Вероятностное множительное устройство

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51> 4 С 06 F 15/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ л

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3724721/24-24 (22) 13.04.84 (46) 07.06.86. Бюл. М - 21 (71) Ленинградский ордена Ленина ин« ститут инженеров железнодорожного транспорта им. акад. В. Н. Образцова (72) В. В. Яковлев, P. Ф. Федоров и Г. И, Кожомбердиева (53) 681.3(088.8) (56) Яковлев В. В., Федоров Р. Ф., Стохастические вычислительные машины.

Л.: Машиностроение, 1974, с. 344.

Авторское свидетельство СССР

9 1120350 кл. G 06 F 15/36, 198ч . (54) ВЕРОЯТНОСТНОЕ МНОЖИТЕЛЪНОЕ УСТ

РОИСТВО

„„SU» 12 501 A1 (57) Изобретение относится к вычислительной технике. Цель изобретенияповышение точности вычисления. Цель достигаеТся введением дополнительных блоков элементов И, ИЛИ, схем сравнения с соответствующими связями, Устройство может быть использовано в вероятностных вычислительных устройствах при вычислении произведения двух чисел А и В (А, В О,1), при этом точность вычисления достигается эа счет уменьшения дисперсии случайной величины на выходе устройства. В среднем точность устройства по данному изобретению в 2,5 раза выше точности известных устройств. 1 ил.

1 !236

Изобретение относится к нычислительной технике и может быть использовано в вероятностных вычислительных устройствах при вычислении проиэведе ния двух чисел А и В (А, В = (0,1)) .

Целью изобретения является повыше ние точности вычисления за счет уменьщения дисперсии случайной величины на выходе устройства.

На чертеже изображено предлагаемое !О устройство.

Вероятностное множительное устройство содержит генератор 1 случайных чисел, первый 2 и второй 3 блоки срав нения, первую группу 4 входов устрой- !5 ства, третий блок 5 сравнения блоков

6 элементов И, вторую группу 7 входов устройства, первый блок 8 элементов

И, первый 9 и второй 10 элементы И, блок 11 элементов ИЛИ, группу 12 вы 20 ходов устройства.

Первая группа 4 входов устройства соединена с первыми группами входов первого 2 и третьего 5 блоков сравнения и с группой информационных входов 2 второго блока 6 элементов И. Вторая группа 7 входов устройства соединена с первой группой входов второго блока

3 сравнения, второй группой входов третьего блока 5 сравнения и с груп- ЗС пой информационных входов первого блока 8 элементов И.

Группа выходов генератора 1 слу чайных чисел соединена с вторыми группами входов первого 2 и второго

3 блоков сравнения, выходы которых соединены соответственно с информационными входами первого 9 и второго

10 элементов И. Выход третьего блока

5 сравнения соединен с управляющим входом первого элемента И 9 и инверсным управляющим входом второго эле мента И 10, группы выходов которых соединены соответственно с первой и второй группами входов блока 11 элементов ИЛИ. Группа выходов блока. 11 элементов ИЛИ является группой 12 выходов устройства.

Устройство работает следующим образом. 50

Цифровые коды сомножителей А и В (А» В (0 1) ) подаются соответствен но на первые группы входов блоков 2 и 3 сравнения, на вторые группы входов которых поступают случайные равномерно распределенные числа от генератора l случайных чисел. На выходах блоков 2 и 3 сравнения образуются

501 г тактированные случайные последова тельности двоичных символов с вероятностями появления единиц, соответственно равными А и В. Эти последовательности поступают соответственно на информационные входы элементов

И 9 и 10, на управляющие входы которых с выхода блока 5 сравнения подается сигнал, равный "1", если А В, или "0" в противном случае. Таким образом, в случае, А > В бинарная случайная последовательность с вероятностью появления единиц, равной

А, поступает с выхода элемента И 9 на управляющий вход блока 8 элементов

И, на группу информационных входов которого подается детермированное число - цифровой код второго сомножителя В.

На выходах блока 8 элементов И образуется тактированная последовательность многоразрядных случайных кодов ( математическое ожидание которой

9 равно

М,(Z ) = АВ.

В случае, если А + В, на управля™» ющий вход блока 8 элементов И подает ся сигнал запрета, а на управляющий вход блока 6 элементов И поступает с выхода элемента И 10 бинарная случай» ная последовательность с вероятностью появления единиц, равной В. На группу информационных входов блока 6 элементов И подается цифровой код первого сомножителя А, и на выходах этого блока образуется случайная noIt следовательность Z., математическое ! ожидание которой, аналогично случаю ( последовательности Е,, равно

М,(К7) = АВ.

Таким образом, если А> В, то на выходе 12 устройства через блок !1 элементов ИЛИ подается последовательt ность случайных кодов Z;, если А В, то на выходы 12 устройства передаети ся последовательность Z . Математи+ ! ческое ожидание случайных величины

Z, на выходе устройства, следова тельно, равно

Мг()

При этом M>(Z;) = М,(Z ), что подтверждает факт реализации одной и той же математической операции в предлагаемом и известном устройствах.

При этом точность выполнения опе рации умножения, оцениваемая величиной дисперсии случайной величины Е

1 У

Получаем

D (Z ) = А В-А В = А В (1-В). (1) а

Таким образом, АВ (1-А), А > В

D Р,) (2)

А В (1-В), А .В, Среднее значение дисперсии (2) для всего множества возможных значе ний чисел А и В в интервале (O„lj равно

20 гр1 г ь-г е

D (Z; ) * 2 2. . А В(1-В) +

5=О a-q

1-г-е

+,1» АВ (l-А) д-s 1

25 где 0 - разрядность цифровых кодов

А и В при E 8, D Z;) 0,0222.

Сравнение значений Н,ТГ ) и Р (Е.) показывает, что точность предлагаемого устройства в среднем s D<(Z;)/

jD (Z;) - 2,5 раза выше, чем точность известного устройства, причем для многих фиксированных значений А и В (при А с В) соотношение погрешностей может быть еще более выразительным.

Например, если А 0,05, В 0,95, то в соотношении с (1) и (2) получаем з 1236 в предлагаемом устройстве существенно выше по сравнению с известным

0 (Z ) =АВ (1 — А).

Дисперсия случайной последователь- 5

1( ности многоразрядных кодов Z; равна

D (Z",) = М (Z, ) N (Z," ) 501 4

Формула изобретения

Вероятностное множительное устройство, содержащее генератор случайных чисел, первый блок сравнения, первая и вторая группы входов которого соединены соответственно с группой входов первого сомножителя устройства и группой выходов генератора случайных чисел, первый блок элементов И, первая группа входов которого является группой входов второго сомножителя. устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности, в него введены второй блок элементов

И, блок элементов ИЛИ, первый и второй элементы И, второй н третий блоки сравнения, первая группа входов второго блока сравнения подключена к группе выходов генератора случайных чисел, а вторая группа входов второго блока сравнения объединена с первой группой входов третьего блока сравнения н группой входов первого блока элементов И, группы выходов первого и второго блоков элементов И подключены соответственно к двум группам входов блока элементов ИЛИ, группа выходов которого является группой выходов произведения устройства, первая группа входов второго блока элементов И объединена с второй группой входов третьего и первой группой первого блоков сравнения, выход последнего из которых и выход второго блоков сравнения подключены к первым входам соответственно первого и второго элементов И, вторые входы которых объединены и подключены к вы ходу третьего блока сравнения, выходы элементов И подключены к вторым входам соответственно первого и второго блоков элементов И.

)23650!

Составитель В. Гребенников

Редактор П. Коссей - Техред Г.Гербер Корректор О. Луговая

Заказ 3093/53 тираж 67I Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4