Делительно-множительное устройство

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 090180 (21} 2868289/18-24 (53)м. КЛ.З с присоединением заявки Ма 06 F 7/7О

: Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 3009.81. Бюллетень Мо 36

Дата опубликования описания 300981(5М УДК 681. 3 (088. 8) A. Н.Моразевич, В. Н. Ярмалик и Т. Н.Колокола а (I (72) Авторы изобретения (73) Заявитель

Минский радиотехнический институт (54) ДЕЛИТЕЛЬНО-МНОЖИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть испаль зовано в стохастических вычислительных машинах и устройствах.

Известно устройство стохастического типа, содержащее генератор псевдослучайных чисел, два блока сравнения, первые входы которых подключены к выходу счетчика результата и входу счетчика делителя, ключевой. элемент, входы которого подключены к выходам счетчика результата и счетчика делителя (1).

Недостатком укаэанного устройства является та, что для получения 15 высокой точности вычисления необходимо произвести большое число испытаний.

Известно также устройство, содержащее генератор псевдослучайных чи- 20 сел, два блока сравнения, первые входы которых объединены и подключены к выходу генератора псевдослучайных чисел, а выходы блоков сравнения подключены к первым входам четвертого и пятого ключевых элементов соответственно, при этом выход четвертого ключевого элемента подключен ко входу счетчика результата, выход котарага подключен к первому входу 30 третьего ключевого элемента, дополнительный счетчик делителя, вход которога подключен к первому входу устройства, а выход — ка вторым входам четвертого и пятого ключевых элементов, счетчик делителя, первый вход которого подключен ка второму входу устройства, а выход — ка второму входу третьего ключевого элемента, выход которого является выходом устройства. Данное устройство обеспечивает более высокую точность вычисл ления за счет снижения автокорреляции в выходных потоках результатов сравнения (2).

Недостатком этого устройства является та, что в случае, если делимое Х больше делителя 3,,оно не обеспечивает достаточной точности вычисх ления пропорции вида. Г= --Е (1} °

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее блок управления, генератор псевдослучайных чисел,два блока сравнения, первые выходы которых объединены и подключены к выходу генератора псевдослучайных чисел, а выходы первого и второго блоков сравнения подключены к первым

868757 входам четвертого и пятого ключевого элементов соответственно, при этом ныход четвертого ключевого элемента подключен ко нходу счетчика резуль- тата, выход которого подключен к первому входу третьего ключевого элемента, первый счетчик делителя, вход которого подключен к первому входу устройства, а выход — ко вторым входам четвертого и пятого ключеных элементов, второй счетчик делителя, первый вход которого подключен ко второму входу устройства, а выход — ко второму входу третьего ключевого элемента, выход которого является выходом устройства, вторые входы первого и второго блоков сравнения соединены с третьим и. четвертым входом устройства соответственно. Данное устройство обеспечивает повышенную точность вычисления в случае, если делимое х больше делителя у, либо повышение быстродействия в случае, если н нем предусмотрено повторение числа испытаний К Z раз (3).

Недостатком известного устройства является невысокое быстродействие.

Цель изобретения — увеличение быстродействия при заданной точности, 11оставленная цель достигается тем, что делительно-множительное устройство, содержа лее генератор импульсов, генератор псевдослучайных чисел, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, блок задания кода делимого, блох задания кода делителя, первый и второй блоки сравнения, первые группы входов которых соединены с выходами соответстненно блока задания кода делимого и блока задания кода делителя, а вторые группы входов подключены к выходам генератора псевдослучайных чисел, первый и второй ключевые элементы, первые входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго блоков сравнения, первый счетчик делителя, вход которого соединен с выходом генератора-импульсов, а выход подключен ко, вторым входам первого и нхорого ключевых элементов, счетчик результата, счетный вход которого соединен с выходом первого ключевого элемента, третий ключеной элемент, первый вход которого соединен с выходом счетчика результата, а выход является выходом устройства, блок формирования сигнала пуска, триггер, нулевой вход которого соединен с выходс1м блока формирования сигнала пуска, четвертый ключевой элемент, выход которого соединен с единичным входом триггера, пятый и шестой ключевые элементы, первые входы которых подключены к выходу второго ключевого элемента, а вторые входы соединены соответственно с нулевым и единичным выходами триггера, второй счетчик делителя, вход которого

30 элемента.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 блоки сравнения; третий 3, З5 первый 4, второй 5, четвертый б, пятый 7 и шестой 8 ключевые элементы, генератор 9 псевдослучайных чисел, триггер 10, второй счетчик 11 делителя, первый элемент ИЛИ 12,третий

40 счетчик 13 делителя, счетчик 14 результата, первый счетчик 15 делителя, блок 1б формирования сигнала пуска, формирователь 17 импульсов,второй элемент ИЛИ 18,блок 19 задания кода делимого, блок 20 задания кода

<5 делителя, генератор 21 импульсов, блок 22 гзадания кода сомножителя блок 23 элементов И, первый 24 и второй 25 элементы И.

65 соединен с выходом пятого ключевого элемента, первый элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго счетчика делителя, а второй вход с выходом шестого ключевого элемента, третий счетчик делителя, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а выход со вторым входом третьего ключевого элемента, формирователь импульсов, вход которого соединен с единичным выходом триггера, второй элемент

ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, второй вход — с выходом блока формирователя сигнала пуска, а выход с установочным входом счетчика результата, блок задания кода сомножителя, блок элементов И, группа входов которого соединена с выходами блока задания кода сомножителя, установочный вход — c выходом второго элемента ИЛИ, а выходы — с установочными входами третьего счетчика делителя, дополнительно содержит первый и второй элементы И, первые входы которых подключены к выходу генератора импульсов, вторые входы соединены с выходами соответственно первого и второго блоков сравнения, а выходы — соответственно с первым и вторым входами четвертого ключевого

Выход генератора 21 импульсов подключен ко входам генератора 9 псевдослучайных чисел, первого счетчика 15 делителя, первого 24 и второго 25 элементов И. Выходы блоков 19 и 20 кодов делимого и делителя соединены с первыми группами входов соответственно первого 1 и второго 2 блоков сравнения, вторые группы входов которых соединены с выходами генератора 9 псевдослучайных чисел, а выходы— со входами соответственно первого ключевого элемента 4 и первого элемента

И 24 или второго ключевого элемента 5 и второго элемента И 25. Вторые входы первого 4 и второго 5 ключевых эле868757

15 ментов соединены с выходом первого счетчика 15 делителя. Выход первого ключевого элемента 4 соединен со счет ным,входом счетчика 14 результата, выход которого через третий ключевой элемент 3 подключен к выходу устройства. Выходы первого 24 и второго 25 элементов И подключены соответственно к первому и второму входам четвертого ключевого элемента 6, выход которого соединен с единичным входом триггера 10.

Выход блока 16 формирования сигнала пуска соединен с первым входом второго элемента ИЛИ 18 и нулевым входом триггера 10, единичный выход которого соединен со вторым входом шестого ключевого элемента 8 и через формирователь 17 импульсов — со вторым входом второго элемента HJIH 18.

Выход второго элемента ИЛИ 18 соединен с установочным входом счетчика 20

14 результата йуправляющим входом блока 25 элементов И. Выход второго ключевого элемента 5 соединен со входами пятого 7 и шестого 8 ключевых элементов, выходы которых соединены соответственно через второй счетчик 11 делителя и непосредственно со входами первого элемента ИЛИ

12. Выход первого элемента ИЛИ 12 соединен со счетным входом третьего счетчика 13 делителя, выход которого соединен со вторым входом третьего ключевого элемента 3. Выходы блока

22 задания кода сомножителя соединены с группой входов блока 23 элементов И, выходы которого соединены с установочными входами третьего счетчика 13 делителя.

Устройство работает следующим образом.

С выхода генератора 21 импульсов 40 импульсы опорной частоты поступают на вход генератора 9 псевдослучайных чисел и на вход первого счетчика 15 делителя. Блоки 19 и 20 задания кодов делимого и делителя за(дают коды чисел х и У которые поступают на входы блоков 1 и 2 сравнения соответственно. Блок 22 задания кода сомножителя задает код числа

Z который поступает на группу входов блока 23 элементов H. Второй

50 счетчик 11 делителя имеет коэффициент пересчета равный К (задается исходя из условия достижения требуемой точности, К>)1 обычно К 10). При подаче сигнала пуска с блока 16 устрой- 55 ство устанавливается в исходное положение. Триггер 10 и счетчик 14 результата устанавливаются в нуль, а в третьем счетчике 13 делителя (сигналом, псступающим через первый эле- ц мент ИЛИ 18 на блок 23) записывается код числа.

Импульсы опорной частоты задают в генераторе 9 псевдослучайных чисел все новые числа, которые в блоках 1 где R..

1 и 2 сравнения сравниваются с делимым х и делителем у. С первого счетчика

15 делителя подаются на ключевые элементы 4 и 5 импульсы тактовой частоты с целью снижения автокорреляции в выходных потоках результатов сравнения. С выхода генератора 21 импульсов импульсы опорной частоты поступают на входы первого и второго элементов И 24 и 25 с целью повышения скорости получения результатов сравнения.

Результаты сравнения с первого и второго элементов И 24 и 25 поступают на четвертый ключевой элемент 6.

Кроме того, со второго ключевого элемента 5 результат сравнения поступает на ключевые элементы 7 и 8. На четвертом ключевом элементе 6 проверяется выполнение условия х у. Так как сигнал на выходе ключевого элемента 6 появляется только при наличии сигнала на его входе, соединенном с выходом элемента И 25, и отсутствии сигнала на другом его входе, то этот сигнал однозначно определяет момент времени t, когда согласно формулам

) х =(О, если R.)х (2) 1, если R <х (3) (.1, если R;< 1 числа„ получаемые случайной выборкой из множества U = (0,1...2 -1), х и у — являются К-разрядйыми двоичными числами, т.е. х<2к- 1, у<2 — 1, к у = l,ах =О,те.

y>R<, х В

Сигнал о выполнении данного условия поступает на триггер 10, который этим сигналом устанавливается в единичное состояние. С нулевого выхода триггера 10 сигнал поступает на пятый ключевой элемент 7 с момента пуска устройства до момента времени когда появляется сигнал, что х<у.

Заметим, что сигнал на выходе ключевого элемента 6 может и не возникнуть, если х>у. Импульсы с выхода ключевого элемента 7 поступают на второй счетчик ll делителя, коэффициент пересчета которого равен К, т.е. каждый К-ый импульс, пришедший на вход второго счетчика 11 делителя переполняет его, à íà Его выходе возникает импульс, поступающий через элемент

ИЛИ 12 на третий счетчик 13 делителя

Таким образом, если х>,у, на счетчик

13,.поступают импульсы с выхода второго ключевого элемента 5, число которых уменьшено в К раз по сравнению с выражением (1) °

Как уже отмечено, если х<у через

t тактов (t среднее 2 ) на выходе ключевого элемента 6 появляется сигнал, который переключает триггер

10 в единичное состояние. При этом

-868757 открытвается для прохождения сигналов с выхода ключевого элемента 5 ключевой элемент 8 и закрывается ключевой элемент 7. Перепад потенциала на единичном выходе триггера

10 формируется формирователем 17 импульсов в импульс, который проходя через элемент ИЛИ 18, устанавливает счетчики 14 и 13 в исходное поЛожение. После этогО на третьем счетчике 13 делителя подсчитываются импульсы, сформированные на ключевом элементе 5 согласно выражению (1).

Счетчик 14 результата подсчитывает число единиц в потоке результата сравнения делимого до тех:пор пока в третьем счетчике 13 делителя нЕ наберется Е единиц в случае, если х<у, либо пока в счетчиках 11 и

13 не наберется К 2 единиц в случае, если х)у, После подсчета Z либо КeZ единиц третий счетчик 13 делителя = вырабатывает импульс, открывающий ключевой элемент 3 для выдачи результата вычисления (1) .

Положительный эффект предлагаемого устройства по сравнению с известным состоит в повышении скорости вычислейия пропорции (1) при х<у в случае, если в известном устройстве время вычисления равно х т = т + ф

f де т =N,T,« п о

tel = L Tcu tt

N„ — число тактов со счетчика

T ц — период импульсов, форми„ руемых на выходе счетчика;

L=E число тактов, необходимых (в среднем) для определе.ния соотношения х и .

В предлагаемом устройстве при хну времявычисления пропорции (1) следующее щ СР

r e, = L TO

T0= Y™ 3 коэффициент деления счетчика 15)

To - период следования импульсов с генератора импульсов.

Сокращение времени вычисления

Ь T T У = LTO(A1)

Формула изобретения

Длительно-множительное устройство> содержащее генератор импульсов, генератор псевдослучайных чисел, вход которого соединен с выходом геиератор41 импульсов, блок задания кода делимого, блок задания кода делителя, первый и второй блоки сравнения, первые группы входов которых соединены с выходами .соответственно блока задания кода делимого и блока задания кода делителя, а вторые группы входов подключены к выходам генератора псевдослучайных чисел, первый и второй ключевые элементы, первые входы которых соединены с выходами соответственно первого.и второго блоков сравнения, первый счетчик делителя, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подключен ко вторым входам первого и второго ключевых элементов, счетчик результата, счетный вход которого соединен с выходом первого ключевого элемента, третий ключевой элемент, первый вход которого соединен с выходом счетчика результата, а выход является выходом устройства, блок формирования сигнала пуска, триггер,. нулевой вход которого соединен с выходом блока формирования

11 сигнала пуска, четвертый ключевой элемент, выход которого соединен с единичным входом триггера, пятый и шестой ключевые элементы, первые входы которых. подключены к выходу втоЩ рого ключевого элемента, а вторые входы соединены соответственно с нулевым и единичным выходами триггера, второй счетчик делителя, вход которого соединен с выходом пятого ключевого элемента, первый элемент

ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго счетчика делителя, а второй вход — с выходом шестого ключевого элемента, третий счетчик делителя, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а выход — со вторым входом третьего ключевого элемента, формирователь импульсов, вход которого соединен с единичным выходом триггера, второй элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, второй вход - с выходом блока формирования сигнала пуска, а выход — с установочным входом счет40 чика результата, блок задания кода сомножителя, блок элементов И, группа входов которого соединена с выходами блока задания кода сомножителя, установочный вход - с выходом

4 второго элемента ИЛИ, а выходы - с установочными входами третьего счетчика делителя, о т л и ч. а ю щ е ес я тем, что, с целью увеличения быстродействия, оно содержит первый и второй элементы И, первые входы ,которых подключены к выходу генера: тора импульсов, вторые входы соединены с выходами соответственно первого и второго блоков сравнения, а, выходы - соответственно с первым и вторый входами четвертого ключево-. го элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР ц) .Р.320810, кл ° G 06 Р 7/38, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 544962, кл. G 06 F 15/36, 1977, З.Авторское свидетельство СССР по заявке Р .2832171/24,кл.6 06 F 15/Зб, д 29,10.79 (прототип).

868757

Составитель О.Майоров

Редактор М.Митровка Тежред A.Ñàâêà КорректорЛ.Бокшан

Заказ 8330/71 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ,Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1.13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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