Вероятностный 1, @ -полюсник

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для моделирования случайных пространственно распределенных событий с заданным дискретным законом распределения вероятностей.Цель изобретения повышение быстродействия. Устройство содержит группу генераторов случайных потоков импульсов, группу элементов ЗАПРЕТ, блок выравнивания потоков импульсов, N каналов преобразования случайных потоков импульсов, регистр памяти, группу памяти, группу элементов И, группу элементов НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ, первую группу и вторую элементов РШИ.Поставленная цель достигается за счет введения новых блоков и функциональных связей. 4 ил. 1C со :о j со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН др 4 G 06 F 7/58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3956899/24-24 (22) 24.09.85 (46) 23.02.87. Бюл. N- 7 (72) А.С. Анишин (56) Авторское свидетельство СССР

У 345487, кл. G 06 F 7/58, 1970.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1138502, кл. G 06 F 7/58, 1983. (54) ВЕРОЯТНОСТНЫЙ 1,МПОЛЮСНИК (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для моделирования случайных пространственно распределенных событий с заданным дискретным зако„„SU„„1291979 А 1 ном распределения вероятностей. Цель изобретения повышение быстродействия.

Устройство содержит группу генераторов случайных потоков импульсов, группу элементов ЗАПРЕТ, блок выравнивания потоков импульсов, N каналов преобразования случайных потоков импульсов, регистр памяти, группу памяти, группу элементов И, группу элементов НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ, первую группу и вторую элементов ИЛИ.Поставленная цель достигается за счет введения новых блоков и функциональных связей. 4 ил.

1291979

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для моделирования пространственно распределенных случайных событий с заданным дискретным распределением вероятностей.

Цель изобретения — повышение быстродействия.

На фиг,1 приведена структурная схема вероятностного 1,И-полюсника; на фиг.2 — блок определения места плавающей запятой, на фиг.3 — канал преобразования интенсивности .случайного потока импульсов; на фиг.4 регистр памяти несовместных случайных событий.

Вероятностный 1,N-полюсник содержит группу из N генераторов 1 случайных потоков импульсов, группу из

N элементов ЗАПРЕТ 2, блок 3 выравнивания интенсивностей N случайных потоков импульсов, группу из N регистров 4 памяти, блок 5 определения места плавающей запятой в совокупности из N управляющих кодов, группу из (1 каналов 6 преобразования интенсивностей случайных потоков, регистр 7 памяти несовместных случайных событий и группу из N элементов И 8.

При этом блок 5 содержит первую

9 и вторую 10 группы элементов HJIH u группу элементов НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 11 !

Каждый канал б группы содержит генератор 12 импульсов, элемент ЗАПРЕТ 13, три группы элементов И 1416, группу элементов ЗАПРЕТ 17,счетчик 18 со счетными входами в каждом разряде, элемент 19 задержки и элемент ИЛИ 20, Вероятностный 1,N-полюсник работает следующим образом.

Случайные потоки импульсов генераторов 1 группы через постоянно открытые (в отсутствие импульсов опроса) элементы ЗАПРЕТ 2 группы поступают на соответствующие входы блока.

3 выравнивания их интенсивностей.

Входные потоки, имеющие в общем случае разную интенсивность Л, Л Л „ с помощью блока 3 преобразуются в независимые потоки импульсов с одинаковой интенсивностью, равной их среднему арифметическому н л, л= 1-!

С N выходов блока 3 потоки импульсов поступают на входы соответствующих каналов 6 преобразования интенсивностей группы, на управляющих

5 входах которых присутствуют двоичные коды соответствующих регистров 4 группы.

Поскольку операция преобразования интенсивностей основана на вероятностном прореживании входного потока импульсов, в результате которого интенсивность выходного потока меньше входного, то управляющие коды Х, представляются в виде двоич15 (!) (!ч ных правильных дробей О,а,,а, (!1 ...,а,, а = 0 1, i = 1 N, j = 1 m, численные значения которых заключены в пределах (0,1).

Двоичные коды Х, i = 1,N также поступают на соответствующие входы логического блока 5 определения места Z = О,m-1 плавающей запятой.

На выходах элементов ИЛИ 9 первой группы блока 5 формируется объединенный код Х, в котором состояния о разрядов являются функцией дизъюнкции состояний одноименных разрядов всех N управляющих ксщов, С помощью второй группы элементов ИЛИ 10 формируется параллельный унитарный код

Хм = 00...001!... t l места мантиссы

Z й7. объединенного кода Х . Код Х„ места мантиссы является исходным для группы элементов НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 11, которые формируют параллельный уни-!

Z тп-Z-1 места плавающей запятой.

Коды X и Х соответственно с первого с(и второго о ходов блока 5 поступают на соответствующие входы

45 коррекций всех преобразователей 6 группьг.

Действие кодов коррекции Х и Х„

Z на каждый преобразователь 6 группы сводится к тому, что (Z+1)-й эле5О мент И 16 третьей группы, а также первые по порядку Z элементов ЗАПРЕТ 17 группы находятся в состоя. нии (Открыто". Все другие элементы И 1-6 третьей группы и элементы

ЗАПРЕТ 17 группы — в состоянии 3aкрыто".

Рассматривают работу отдельного канала б преобразования группы с

1291979

С выходов каналов 6 преобразования группы импульсы случайных потоков воздействуют на соответствующие разряды регистра 7 памяти «есовместных случайных событий.

Работа регистра 7 состоит в том, 10 что каждый импульс с выхода i-го преобразователя 6 группы устанавливает i-й разряд регистра 7 в "1", а все другие — сбрасывает в нуль. В результате этого на выходах элемен15 тов памяти регистра 7 формируется «е перекрывающиеся случайные двоичные процессы ;() с параметрами Р.

= Р1 1,(t)=1), определяемыми соотношением — — t,N

Х

h-1

Случайные двоичные процессы

Q.(с) поступают на первые входы эле1 ментов И 8 группы, при опросе которых реализуются случайные события (появление импульса опроса на i ì выходе).

30 Для повышения надежности работы и, в частности, для сохранения длительности импульса опроса на выходе вероятностного i,N-полюсника выходы генераторов 1 группы с помощью группы элементов ЗАПРЕТ 2 отключаются от устройства 3 выравнивания на время прохождения импульса опроса.

Верхняя частота опроса F предлагаемого вероятностного t,N-полюс40 ника, обеспечивающая независимость .случайных событий, определяется следующим образом

Л. (Z) = „(2)

2 Л, )>Z i=i m à

ЛК

3...4 (4) где учетом состояний его элементов, заданных кодами коррекции Х и Х

Импульсы ге«ератора 12 с частоTQH f > 103 через постоянно открытый (в отсутствие импульсов случайного потока Л ) элемент ЗАПРЕТ 13 и открытый (Z+1) é элемент И 16 третьей группы поступают на счетный вход

{Z+1)-го разряда счетчика 18. Первый с момента появления кодов Х и

Х импульс случайного потока A через открытые элементы ЗАПРЕТ 17 группы проходит на соответствующие разрядные входы "Сброс" счетчика 18 и устанавливают Z младших. разрядов счет:чика 18 в состояние нуль. В резуль— тате этой коррекции импульсы потока Я беспрепятственно (через 2,4,,...,2Z-й элементы И 14 первой группы) проходят на объединенные первые входы 2(Z+1) ãо и 2 ° (Z+1)+ I) го элементов И 14 группы.

«укороченный íà Z разрядов счетчик 18 работает в режиме пересчета импульсов генератора 12 по модулю -z

2 . Счетчик 18 совместно с частью (m-Z)-пар элементов И 14 группы,соответствующих активным разрядам счетчика 18, обеспечивает геометрическое с параметрами p=q=0,5 распределение вероятностей появления импульсов случайного потока на выходах нечетных элементов И 14 (Z+1), (Z+2) m пар группы.

При фиксированном месте Z = О,m-1 плавающей запятой интенсивности потоков имйульсов на выходах нечетных

1,3 5 элементов И 14 группы равны

На входы элементов И 15 второй группы поступает группа.из (m-Z) †íåнулевых (по интенсивности) потоков с интенсивностями (2), смещенная в пространстве входов элементов И 15 второй группы на величину Z характеризующую место плавающей запятой в заданной совокупности из п управляющих кодов.

Ha Bb}xone элемента ИЛИ 20, няющего операцию объединения (суммирования) случайных потоков а образуется случайный поток импульсов с интенсивностью

Х, 2 Л i=1N . (3) - суммарная интенсивность смены состояний регистра 7 несовмес.тных случайных со" бытий, равная 2 Л 1 Х 2

1= l для предлагаемого вероятностного 1,N-полюсника и

Л 7 Х 2 для

j=J известного полюсника.

При фиксированном месте Z плавающей запятой выигрыш в быстродейст1291979 вии по сравнению с известным полюсZ ником составляет В = 2 раза.

Повышение быстродействия предлагаемого вероятностного 1,N noëiacíèка в динамическом диапазоне изменения тп-разрядных двоичных кодов О Х, б 2 — 1 оценивают в среднем.При равновероятном месте Z плавающей запятой на базе в m-разрядов (Z=O,m — 1) средний выигрыш В в повышении быст.родействия (производительности) предлагаемого вероятностного 1,N-полюсника составляет

1О

TTt

2 — 1

rn-1 е

В= — 2

7.=0 и при m = 8 достигает Б = 32 раза.

Предлагаемый вероятностный 1,N-полюсник прост в настройке на требуемый дискретный закон распределения вероятностей выходных событий, имеет высокое быстродействие (единицы микросекунд на формирование одно- 25 го события) и высокую надежность.

Выход из строя даже нескольких гене— раторов 1 группы не нарушает работы устройства, в этом случае в соответствии с формулой (4) изменяется Зо только верхняя частота его onpoca.

Формула изобретения

Вероятностный 1,N-полюсник, содержащий группу из N-генераторов случайных потоков импульсов, блок выравнивания интенсивностей N случайных потоков импульсов, регистр па†4(1 мяти, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, он содерЖит группу из Я регистров памяти, группу из N элементов запрет, И каналов преобразования ин- 4 тенсивностей случайных потоков,причем каждый из которых содержия генератор импульсов, элемент запрет, три группы элементов И, группу элементов запрет, счетчик, элемент задержки, элемент ИЛИ, кроме того, вероятностный 1,N-полюсник содержит группу элементов НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ, первую и вторую группу элементов ИЛИ, причем в каждом канале преобразования интенсивностей случайных потоков выход генератора импульсов подключен к прямому входу элемента ЗАПРЕТ, выход элемента задержки соединен с первыми входами первого и второго элементов И первой группы, выходы i-x элементов И первой группы (где

1„3,5...) подключены к первым входам соответствующих элементов И второй группы, выходы которых подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ, выход каждого j --ro элемента И первой группы (где j = 2,4, 6...) подключен к первым входам двух последующих элементов И той же группы, вторые входы i-х элементов И первой группы соединены с одноименными прямыми разрядными выходами счетчика, а вторые входы j-x элементов И первой группы соединены с одноименными инверсными разрядными выходами счетчика, разрядные входы обнуления которого подключены к выходам соответствующих элементов ЗАПРЕТ группы, счетные разрядные входы счетчика соединены с выходами соответствующих элементов И третьей группы, первые входы которых объеди= нены и подключены к выходу элемента ЗАПРЕТ, информационные выходы блока выравнивания подключены в каждом канале к инверсным входам элементов ЗАПРЕТ, к входам элементов задержки и прямым входам элементов ЗАПРЕТ групп всех каналов преобразования интенсивностей случайных потоков, входы задания случайных потоков блока выравнивания случайных потоков соединены с соответствующими выходами элементов ЗАПРЕТ группы, инверсные входы которых объединены с первыми входами элементов И группы и образуют вход "Оп— рос" вероятностного 1,N-полюсника, прямые входы элементов ЗАПРЕТ группы подключены к выходам соответствующих генераторов случайных потоков импульсов, вторые входы элементов И группы подключены к соответствующим разрядным выходам регистра памяти, выходы- элементов И группы являются выходами вероятностного

1,N-полюсника, разрядные входы регистра памяти соединены с выходом элемента ИЛИ одноименного канала, вторые входы элементов И второй группы каждого канала преобразования интенсивностей случайных потоков сое)динены соответственно с разрядными выходами одноименного регистра памяти группы, выход первого элемента ИЛИ первой группы соединен с вторыми вхо1291979 аиа1 дами первых элементов И третьей группы каждого канала преобразования интенсивностей случайных потоков, причем вторые входы k-x элементов И третьей группы всех каналов преобразования интенсивностей случайных потоков (где k=2,3,4,...) подключены к выходам k-x элементов НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ группы, выход первого элемента ИЛИ первой группы соединен с инверсными входами первых элементов

ЗАПРЕТ всех каналов преобразования интенсивностей случайных потоков, инверсные входы k-x элементов ЗАПРЕТ группы каждого канала преобразования интенсивностей случайных потоков соединены с выходами k-x элементов ИЛИ второй группы, входы каждого элемента ИЛИ первой группы соединены с одноименными разрядными выходами всех регистров памяти группы, выходы k-x элементов ИЛИ первой группы подключены к первым входам k-x элементов ИЛИ второй группы, выходы

5 элементов ИЛИ второй группы соединены с первыми входами элементов НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ группы, причем второй вход каждого элемента НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ группы, начиная с второго, соединен с первым входом предыдущего элемента НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ группы, второй вход первого элемента НЕЭКВИВЛЛЕНТНОСТЬ группы соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ второй группы и подключен к выходу первого элемента ИЛИ первой группы, выходы элементов ИЛИ второй группы, кроме последнего, соединены соответственно с вторыми входами элементов ИЛИ той же группы. 4

1? 91979

Составитель И. Загорбинина

Редактор Н. Рогулич Техред И.Попович Корректор С. Черни

Заказ 272/48 Тираж á73 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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