Цифро-вероятностное устройство для деления чисел

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ („)771675 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 17.10. 78 (21) 2675139/18-24 с присоединением заявки Йо(23) ПриоритетОпубликовано 151080. Бюллетень ¹ 38

Дата опубликования описания 17.1080 (51)М. Кл З

G 06 F 15/36

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК 681. 3 (088.8) (72) Авторы изобретения

" - ы

В. В. Яковлев, Г. В. Добрис и A. В. ЯКовлев

Ленинградский ордена Ленина институт инженеров железнодорожного транспорта им. акад. В.Н. Образцова (71) Заявитель (54) ЦИФРО-ВЕРОЯТНОСТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕЛЕНИЯ

ЧИСЕЛ

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для выполнения операции деления чиселА1с)в стохастических вычислительных машинах.

Известны вероятностные устройства для деления чисел 11-31, содержащие счетчики, регистры„ блоки сравнения, генератор псевдослучайных чисел. Их общим недостатком является 10 низкая точность вычислений, что вызвано применением метода одноразрядного вероятностного кодирования числа A.

Наиболее близким техническим ре- 15 шением к данному изобретению является вероятностное устройство для деления чисел (4 содержащее регистры делимого и делителя, первый и второй блоки сравнения, генератор псев- 20 дослучайных чисел, накапливающий сумматор, счетчик, выход которого соединен с первым входом генератора псевдослучайных чисел, второй вход генератора псевдослучайных чисел яв- 25 ляется входом устройства, а выходы соединены с первыми группами входов первого и второго блоков сравнения, выходы регистра делителя соединены со второй группой входов первого бло- 3Q ка сравнения, выход которого соедине н со входом счетчика, выходы регистра делимого соединены со второй группой входов второго блока сравнения, выход которого соединен со входом накапливающего сумматора.

Недостатком этого устройства является низкая точность выполнения операции давления.

Целью изобретения является повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что цифро-вероятностное устройство для деления чисел, содержащее регистры делимого и делителя, накапливающий сумматор, счетчик, выход которого соединен с первым входом генератора псевдослучайных .-сел, второй вход генератора псевдослучайных чисел является входом устройства,а выходы соединены с первыми группами входов первого и второго блоков сравнения, выходы регистра делителя соединены со второй группой входов первого блока сравнения,дополнительно содержит блок коммутации,элемент ИЛИ,инвертор и I-К триггер, выход которого соединен с уп,равляющим входом блока коммутации, выходы регистра делимого соединены ин ",.ормационными входами блока ком771675 мутации, выходы которого соединены со входами накапливающего сумматора, выходы регистра делителя, начиная со второго, соединены со второй группой входов второго блока сравнения, 5 выход которого соединен с К-входом 1-К триггера, выход первого блока сравнения соединен со входом инвертора, выход которого соединен со входом инвертора, выход которого соединен с 1-входом 1-К триггера, выходы генератора псевдослучайных чисел соединены со входами элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом счетчика.

Блок-схема устройства приведена на чертеже где изображены регистр f5 делимого 1, регистр делителя 2, блок коммута|(ии 3, 1-К триггер 4, инвертор 5, первый блок сравнения 6, второй блок сравнения 7, накапливающий сумматор 8, элемент ИЛИ 9, генера- ;ф тор псевдослучайных чисел 10, счетчик 11 °

Выходы генератора псевдослучайных чисел 10 соединены с первыми группами входов первого 6 и второго 7 блоков сравнения и с входами элемента

ИЛИ 9, выход которого соединен с входом счетчика 11, выход счетчика подключен к первому входу rенератора псевдослучайных чисел 10, второй вход которого является входом устройства.

Вторые группы входов первого 6 и второго 7 блоков сравнения соединены с выходами регистра делителя 2 соответ, ственно, выход первого блока сравнения б соединен со входом инвертора 5, З выход которого соединен со вторым входом I-К триггера,4, первый вход триггера 4 соединен с выходом второго блока сравнения 7, а выход — с управляющим входом блока коммутации 3, инфор- Щ мационные входы которого соединены с выходами регистра делимого 1, а выходы — с входами накапливающего сумматора 8 соответственно.

Работа устройстВа начинается с подачи запускающего импульса по второму входу генератора псевдослучайных чисел 10. Ilo этому сигналу последовательность псевдослучайных чисел с генератора 10 поступает од- 5 новременно на входы элемента ИЛИ 9 и блоков сравнения б и 7. На выходе блока сравнения б в результате сравнения псевдослучайных чисел с кодом делителя В образуется случайная последовательность-двоичных символов с вероятностью появления единицы, равной В. После инвертирования имеем

Р< 1-В (Pe — вероятность появления единицы в последовательности, действующей по второму входу I-К триг- ф0 гера).

Так как разрядность второго блока сравнения 7 на единицу меньше разрядности первого блока сравнения б (в блоке 7 старшим разрядом является второй разряд первого блока сравнения 6), то, очевидно, Pg = 2В-1, где

P — вероятность появления символа "1" в случайной последовательности на выходе. второго блока сравнения 7. Таким образом

2 где Рр — вероятность появления символа "1" в случайной последовательности на выходе 1-К триггера 4.

Эта последовательность поступает на вход цифровой схемы-блока коммутации 3, которая работает так, что при поступлении "1" на управляющий вход в схему накапливающего сумматора А, а при поступлении "0" передается число А. Следовательно,"математическое ожидание

М(2 ) содержимого накапливающего сумМатора 8 для каждого j -го такта работы устройства с учетом выражения (1) равно .

46 Н3 А

hA(Z, j=2A А - — j=—

В 1 a )-s|, т.е, M(Z<) равно частному от деления

А/Ь.

Одновременно по каждому новому псевдослучайному числу на выходе элемента ИЛИ 9 образуется единичный импульс, который каждый раэ увеличивает содержимое счетчика. 11 на единицу.

Как только счетчик 11 с емкостью и переполнится, происходит останов генератора псевдослучайных чисел, а результат деления образуется в накап;ливающем сумматоре 8 в форме с фиксированной запятой х

ААЫ)=й — ) z,.-X. 2,.

«=4

Коэффициент и определяет положение запятой при считывании .результата

Мерой точности устройства является дисперсия случайной величины У.

Для устройства прототипа. имеем о„(4-о(ц) м(т).м (U() о(т),: где М (О.(), 0 (U1 ) — соответственно математическое ожидание и дисперсия случайной величины 04 представляющей последовательность чисел на входе накап.ливающего сумматора

8, М(1),D (T) — со6тветственно математическое ожидание и дисперсия случайной величины Тдлительности временного интервала, формируемого счетчиком.

Конкретно ВЩ;-4,p(u ) А(1-A); м(т)=-; рр)=—.N(t- Ь) 771675

Формула изобретения поэтому

А д эр1М=Й (s-д — (a-ф)

В то же время дисперсия 0 (2) для 1 предлагаемого устройства

" =4В 3 Iiл р J- 2 р (-ь)(2в-i>,,(3) (3пй) 5 4- Д

O"(2 .) A (<-В(2В-() 2В-4

Так как первое слагаемое (4) — число неотрицательное, а второе для нормализованных В (8 -) всегда больше единицы, получаем K > 1.

Таким образом в предлагаеком устройстве происходит уменьшение дисперсии (т.е. улучшение точности работы при вычислениях. Например, если

A=, В"ъ-, то К = 6,6 раза. Выигрыш в точйости тем больше, чем меньше абсолютное значения A и В. 20

Таким образом, положительный эффект данного устройства заключается в значительном повышении точности его работы.

Цифро-вероятностное устройство для деления чисел, содержащее регистры делимого и делителя, накапливающий сумматор, счетчик, выход которого соединен с первым входом генератора псевдослучайных чисел, второй вход генератора чсевдослучайных чисел является входом устройства, а выходысоединены с первыми группами входов первогО и второго. блоков сравнения, выходы регистра делителя соединены со второй группой входов первого блока сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повычения точности, оно содержит блок ксимутации, элемент ИЛИ,.инвертор и 1-К-триггер, выход которого соединен с управляющим входом блока коммутации, выходы регистра делимого соединены с информационными входами блока коммутации, выходы которого соединены со входами накапливающего сумматора, выходы регистра делителя, начиная со второго соединены со второй группой входов второго блока сравнения, выход которого соединен с К-входом !-К триггера, выход первого блока сравнения соединен со входом инвертора, выход которого соединен с I-входом 1-К триг. гера, выходы генератора псевдослучайных чисел соединены со входами элемента ИЛИ., выход которого соединен со входом счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 470826, кл. G 06 F 15/36, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

9 477425, кл. G 06 F 15/36, 1974..

3.Гейне Б. Стохастическая вычислительная машина.-"Электроника", 1976, Р 14.

4. Авторское свидетельство СССР

9 579624, кл.. 6 Об Г l5/36, 1977 (прототип). аказ 6700/62

Тар Подписное и филиал ППП "Патент г.ужгород,ул.ПроектнаЯ,4