Стохастический преобразователь

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 G 06 F 15 36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Лаем

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К. ASTOPCHOMV СВИДЕЧ ЕЛЬСТВУ (21) 4161891/24-24 (22) 10. 12.86

<(46) 30.09.88. Бюл. N 36 (72) В.И.Геладзе, С.И.Сухишвили и В.И.Шергелашвили (53) 681.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 660268, кл..Н 03 К 23/02, 1979.

Авторское свидетельство СССР

У 611211, кл. G 06 F 15/36. 1977.

1(54) СТОХАСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к вычис лительной технике и может быть использовано в стохастических счетнорешающих устройствах, устройствах тестового контроля цифровых устройств и каналов связи. Целью изобретения является повышение быстродействия. Преобразователь содержит триггеры 1, 5, вычитающие счетчики

2, 3, 8, счетчики 4, 10, генератор

7 тактовых импульсов, генератор 9 равномерно распределенных импульсов, элемент И 11, делитель 12 импульсов.

Работа. преобразователя основана на том, что диапазон генерируемых чисел делится последовательно на .уменьшаю щееся количество поддиапаэонов .частот от заданной разрядности, кода до числа, равного заданной разрядности кода минус заданный вес кода, при этом на каждом такте в один из слу- . чайно выбираемых разрядов заносится единица. 1 ил.

1 1427389 2

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в стохастических счетно-решающих устройствах.

Целью изобретения является повышение быстродействия. преобразователя.

На чертеже приведена функциональная схема преобразователя. 10

Прес бр аз ов атель содержит триггер

1, вычитающие счетчики 2, 3, счетчик 4, триггер 5, вход 6 пуска, генератор 7 тактовых импульсов, вычитаю- щий счетчик 8, генератор 9 равномерно распределенных случайных чисел, счетчик 10 элемент И 11 делитель

12 импульсов, входы задания разрядности 13 и веса 14 кода.

Принцип работы преобразователя заключается в следующем. Пусть имеется генератор случайных чисел, значения которых равномерно распределены в диапазоне от. 0 до 1, тогда умножение значения этих чисел на пос- 25 тоянное число К вызовет изменения диапазона изменения случайных величин и он будет в пределах от 0 до К, но при этом равномерный закон распределения не изменится. Если диа-" пазон генерируемых случайных чисел разделить на m равных поддиапазонов, то вероятности появления чисел из каждого поддиапазона из-за их равенства по ширине будут равны и будут равняться Р; =1/тп, i=1,2,...,n.

Для получения и-разрядного двоичного кода с заданным весом m берется и-разрядный регистр и в первом такте делится диапазон генерируемого случайного числа на п равных частей и единица записывается в тот разряд регистра, номер которого будет соответствовать поддиапазону, в который попало случайное число. При этом изве-. стно, что появление единицы при таких условиях в любом разряде равновероят1 но и равняется P, = —. Во втором п такте также разделим диапазон генерируемых чисел на и-1 поддиапазона и поступим аналогично, только разряд регистра, в котором уже находится единица, в счет не примем и запишем вторую единицу в триггер регистра, номер которого совпадает с номером поддиапазона, в котором попало второе сгенерированное двоичное число. В следующем такте делим диапазон на и-2 поддиапазона и поступаем аналогично предыдущим тактам и это повторим столько раз, сколько единиц надо иметь в и-разрядном коде.

Разрядность вычитающих счетчиков

2, 3 определяется из условий возможности введения в них максимального значения m, которое равняется по величине разрядности счетчика 4.

R log К где R — разрядность первого вычитающего счетчика.2;

К вЂ” разрядность выходного счетчика 4.

Разрядность вычитающего счетчика 8 и разрядность счетчика 10 должны быть равны.

Преобразователь работает следующим образом.

Импульсом "Пуск" обнуляется счетчик 4 и триггер 5, в вычитающий счетчик 3 вносится коэффициент и, который совпадает с разрядностью счетчика 4, а в вычитающий счетчик 2 коэффициент ш, который определяет количество единиц в формируемом двоичном коде. Сигнал с выхода триггера 5 в дополнительном разряде счетчика 4 запишет единицу. Задним фронтом того же импульса пуска взводится триггер 1, высокий потенциал с единочного выхода которого запускает генератор 7 тактовых импульсов.

Первый тактовый импульс с выхода генератор 7 уменьшит содержание счетчика 2 на единицу, обнулит со- . держимое вычитающего счетчика 8, запустит генератор 9 равномерно распределенных двоичных чисел, сгенерированное число которого зафиксируется тем же тактовым импульсом в счетчике

10 и взведет триггер 5. После вэво;, да триггера 5 с его единичного выхода сигнал поступит на вход элемента

И 11 и с выхода генератора 7 импульсы начнут проходить через элемент И

11 на входы делителя 12 и вычитающего счетчика 8. Первый импульс, поданный на вход вычитающего счетчика 8, пройдет через выход переполнения (так как он находится в нулевом состоянии) на счетный вход счетчика 4,, что означает наличие единицы в первом разряце формируемого кода. Количество первого и последующих импульсов проходя через делитель 12 будет делиться на коэффициент и и каждый п-й

3 1427 импульс пройдет на счетный вход счет-. чика 10.

Допустим, в первом такте генератор

9 сгенерировал двоичный код, соответствующий значению Р,, тогда после прохождения на входы делителя 12 и счетчика 8 (2 -P ) импульсов счетчик

10 переполнится и с выхода переполнения импульс сбросит триггер 5, !0 снимется сигнал разрешения элемента

И .11 и дальнейшее прохождение импульсов на входы делителя 12 и счетчика

8 прекратится.

Задний фронт импульса с единичного выхода триггера 5 уменьшит содержимое счетчика 3 на единицу, т.е. в нем окажется значение (n-1).

К этому времени количество импульсов, пришедших на счетный вход счетчика 4, будет соответствовать целому значению результата деления:

С (2 -Р< )n

« 2,1 а это значит, что единица окажется в

Q, разряде регистрирующего триггера.

Высокий уровень с нулевого выхода триггера 5 зафиксирует в Q триггере счетчика 4 единицу и запишет единицу в дополнительный разряд того же счет- 30 чика. На этом первый такт закончится.

Следовательно, из регистрирующих триггеров счетчика 4 только в одном окажется единица. 35

Во втором такте весь процесс повторится аналогично, с той разницей, что коэффициент делителя 12 будет (и-1). Вторым тактовым импульсом еще на единицу уменьшится содержимое 40 счетчика 2, обнулится счетчик 8, запустится генератор 9 и зафиксирует это значение в счетчике 10 ° взведется триггер 5 и импульсы с выхода генератора 7 начнут проходить 45 через элемент И 11 на входы делителя 12 и счетчика 8. Допустим, во, втором такте генератором сгенерировано двоичное число, значение которого соответствует Р, тогда после прохождения на входы делителя 12 и счетчика (2 -р) (п-1) импульсов счетчик

С

10, опять переполнится, сигналом переполнения сбросится триггер 5, закроется элемент И 11 и содержимое счетчика 3 уменьшится еще на единицу.

К этому моменту на вход счетчика

4 пройдет количество импульсов, соответствующее целому значению дроби

389 4 (<, = (2 -p) (n-1) /2 . Если Q <<, то вторая единица окажется в -м регистрирующем триггере счетчика 4, а если Ц Ц<, то вторая единица появится в <1 +1 разряде, которая saфиксируется высоким потенциалом с нулевого выхода триггера 5.

Этот процесс будет повторяться до тех пор, пока содержимое счетчика 2 не упадет до нуля. Последующий ш+1 тактовый импульс пройдет с выхода переполнения счетчика 2 на установку нуля триггера 1 от переднего фронта, сбросит его, а он остановит генератор 7. К этому времени триггер

5 еще будет в нулевом состоянии и схема на m+1,òàêò не среагирует. Следовательно, на выходе устройства мы получим коды, состоящие из заданного количества единиц и нулей.

Формула и з обре т е н и я

Стохастический преобразователь, содержащий элементы И, генератор равномерно распределенных случайных чи сел, первый и второй вычитающие счет- чики, причем вход задания начального состояния первого вычитающего счетчика является входом задания разрядности кода преобразователя, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, он содержит первый и второй триггеры, третий . вычитающий счетчик, генератор тактовых импульсов, делитель импульсов, первый и второй счетчики, при этом счетный вход первоГо триггера, входы установки в "0" второго триггера, третьего вычитающего счетчика, синхровходы первого и второго вычитающих счетчиков объединены и являются входом пуска преобразователя, вход

;установки в "0" первого триггера соединен с выходом переполнения второго вычитающего счетчика, вход задания начального состояния которого является входом задания веса кода преобразователя, счетный вход второго вычитающего счетчика, вход установки в "0" третьего вычитающего счетчика,: синхровход первого счетчика, вход установки в "1" второго триггера и вход пуска генератора равномерно распределенных случайных чисел подключены к первому выходу генератора так- товых импульсов, вход пуска которого соединен с единичным выходом первого

5 1427389 6 триггера, второй выход генератора, счетным входом первого счетчика, вы тактовых импульсов соединен с первым ход переполнения которого соединен входом элемента И, второй вход кото- со счетным входом второго триггера, рого и счетный вход первого вычитаю- нулевой выход которого соединен с щего счетчика подключены к единичному входом останова второго счетчика, 5 выходу второго триггера, выход эле- счетный вход которого соединен с мента И соединен со счетным входом выходом переполнения третьего вычитретьего вычитающего счетчика и ин- тающего счетчика, выход генератора формационным входом делителя импуль- 10 равномерно распределенных случайных сов, вход задания коэффициента деле- чисел соединен с входом начальной ния делителя импульсов соединен с вы- установки первого счетчика, выход ходом первого вычитающего счетчика, второго счетчика является выходом выход делителя импульсов соединен со, преобразователя.

Составитель В.Орлов

Редактор О.Спесивых Техред М.Ходанич Корректор С.Шекмар

Заказ 4854/4б Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная, 4