Устройство для формирования гистограммы случайных чисел

 

Изобретение относится к вычислитепьной технике и может быть использовано для анализа распределения случайных величин и процессов. Цель изобретения - повышение точности. Устройство содержит счетчики, мультиплексоры, блоки памяти, сумматор, генератор тактовых импульсов, дешифратор, переключатель, схему сравнения регистра, шифратор, триггер, коммутатор , ключ, элементы И, ИЛИ, НЕ. 1 з.п. ф-лы, 2 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s 6 06 F 15/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4490038/24, 4629004/24 (22) 03.10.88 (46) 30.12.91. Бюл, М 48 (72) Д,И.Прокофьев, 3.В.Арбенин, А.Н.Виницкий, А.В.Китайцев и В.В.Семенов (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1101839, кл. 6 06 F 15/36, 1984.

Авторское свидетельство СССР

М 1262524, кл. G 06 F 15/36, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ

ГИСТОГРАММЫ СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для анализа распределения случайных величин и процессов.

Цель изобретения — повышение точности, а также расширения функциональных воэможностей за счет формирования гистограммы распределения условных вероятностей.

На фиг. 1 и 2 приведена схема устройства.

Устройство содержит первый счетчик 1, выходы старших разрядов которого соединены с первым информационным входом первого мультиплексора 2, блок 3 памяти, сумматор 4, второй и третий мультиплексоры 5 и 6, второй счетчик 7, генератор 8 тактовых импульсов, дешифратор 9, переключатель 10, схему 11 сравнения, регистр

12, цифровой индикатор 13, дополнительный блок 14 памяти, дополнительный регистр 15, шифратор 16, коммутатор 17, . Ж 1702391 А1 (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для анализа распределения случайных величин и процессов. Цель изобретения — повышение точности. Устройство содержит счетчики, мультиплексоры, блоки памяти, сумматор, генератор тактовых импульсов, дешифратор, переключатель, схему сравнения регистра, шифратор, триггер, коммутатор, ключ, элементы И, ИЛИ, НЕ. 1 з.п. ф-лы, 2 ил, первый, второй и третий триггеры 18, 19 и

20, ключ 21, дополнительный триггер 22, первый, второй, третий, четвертый, пятый и дополнительный элементы И 23...28, первый, второй и дополнительный элементы

НЕ 29...31, первый и второй элементы ИЛИ

32, 33, выход первого из которых соединен с вторым входом третьего мультиплексора

6, выход которого соединен с первым управляющим входом блока 34 элементов И.

Устройство содержит входы 35 — 38, выход 39, входы 40 — 43, выход 44.

Второй управляющий вход блока 34 соединен с управляющим входом третьего мультиплексора б, с управляющим входом дополнительного регистра 15, входом записи второго счетчика 7 и инверсным выходом третьего триггера 20, прямой выход которого соединен с информационным входом ключа 21, с первым входом пятого элемента

И 27 и вторым входом четвертого элемента

И 26, инверсный выход которого соединен с входом записи первого счетчика 1, информационные входы которого соединены с информационным входом 35 устройства, синхровход 36 которого соединен со счетным входом счетчика 1, с первым входом второго элемента И 24, с тактовым входом дополнительного регистра 15 и через первый элемент HE 29 — с тактовым входом первого триггера 18 и первым входом третьего элемента И 25. Инверсный выход последнего соединен с вторым входом первого элемента И 23, первый вход которого соединен с прямым выходом первого триггера 18, выход — с тактовым входом дополнительного триггера 22 и тактовым Bx(3дом регистра 12, выход которого соединен с информационным входом цифрового индикатора 13 и информационным входом блОка 3 памяти, выход которого соединен с первым входом сумматора 4, выход которого соединен с информационным вхсдом регистра 12 и первым входом схемы 11 сравнения, второй вход которой соединен с входом 37 задания обьема выборки, выход

"Равно" — с вторым входом второго элемента ИЛИ 33 и вторым входом дополнительного элемента И 28, Выход последнего соединен с входом сброса третьего триггера 20, вход запуска которого соединен с входами сброcà регистра 12 и дополнительного триггера 22, с вторым входом второго элемента И 24, с первым входом четвертого элемента И 26, с управляющим входом первого мультиплексора 2 и инверсным выходом второго триггера 19, вход запуска которого соединен с входом 38 запуска устройства, информационный вход — с общей шиной, тактовый вход — с выходом 39 признака начала гистограммы устройства и выходом переноса nepaora счетчика 1, выходы младших разрядов которого соединены с младшими разрядами адресных входов блока 3 памяти и первым информационным входом второго мультиплексора 5.

Второй информационный вход мультиплексора соединен с входом 40 задания дополнительногo случаЙного процесса устройства, вход 41 задания режима которого соединен с управляющим входом второго мультиплексора 5, выход которого соединен с информационным входом дешифратора 9, выходы которого соединены с информационными входами переключателя

10, управляющие входы которого являются вхОдэми зэдэния нОм8ра дискр8та гистограммы устройства, выход соединен c пер вым информационным входом третьего мультиплексора 6, с информационным входом первого триггера 18 и входом последовательной записи дополнительного регистра 15, выход которого соединен с входами первого элемента ИЛИ 32 и с разрядными входами шифратора 16. выход которого соединен с вторым информационным входом первого мультиплексора 2 и информационными входами коммутатора 17.

Управля:ощие входы коммутатора соедин8ны с вхОдами паралл8льнОЙ зэписи до" полнительного регистра 15 и входами 42 задания номера выборки устройства, выход — с первым входом дополнительного элемента И 28. Вход 43 опроса устройства соединен с управляющим входом ключа 21, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И 25 и через второй элемент НЕ 30 — с входом запуска первого триггера 18, входом стробирования цифрового индикатора 15 и входом сброса второго счетчика 7, счетный вход которого соединен с выходом генератора 8 тактовых импульсов, информационные входы разрядов, кроме нулевого, с общей шиной, выход — с информационным входом блока 34 элементов И, выход которого соединен с вторым входом сумматора 4.

Выход дополнительного блока 14 памяти соединен через дополнительный элемент

HE 31 с входом нулевого разряда второго счетчика 7 и непосредственно с первым входом второго элемента ИЛИ 33, выход которого соедин;-;н с информационным входом дополнительного триггера 22, прямой выход которого соединен с информационным входом дополнительного блока 14 памяти, адресные входы которого соединены с выходом первого мультиплексора 2 и старшими разрядами блока 3 памяти, вход управления записью " считыванием которого соединен с входом управления записьюсчитыванием дополнительного блока 14 памяти и с выходом пятого элемента И 27, выходом

44 устройства является выход регистра 12.

Устройство работает следующим образом, Подачей низкого уровня на вход 38 устройство переводится в исходное состояние, при этом счетчик 1 последовательно перебираетт все адреса блоков 3 и 14, находящихся в режиме записи, Установка сигналом с инверсного выхода триггера 19 регистров

1? и 22 в нулевое состояние обеспечивает запись в блоки 3 и 14 нулевых значений кодов по всем адресам. После Окончания низкого уровня на входе 38 сигнал с выхода переноса счетчика 1 переводит устройство в режим накопления информации, В этом режиме счетчик 1 устанавливается в режим

Прозрачности (постоянной записи кОДЭ с информационных входов), при котором на

1702391 его выход проходит сигнал с входа 35, так что младшая rpynna адресов блока 3 соответствует коду сигнала с входа 35.

При подаче на вход 41 низкого уровня устройство накапливает гистограммы условных и безусловных вероятностей, характеризующих свойства случайного процесса на входе 35, Входной сигнал при этом проходит с Bblxoäe мультиплекссоа 5 нз вход дешифрзтора 9, один из выходов которого выбирается переключателем 10, фиксируя одно из з>|ачений входного кода в качестве первого из условий для получения гистограмм условных вероятностей. В качестве второго условия принято количество тактов (дискретов). Отделяющих первое условие от анализируемого дискретз; регистр 15 и шифратор 16 прес:бразуют второе условие в номер гистограммы, причел нулю соответствует безусловная вероятность. Номер гистограммы с выхода шифратора 16 опреде:,яет старшую группу адресов блока

3 и адреса блока i4, Накопление информации происходит путем увеличения на единицу содержимо"o блока 3 по выбранному адресу, Упомянутая единица снимается с выхода элемента 31 через счет,ик 7 (в режиме

"прозрачности"), сумматор 4 и реr лстр 12 до тех пор, пока на выходе .,умматора ч код не сравняется с кодом на входе 37 в момент совпадения номера гистограммы с выхода шифратора 16 с выбраннь;м входом 42 числом. В этом случае высокий уровень с выхода мультиплексора 17 раз„-eûзет сигналу с выхода схемы 11 чеоез элемент 28 сбросить триггер 20, завершая тем самым режим накопления информации, Если какая-нибудь из гистограмм накопллась до величины, определяемой сигналом со входа 37 раньше, чем у выбранной входом 42, то высокий уровень свыхода схем,ы 11 через элемент 33 и триггер 22 записывается в блок 14 так, что дальнейшее накопление этой гистограммы прекращается.

При подаче на вход 41 высокого уровня устройство накапливает информацию для гистограмм условных вероятностей, характеризующих связь между случайными процессами на входах 35 и 40 устройства. При этом на выходе мультиплексора 5 имеется сигнал с ьхода 40 и первое из условий соответствует выбранному переключателем 10 значению кода на входе 40.

ПО окончании режима накопления информации устройство переходит в режим ее выдачи, При этом счетчик 1 сигналом с выхода триггера 20 через элемент 26 переводится в режим счета тактовых импульсов с входа 36, т.е и"ребирает адреса блока 3, 5

10 lo

55 который находится в режиме считывания.

Сигнал с его выхода. соответствующий номеру гистограммы, установленной входами

42, прошедший регистр 15 (e режиме параллельной записи) и шифратор 16 в качества старшей груп ы адресов блока 3 через сумматор 4 и рег| стр 12 циклически поступает на выхсд 44 устройства.

Начало выдачи гистограммы определяется фронтом сигнала на выходе 39. При этом сигнзл с выхода дешифратора 9 через перекл|счатель 10, выбирающий любое из значений сигнала;|а входе 35,и мультиплексор 6 позволяет проходить через элемент 34 сил|а:y с зыхсдз счетчика 7, который в это время находится е режиме счета выходных импул -сов енератсра В, Этотсигнал на сумматоре 4 cû,здывгется с кодом, поступающим из блока 3 в момент совпадения младшей группы адресов последнего и выбранного пере:;люча-елем 10 значения, Таки;.1 образом на гистограмме формируется

"ды ш з гцая" метка.

Для измерения точного значения гисго "раммы в данный момент необходимо пода |ь сигнал нз ьход 43, чем обеспечивается отключен:;e мегки гсбнулением счетчика 7) и включен: с;„.è«< pc - ого индикатора 13 сиг-. налом с в|ыхсда эл-.:--"- та 30, а та:..же прекращением с.:...ны ин:1 ормации в регистре

12 за сче; блокировки тактовых импульсов с выхода э.:е|. е«та 29 элементам 1Ü, 23 и 25.

Дл; построения только гистограмм безуслсзно:. ве„оятнос|и устройства могут быть исклк чeÿü элеме;-|ты и блоки 2, 5, 6, 14, 15, 1б, 7, 22, 2d, 31, 33, 40, 41, 42, в блоке 3 остае1ся только младшая группа адресов, а устройство работает также, как в случае построения гистограммы условной вероятнос1и с нулевым HQMepGM.

Х>ормула изобретения :, Устройство для формирования глстограммы случай ых чисел,, содержащее блок памя;и., сумматор, первый счетчик, перекл;очател, первый триггер, ключ, первый элемен г И и блок индикации, причем выход блока памяти соединен с первым входом сумматора, с т л и ч а ю ще е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены схема сравнения, два триггера, два элемента НЕ, регистр, бгск элементов И, четыре элемента И и дешифратор, вход которого соедин -.:ен с. ад|..есным входом блока памяти и под лю:(.í к выходу первого счетчикэ, выхсл „л. ифрзтсра соединен с информационны|.. сходом переключателя, управляющий вход «оторо| о является входом задания номера ди,",крета гистограммы устройства, а выход подключен к первому управляющему входу блока Элементов И и информационному входу первого триггера, прямой выход которого соединен с первым входсм первого элемента И, выход которого подключен к тактовому входу регистра, выход которого соединен с информационными входами блока индикации и блока памяти, информационныЙ ВМОд первОГО сч8тчикз является информационным Входом устройства, а тактовый вход является синхровходом устройства и соединен с первым входом второго элемента И и входом первого элемЕнта НЕ, выход которого подключен к тактовому входу первого триггера и первому входу третьего элемента И, инверсный выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, выход переноса первого счетчика является выходом признака начала Гистограммы устройства и соединен с тактовым Входом второго триггера, вход установки в единицу которого является входом запуска устройстВа, а инверсный выход соединен с входом сброса регистра, с Б-Входом третьего триггера, вторым вхс,((ом BTQрого элемента И и первым входом четвертого элемента И, инверсный выход которого подключен к входу записи первого счетчика, прямой Выход третьего =,риггера соединен с вторым входом четвертого элемента И, первым входом пятого элемента И и информационным Входом ключа, управляющий Вход котороГО является входом oflpoca устройства, а выход подключен к второму входу третьего элемента И и через второй элемент НŠ— к входу установки в единицу первОГО триГГера, K Га((тОВОму входу блока индикации и входу сброса второго счетчика, счетный вход которого соединен с выходом генеоатора тактовых импульсов, а информационный выход — с информационным Входом блока элементов

И, выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход которого подклю ен

K информационному ВхОду рВГистрэ и пер" вому входу схемы сравнения, Второй вход которой является Входом задания объема выборки устройства, а выход "Равно" соединен с Й-входом третьего триггера, инверСНЫЙ ВЫХОД КОТОООГО ПОДКЛЮЧВН K BTOPQbfg управляющему Входу блока элементов Vi u входу записи второго счетчика.

2. Устройство по и. 3, о т л и ч а ю щ 8 8с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет формирования гистограммы распределения условн«ых вероятностей, в него введены три мультиплексора, коммутатор, шифратор, два элемента ИЛИ и дополнительные элементы НЕ, - регистр, триггер, блок памяти и элемент И, причем первые информационные входы

I0 5

Д5

Щ

50 первого и второго мультиплексоров соединены с выходами соответственно старших и младших разрядов первого счетчика, второй информационный вход второго мультиплексора Bl вляется входом задания дополнительного случайного процесса устройства, вход задания режима которого является управля тощим входом в орого мультиплексора, вы -op, которого подключен к Входу дешифратора, Выход переключателя подключе-; к первому информационному входу третьего мультиплексора, второй информационный вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, Входы которого соединены с разрядными ВхОдами дополнительнОГО

ШифРВТОРа и ПОДКЛЮЧЕНЫ K ВЫХОДУ ДОПОЛнит(;льного регистра, вход последовательной записи информации KQTopof О подключен к Выходу переключателя, а разрядные информационные входы соединены с управляющими входами коммутатора и являются разрядным входом задания номера выборки устройства, тактовый вход регистра соединен с синхровходом устройства, выход шифратора подключен к информационному входу коммутатора и второму информационному входу первого мультиплексора, выход которого соединен с дополнительными старшими разрядами адресного входа блока памяти и с адресным входом дополнительного блока памяти, вход уп равления записью, считыванием которого подключен к инверсному выходу пятого элемента И, а выход через дополнительный элемент НЕ соединен с нулевым разрядом второго счетчика и непосредственно подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с информационным входом дополнительного триггера, прямой Выход котооого подключен к информационному

ВКОду Дополнительного блока памяти, Bblход Второго триггера соединен с входом устанои(и в ноль дополнительного тоиггера

:l управляющим входом первого мультиплексора, инверсный выход третьего триггера подключен к входу записи дополнительного регистра и управляющему входутретьего мультиплексора, выход которого соединен с, первым управляющим входом блока элементов И, выход коммутатора

ПОДКЛЮЧВН К ПВРВОМУ ВХОДУ ДОПОЛНИТВЛЬНО г«э« э«лвмен«1 а И, в; (крои ВХОД которого соеДи— нзн с вторым входом второго элеме)-lTa ИЛИ и с выходом "Равно" схемы сравнения, а выход подключен к Й-входу третьего триггера.

Приоритет и. 2 исчислять от 30. 12, 88, 1702391

1702391

Составитель С.Ионкин

Редактор Л,Народная Техред М.Моргентал Корректор М.Кучерявая

Заказ 4544 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101