Энтропиметр

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п11 519718

Союз Советских

Сониалистических

Ресвублик, (61) Дополнительное к авт. св ид- ву (22) Заявлено 09.09.74 (21) 2059433/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.06.76. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 06.09.76 (51) М. Кл G 06F 15/36

Государственный комитет

Совета веинистров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.3(088.8) (72) Авторы изобретения

В. И. Лазаретин, Ю. Б. Садомов, Л. М. Хохлов, А. П. Шевяков и В. А. Шувалов

Государственное союзное конструкторско-технологическое бюро по проектированию счетных машин и Опытный завод (7l) Заявители (54) ЭНТРОПИМЕТР

Изобретение относится к области вычислительнои техники и может быть использовано для информационного анализа стохастических систем.

Известен энтропиметр, содержащий первый счетчик, регистры сдвига, первые входы которых соединены с разрядными выходами первого счетчика соответственно, элементы «и, первые входы которых соединены с выходами регистров сдвига и с разрядными входами первого счетчика соответственно, олок памяти, входы которого подключены к выходам элементов «И», блок управления, первыи выход которого подключен к вторым входам регистров сдвига, счетчик числа отсчетов, вход которого подключен к второму выходу блока управления, а выход — к вторым входамэлементов «И».

Недостатком известного энтропиметра является его аппаратурная избыточность.

Целью изобретения является упрощение энтропиметра.

11оставленная цель достигается тем, что энтропиметр дополнительно содержит второй счетчик, суммирующий вход которого подключен к выходу энтропиметра, вычитающий вход — к третьему выходу блока управления, а выход — к входу первого счетчика, сумматор, первый вход которого подключен к выходу блока памяти, а выход — к выходу энтропиметра, и блок формирования поправок, выход которого соединен с вторым входом сумматора.

Блок-схема энтропиметра приведена на чертеже, где 1 — второй счетчик; 2 — первый счетчик; 3 — регистры сдвига; 4 — элементы

«И»; 5 — блок памяти; 6 — сумматор; 7 — счетчик числа отсчетов; 8 — блок управления; 9— блок формирования поправок.

10 Выход второго счетчика 1, стоящего на входе энтропиметра, подсоединен к входу первого счетчика 2. Выход первого счетчика 2 соединен с выходами регистров сдвига 3, а разрядные входы — с выходами регистров сдви15 га. Выходы регистров сдвига 3 подключены также к входам элементов «И» 4 другие входы которых подключены к выходу счетчика 5 числа отсчетов. Выходы элементов «И» 4 соединены с входом блока 6 памяти, выход ко20 торого подключен к первому входу сумматора

7. К второму входу сумматора подключен выход блока 8 формирования поправок, Блок формирования поправок имеет вход для установки требуемого /е. Выходы блока управле25 ния 9 подключены к управляющим входам второго счетчика 1, счетчика числа отсчетов и регистров сдвига. Выходом энтропиметра является выход сумматора 7.

Энтропиметр измеряет энтропию Н (х) в

30 соответствии с алгоритмом

5197(8

А а, =1од — — поправка.

H (х):.=, Р«1og,Р» + u«, «=1 где Р» — вероятность попадания отсчетов в Й-й амплитудный интервал;

У(;, — число уровней квантования, используемое в энтропиметре;

k — требуемое число уровней квантования;

В соответствии с (1) энтропия измеряется при каком-то фиксированном числе уровней квантования йо(й. Значение энтропии для требуемого числа уровней квантования k получается прибавлением поправки а». Удовлетворительная точность обеспечивается при

kp) )20.

Это позволяет при относительно простой структуре предлагаемого энтропиметра производить измерения энтропии для числа уровней квантования k, лежащих в диапазоне

40 — 1000, а также значительно уменьшить время измерения.

11ринцип работы энтропиметра заключается в следующем. Для формирования Р» в регистрах сдвига 3 при помощи суммирующего счетчика 2 подсчитывается число отсчетов, попавших на й-й уровень квантования (Й=

=1, /гО).

Для хранения текущего значения Р«используются k-е разряды каждого регистра сдвига 3, т. е. для запоминания текущего значения Р> отводится первый разряд 1-го регистра, первый разряд 2-го регистра и т. д. Назовем совокупность k-х разрядов всех регистров сдвига й-й ячейкой. Число ячеек или разрядов каждого регистра сдвига 3 равно йо.

Целесообразно выбрать kp=32. Такой выбор позволяет определить число уровней квантования, содержащихся в отсчете, вычитанием единицы из значения отсчета, заданного в двоичной системе счисления в диапазоне

0 — 1.

Вероятности Р» формируются в двоичной системе счисления. Тогда количество регистров сдвига 3 (разрядность k-й ячейки) будет равна 1о Л, где Ф вЂ” число отсчетов в используемой последовательности. Чтобы избежать деления на lV при нахождении Р», число отсчетов N выбирается равным целой степени

2. Для получения удовлетворительной точности измерения энтропии достаточно взять

У 15000. Ближайшая целая степень двух равна 16384, Тогда число регистров сдвига 3 будет равно 14.

Селекция отсчетов по kp уровням квантования осуществляется на счетчике 1. Для этого первые пять дробных двоичных разрядов каждого отсчета, представленного в диапазоне 0 — 1, поступают на вход счетчика 1.

Блок управления 9 начинает вырабатывать тактовые импульсы, по каждому из которых производится вычитание единицы из содер5

50 жимого счетчика 1. Кроме того, каждый такт блока управления 9 сдвигает вправо (в сторону младших номсров ячеек) на один разряд содержимое регистров сдвига. Содержимое ячеек регистров сдвига последовательно, начиная с первой, передается на счетчик 2, а с него на вход регистров сдвига. Вычитание единицы и сдвиги продолжаются до обнуления счетчика 1. Число тактов, выработанное до обнуления счетчика 1, равно количеству уровней квантования поступившего счетчика.

Действительно, пусть на вход поступил отсчет в двоичной системе счисления, равный

0,00011. В счетчик 1 запишутся пять первых разрядов дробной части числа, т. е. 00011 (три), Тогда обнуление счетчика 1 происходит за три такта. Расположение ячеек в регистрах сдвига 3 выбрано таким образом (ячейки пронумерованы по порядку, начиная от выхода), что на счетчике 2в этот момент записано содержимое третьей ячейки.

При обнулении счетчика 1 на его выходе формируется сигнал, по которому к содержимому счетчика 2 добавляется единица. Количество тактов в одном цикле равно Ао. Следующие после обнуления счетчика 1 такты продолжают сдвигать ячейки регистров сдвига, так что по последнему такту восстанавливается исходное состояние.

С приходом следующего отсчета на счетчик

1 описанный выше цикл повторяется. Очевидно, что количество циклов равно N.

Число отсчетов подсчитывается счетчиком числа отсчетов, по переполнению которого формирование вероятностей Р» заканчивается и открываются элементы «И» 4. При этом содержимое ячеек регистров сдвига поочередно из каждой ячейки передается в блок 6 памяти значений Ь.

Двоичный код содержимого k-й ячейки регистров сдвига является адресом ячейки блока 6.

Считанные таким образом из блока 6 величины поступают на сумматор, где накапли«а вается сумма — Р» 1о Р«.

« — 1

Поправка а» из блока 9 формирования поправок подается на сумматор и складывается с его содержимым. На этом измерение энтропии заканчивается и в сумматоре фиксируется значение Н(х).

Формула изобретения

Энтропиметр, содержащий первый счетчик, регистры сдвига, первые входы которых соединены с разрядными выходами первого счетчика соответственно, элементы «И», первые входы которых соединены с выходами регистров сдвига и с разрядными входами первого счетчика соответственно, блок памяти, входы которого подключены к выходам элементов

«И», блок управления, первый выход которого подключен к вторым входам регистров

519718

Составитель Э. Сечина

Техред 3. Тараненко

Кор ре кто р М. Л ейзерма и

Редактор В. Торопова

Заказ 1693/8 Изд. № 1504 Тираж 864 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2 сдвига, счстчик числа отсчетов, вход которого подключен к второму выходу блока управлвния, а выход — к вторым входам элементов «И», отличающийся тем, что, с целью упрощения энтропиметра, он содержит второй счетчик, суммирующий вход которого подключен к входу энтропиметра, вычитающий вход — к третьему выходу блока управления, а выход — к входу первого счетчика, сумматор, первый вход которого подключен и выходу блока памяти, а выход — к выходу

5 энтропиметра, и блок формирования поправок, выход которого соединен с вторым входом сумматора.