Вероятностное множительное устройство

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП HCAHHE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

N АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ÄÄ773628 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (51)М. Кл.

О 06 F 15/36 о (22) Заявлено 23042.9 (21) 2757030/18 24 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2,1 080. Бюллетень ¹ 39

Дата опубликования описания g5gp80 (53) УДК681. 3 (088. 8) 8Pq Б ф(); ., " Й Й ;:т ) (Ч (72) Автор изобретения

В. B. Яковлев

„ Ленинградский ордена Ленина институт инженеров железнодорожного транспорта им. академика

В. Н. Образцова (71) Заявитель (54 ) ВЕРОЯТНОСТНОЕ NHO)KHTEJIbHOE УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначается для выполнения операции умножения чисел AB в стохастических вычисли тельных машинах.

Известны вероятностные множительные устройства, содержащие генера торы случайных равномерно распределенных чисел, блоки сравнения, двоич-10 ные счетчики, логические элементы И

fr-5), Общим недостатком этих устройств является низкая точность вычислений при декодировании результата операции15 умножейия, что вызвано применением независимых генераторов случайных чисел в каналах преобразования операндов A и В и результата операции ум фжения йв. 20

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является вероятностное множительное устройство, содержащее логический элемент И, первый, второй и третий блоки сравнения, 25 выходы первого и второго блоков сравнения соединены со входами логического .элемента И, первый и второй генераторы случайных чисел, выходы которых соединены с первыми группами входов соответственно первого и второго блоков сравнения, вторые группы входов первого и второго блоков сравнения соединены с разрядными шинами чисел сомножителей, ренерсинный счетчик, суммирукиций вход которого соединен с выходом логического элемента И, вычитающий вход - с выходом третьего блока сравнения, а разрядные выходы — с первой группой входов третьего блока сравнения, третий генератор случайных чисел, выходы которого соединены со второй группой входов третьего блоха сравнения 16).

Недостатком этого устройства является также низкая точность выполнения операции умножения.

Цель изобретения — повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что в нероятностном множительном устройстве, содержащем элемент

И, первый, второй и третий блоки сравнения, выходы перного и второго блоков сравнения соединены со входами элемента И, перный и второй генераторы случайных чисел, выходы которых соединены с первыми группами входов соответстненно первого и

773628 устройство работает следующим об- 40 разом.

Оно управляется последовательностью синхроимпульсов, подаваемых на соответствующие входы первого, второго и третьего блоков сравнения (на чертеже эти входы не показаны), По каждому синхроимпульсу на вы- ходах первого, второго и третьего блоков сравнения вырабатывается бинарный символ(0 или 1) соответственно а, ь,у, (t - дискретное время), 5О причем вероятности появления единичного, символа соответственно равны

Р(а ) А, P (b ) В,P (y ) 2 (Z < случайная величина - сойеР.жимбе..реверсивного счетчика в момент времени t).

Известно, что вероятность появления 1 в случайной последовательности на выходе элемента И равна Р(а Ь )

АВ. Эта последовательность далее поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 6.

В предлагаемом устройстве, как и .в схеме известного справедливо сле65 второго блоков сравнения, вторые группы входов первого и второго блоков сравнения соединены с разрядными шинами чисел сомножителей, реверсивный счетчик, суммирующий вход которого соединен с выходом элемента И, вычитающий вход - с выходом третьего блока сравнения, а разрядные выходы - с первой группой входов третьего блока сравнения, вторая группа входов третьего блока сравнения соединена с выходами второго генератора случайных чисел.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит первый блок 1 сравнения, первый генератор 2 случай- 15 ных чисел, второй блок 3 сравнения, второй генератор 4 случайных чисел, элемент И 5, реверсивный счетчик 6, третий блок 7 сравнения. разрядные шины кода числа A подклю- щ чены ко второй группе входов блока 1 сравнения, первая группа входов которого соединена.с выходами первого генератора 2 случайных чисел, а выходс первым входом логического элемента

И 5, второй вход которого соединен с выходом второго блока 3 сравнения, вторая группа входов которого соединена с разрядными шинами кода числа В, а первая группа входов — с.выходами второго генератора 4 случайных чисел и со второй группой входов третьего блока 7 сравнения, выход которого подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика 6, разрядные выходы которого соединены с первой группой 35 входов третьего блока 7 сравнения, а суммирующий вход — с выходом логического элемента 5. дующее соотношение между случайными величинами Z, а, Ь, у

-у (1) — +

Математическое ожидание случайной величины находится как м(г-, „)= (2 ) м(с,,,,„)- (,„) ()

Так как М (у ) = — (E — РазМ(2.,)

2 рядность реверсивного счетчика 6), то с учетом (2) м(2 )= AB+(1 — 1 )M(Z )

Решение этого конечноразностного уравнения при нулевых начальных условиях имеет вид ()=2. AB(a-e ) . (З) или при фиксации запятой перед старшим разрядом

М(}АВ(1 — е " )

Таким образом, очевидно, что и в схеме известного и в предлагаемом устройстве процесс накопления бинарных символов устанавливается, причем м.о. И(— -) «АВ (t, ), 2

2 Q. т. е. действительно реализуется заданная функциональная зависимость.

Мерой погрешности устройства является дисперсия содержимого реверсивного.счетчика 6, т. е. дисперсия случайной величины и для прототипа она имеет вид

-R -Ю

0 =2 ЛВ(-е )(1-яВ(- е )) (4) В предлагаемом устройстве за счет объединения групп входов второго и ,третьего блоков сравнения, между символами 8, и у, вводится жесткая корреляционная связь. При этом

М(Е+ / )

Следовательно, дисперсия случайной величины z в предлагаемом устройстве равна

0 2. АЬ(- Я )(1-A(I - е )) (5)

Иэ уравйения (4) и(5) видно, что для любого и > " коэффициент равен

Z.

-й р g-А ((— e )

"-Ъ+ - -е

Z -Х

a-a(-е )

Он выражает относительное уменьшение статистической погрешности выполнения операции умножения AB в предлагаемом устройстве по сравнению с известным.

Видно, что К > 1. например, если.

A-- — В =, то в установившемся

I режиме (t с ) k > 7. Выигрыа в точ773628

Формула изобретения, Составитель О. Майоров

Редактор Т. Кугрышева Техред Н. Граб Корректор Н. Бабинец

Заказ. 7507/63 Тираж 7 1 Подписное

ВНИИПИ 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 ности вычислений тем больше, чем больше абсолютные значения А и меньше В.

Таким образом, объединением групп входов второго и третьего блоков сравнения, в предлагаемом устройстве достигается значительное уменьшение погрешности вычислений АВ, так как между последовательностями на суммирующем и вычитающем входах ревер-. сивного счетчика в этом случае устанавливается положительная взаимная корреляционная связь, стабилизирующая процесс накопления содержимого счетчика..Вероятностное множительное устройство, содержащее элемент И, первый, второй и третий блоки сравнения, выходы первого и второго блоков сравнения соединены со входами элемента

И, первый и второй генераторы случайных чисел, Мяходы которых соединены с первьвюи группами входов соответственно первого и второго блоков сравнения, вторые группы входов первого и второго блоков сравнения соединены с разрядными шинами чисел сомножителей, реверсивный счетчик, суммирующий вход которого соединен с выходом элемента И, вычитающий вход - с выходом третьего, блока сравнения, а разрядные выходы - с первой группой входов третьего блока сравнения, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, вторая группа входов третьего блока сравнения соеди-, нена с выходами второго генератора случайных чисел.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гейнс Б. Стохастическая вычислительная машина. "Электроника", 1967, М 14.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 571810, кл. 9 06 Р 15/36, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР

В 590734, кл. G 06 P 15/36, 1978.

4. Яковлев В. В. Федоров Р. Ф. Стохастические вычислительные машины, Л

"Машиностроение", 1974, с. 44-46.

5. Авторское свидетельство СССР

М 305482 кл. (G 06 F 15/36, 1971.

6. Федоров Р. Ф., Яковлев В. В.

Добрис Г. В. Стохастические преобразбватели информации. Л., "Машиностроение", 1978. с. 64 (прототип).