Вероятностное устройство для деления чисел

 

Союз Советских

Социалистических республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 752355 (6() Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 27,07,78 f 2l) 2649132/18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 30.07.80. Бюллетень М 28

Дата опубликования описания 30.07.80

Государственный комитет

G 06 F 15/36 оо делам изобретений и открытий (5З) УДК681.3 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. В. Яковлев и А. В. Яковлев

Ленинградский ордена Ленина институт инженеров железнодорожного транспорта имени академика B. Н. Образцова (7l ) Заявитель (54) ВЕРОЯТНОСТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕЛЕНИЯ ЧИСЕЛ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для выполнения операции деления чисел в стохастических вычислительных маА в шинах.

Известны вероятностные устройства для деления чисел, содержащие счетчики, регистры, блоки сравнения, генератор псевдослучайных чисел $1$ и 2).

Их общим недостатком является низкая точность вычислений, что вызвано примето нением метода одноразрядного вероятностного кодирования числа A.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является верот5 ятностное устройство для деления чисел, содержащее регистры делимого и делителя, накапливакеций сумматор, счетчик, генератор псевдослучайных чисел, блок сравнения первая группа входов которого соединена с выходами регистра делителя, а втораяс выходами генератора псевдослучайных чисел, выход блока сравнения соединен со входом счетчика, выход которого соеди2 нен с первым входом генератора псевдослучайных чисел, второй вход генератора псевдослучайных чисел является входом устройства (З).

Недостатком этого устройства является также низкая точность выполнения операции деления, Цель изобретения — повышение точнос» ти устройства.

Поставленная цепь достигается тем, что устройство, содержащее регистры делимого и делителя, накапливакеций сумматор, счетчик, генератор псевдослучайных чисел, блок сравнения, первая группа входов которого соединена с выходами регистра делителя, а вторая — с выходами генеpampa псевдослучайных, чисел, выход блока сравнения соединен со входом счетчика, выход которого соединен с первым входом генератора псевдослучайных чисел, второй вход генератора псевдослучайных чисел является входом устройства, дополнительно содержит блок ключей и элемент ИЛИ„ вжопьт которого соединены с выходами ге3 7 523 нератора псевдослучайных чисел, а выход— с управлянхцим входом блока ключей, информационные входы блока ключей соединены с выходами регистра делимого, а выходы — со входами накапливанхцего сум- ма тора.

Блок-схема устройства приведена на чертеже, где регистр 1 делимого, регистр 2 делителя, блок 3 ключей, блок 4 сравнения, генератор 5 псевдослучайных чисел, 1р накапливающий сумматор 6, счетчик 7, элемент 8 ИЛИ.

Выходы генераторе 5 псевдослучайных чисел соединены со входами элемента 8

ИЛИ и со второй группой входов блока 4 15 сравнения, первая группа входов которого соединена с выходами регистра 2 делителя„а выход — с входом 7, счетчика, выход которого подключен к первому входу генерато. ра 5 псевдослучайных чисел, второй вход которого является входом устройства. Выход элемента ф ИЛИ соединен с управляющим входом блока 3 ключей, информационные входы которого соединены с выходами регистра 1 делимого, а выходы — со 25 входами накапливающего сумматора 6 °

Работа устройства начинается с подачи .запускающего импульса не второй вход генератора 5 псевдослучайных чисел. По этому сигналу последовательность псевдо- 30 случайных чисел с генератора 5 поступает одновременно на входы элемента 8 ИЛИ и блока 4 сравнения, на выходе которого в результате сравнения с кодом делителя

В образуется случайная последовательность у двоичных символов с вероятностью появления единицы, равной В. Эта последовательность поступает на вход счетчика 7, в котором в начальном состоянии занесен нуль„Одновременно по каждому новому 4О псевдослучайному числу на выходе элемента 8 ИЛИ образуется единичный импульс, который обеспечивает при помощи блока З ключей передачу кода делимого А на соответствующие входы накапливающего сумма-45 тора 6. В процессе работы содержимое счетчика 7 нарастает и в некоторый момент времени он переполняется. Импульс переполнения, являкяцийся сигналом окончания операции, останавливает работу генератора 5 псевдослучайных чисел, прекрещая тем самым подачу импульсов на вход счетчика и блока ключей. Результат деления образуется в накапливающем сум» маторе 6 в форме с фиксированной запя- 55 той. (А)

A(<-e) Видно, что Х всегда больше 1. Например, если B =0,9, А =0,1, то Х=82.

Выигрыш в точности вычислений тем больше, чем больше абсолютное значение 8 и меньше А, Таким образом, технико-экономический эффект заявляемого устройства заключается в значительном (в рассмотренном примере в 82 раза) повышении точности его работы.

Вероятностное устройство для деления чисел, содержащее регистры делимого и делителя, накапливающий сумматор, счетчик, генератор псевдослучайных чисел, блок сравнения, первая группа входов которого соединена с выходами регистра делителя, а вторая — с выходами генератора псевдослучайных чисел, выход блока сравнения соединен со входом счетчика, выход которого соединен с первым входом генератора псевдослучайных чисел, второй вход генератора псевдослучайных чисел является входом устройства, о т л и ч а ю ш е— е с я тем, что, с целью повышения точности, оно содержит блок. ключей и элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами генератора псевдослучайных чисел, а выход - с управляющим входом блоке ключей, информационные входы блока ключей соединены с выходами регистра де«

Выполнение операции деления в предложенном устройстве основано на том, что

55 4. математическое ожидание времени переполнения счетчика 7 М(Т) равно t4/B где

Я -емкость счетчика. Если содержимое накапливающего сумматоре 6, образованное за время 1 обозначить через п то

"т.е. математическое ожидание содержимого накапливающего сумматора 6 будет пропорционально частному от деления K/Â.Коэффициент пропорциональности g определяет положение занятой при считывании результата.

Мерой точности устройства является дисперсия случайной величины rA

Уменьшение дисперсии (погрешности) выполнения операции деления в предлагаемом устройстве по сравнению с известным устройством .может быть выражено коэффициентом

Формула изобретения

3. Авторское № 579624, кл. (прототип).

5 752355 лимого, а выход — со входами накаплива-, 2. Авторское ющего сумматора, № 477425, кл.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР № 470826, кл. G 06 F 15/36, 1974, 6 свидетельство СССР

G 06 F 15/36, 1974. свидетельство СССР

G 06 F 15/36, 1977

Составитель О. Майоров

Редактор И. Ковальчук Техред Н. Варадулина Корректор M. Пожо

Заказ 4750/9 Тираж 751 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4