострое. ние", 1978, с. 149-157.

2. Авторское свидетельство СССР

В 750498, кл. G 06 F .15/36, -1978 (прототип) . (54)(57) УСИЛИТЕЛЬ ВЕРОЯТНОСТИ, содержащий реверсивный счетчик, разряд. ные выходы которого подключены к соответствующим объединенным входам элементов ИЛИ и И, выходы которых соединены соответственно с информационным входом первого и управляющим входом второго элементов ЗАПРЕТ, управляющий вход первого и информационный вход второго элементов ЗАПРЕТ объединены и являются входом усилителя, выходом которого является выход старшего разряда реверсивного счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены третий и четвертый элементы ЗАПРЕТ, элемент НЕ, первый и второй накапливающие счетчики, вход первого из которых объединен с входом элемента HE и подключен к выходу старшего разряда реверсивного счетчика, а выход элемента НЕ соединен с входом второго накапливающего счетчи ка выходы первого и второго накал- O

1 е ливающнх счетчиков соединены соответственно с управляющими входами третьего и четвертого элементов ЗАIIPET информационные входы которых соединены соответственно с выходами второго и первого элементов ЗАПРЕТ, а выходы вЂ” соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика.

1132296. Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в стохастических вычислительных устройствах.

Известен усилитель вероятности, содержащий реверсивный счетчик, разрядные выходы которого подключены к входам элемента ИЛИ, причем выход элемента ИЛИ соединен с информационным входом первого элемента ЗАПРЕТ, 10 выход которого подключен к вычитающему входу счетчика, а его управляющий вход соединен с входом устройства и с информационным входом второго элемента ЗАПРЕТ, выход которого подключен к суммируюшему входу счетчика.. Управляющий вход второго элемента ЗАПРЕТ. соединен с выходом старшего разряда счетчика., Устройство содержит также генератор случайных чисел, выходы которого подключены к первой группе входов схемы сравнения, вторая группа входов которой соединена с разрядными выходами счетчика,. а выход схемы сравнения является вы- 5 ходом устройства (1).

Недостатком такого устройства яв" .ляется низкая точность преобразования. ЗО

Наиболее близким к предлагаемому усилителю по технической сущности является усилитель вероятности, содержащий реверсивный счетчик, разрядные выходы которого подключены одновременно к входам элемента ИЛИ и к входам элемента И. Выход элемен« та ИЛИ соединен с информационным входом первого элемента ЗАПРЕТ, вы" ход которого подключен к вычитающе- щ му входу счетчика, а управляющий вход соединен с входом устройства и с информационным входом второго

1 элемента ЗАПРКТ, выход которого подключен к суммирующему .входу счетчика. Выход элемента И соединен с управляющим входом второго элемента

ЗАПРЕТ. Выходом усилителя вероятности является выход старшего, разряда реверсивного счетчика (2l.

Абсолютная ошибка 1 этого усилителя вероятности с- учетом однолинейного симметричного (ОЛС) кодирования (2) переменных определяется фор мулой

2(1-K) К

{1) (1й. х)" + (1-x)" где х вЂ” входная переменная;

k=2 вЂ” коэффициент передачи устройства;

Х вЂ” разрядность реверсивного счетчика.

Недостатком устройства является то, что ошибка максимальна при х=1/k и может достигать нескольких процентов.

Цель изобретения вЂ” повышение точности преобразования за счет улучшения линейности передаточной характеристики устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в усилитель вероятности, содержащий реверсивный счетчик, разрядные выходы которого подключены к соответствуюидм объединенным входам элементов ИЛИ и И, выходы которых соединены соответственно с информационным входом первого и управляющим входом второго элементов ЗАПРЕТ, управляющий вход первого и информационный вход второго элементов ЗАПРЕТ объединены и являются входом усилителя, выходом которого является выход старшего разряда реверсивного счетчика, введены третий и четвертый элементы ЗАПРЕТ, элемент НЕ, первый и второй накапливающие счетчики, вход первого из которых объединен с входом элемента НЕ и подключен к выходу старшего разряда реверсивного счетчика, а выход элемента НЕ соединен с входом второго накапливающего счетчика, выходы первого и второго накапливающих счетчиков соединены соответственно с управляющими входами третьего и четвертого элементов

ЗАПРЕТ, информационные входы которых соединены соответственно с выходами второго и первого элементов ЗАПРЕТ, с выходы вЂ” соответственно с cymrrrрующим и вычитающим входами реверсивного счетчика.

Введенные элементы и связи позволяют улучшать линейность передаточной характеристики устройства, что приводит к повышению точности преобразования.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого усилителя вероят ности.

Усилитель вероятности содержит ре версивный счетчик 1 и накапливающие первый 2 и второй 3 счетчики, эле. мент И 4р элемент ИЛИ ", первый б, второй 7, третий 8 и четвертый 9 эле296 . 4 кую цепь с финальным распределением вероятностей состояний

3 1132 менты ЗАПРЕТ, элемент 10 НЕ. Разрядные выходы реверсивного счетчика 1 подключены одновременно к входам элемента ИЛИ 5 и к входам элемента И 4, выход элемента ИЛИ 5 соединен с информационным входом 11 первого элемента ЗАПРЕТ, а выход элемента И 4 с управляющим входом 12 второго элемента ЗАПРЕТ, информационный вход 13 которого соединен с управляющим вхо- !О дом 14 первого элемента 6 ЗАПРЕТ и с входом устройства. Выходом устройства является выход старшего разряда реверсивного счетчика 1. Входы накапливающих счетчиков, первого 2 вЂ” непосредственно, а второго 3 вЂ” через элемент 10 НЕ, подключены к выходу устройства, выход первого накапливающего счетчика 2 соединен с управляющим входом 15 третьего элемента 8 3A- gp

ПРЕТ, информационный 16 вход которого подключен к выходу второго элемента 7 ЗАПРЕТ, а выход вЂ” к суммирующему входу 17 реверсивного счетчика 1. Выход второго накапливающего счетчика 3 соединен с управляющим входом 18 четвертого элемента 9 ЗАПРЕТ, информационный вход 19 которого подключен к выходу первого элемента 6 "ЗАПРЕТ", а выход вЂ” к вычитающему входу 20 реверсивного счетчика 1.

При этом через элементы И 4 и ИЛИ 5

40 блокируется прибавление единицы к содержимому реверсивного счетчика, если это содержимое равно 111...1 и вычитание единицы из содержимого счетчика, если это содержимое равно

000...0. Накапливающие первый 2 и

45 второй 3 счетчики работают в режиме делейия выходной вероятности (средней частоты появления символов "1" на выходе устройства) на 2", где

k вЂ” разрядность накапливающих счет50 чиков.

P() = < Р(0) е» Рх 2е»

P(2 ) = вЂ” г -» Р(0), е-»

2 »-» а + e»

P(w) = вЂ” » (P(p) Я ñ д» (>(1 2 > где 2", =Рх(г,х) 1-2 ); 2 =Рх(1-2 «)q,х, Р(0) вЂ” вероятность нулевого состояния реверсивного счетчика 1;

m вЂ” - содержимое реверсивного счетчика 1 (его состояние);

Р вЂ” разрядность реверсивного счетчика 1.

Следовательно, выходная вероятность, определяемая формулой

2Е-»

Е-1 Х Р(г(»- 2 ")

>-гг

»„(>-г- )->„ q,-г„(>-г-"1 -»

Р =7 (Р(1г) =

Ч Е-1

25,е (ax+»3 (»i(() e Kx „(»-x )g» (xx-») (»-x)

2к»

>2 0-1 (»»x+») (» х1 -2 „(»-х2) -(»(х-11(»-x)

2"-»

Ь =»-Y=

2»» (x»)»

Расчеты по формулам (1) и (2} показывают, что при одинаковых коэффициентах передачи предлагаемый усилитель вероятности обеспечивает уменьшение ошибки преобразования по сравнению с прототипом приблизительно на порядок. Синхронная работа счетчиков осуществляется с помощью импульсов синхронизации.

В этих условиях реверсивный счетчик 1 воспроизводит конечную марковсЗНИИПИ Заказ 9793/41 Тираж 698 Подписное

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

Усилитель вероятности работает где 1с вЂ” коэффициент передачи усилиследующим образом. теля вероятнрсти, равный

При поступлении на вход устройст- в=2" » -1 ва стационарной бинарной случайной

Максимальная ошибка преобразовапоследовательности символов, содержи

I ния при Х= вЂ” может быть рассчитана мое реверсивного счетчика 1 в каждом по формуле такте случайным образом изменяется