Стохастический сумматор
Союз Советскик
Социвпистическик
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл. (22)Заявлено 26.05.80 (21) 2930407/18-24 с присоединением заявки ¹
Г Об Г 7/70 фиудэрстэеиныЯ квинтет
СССР ае делен иээбретений и открытиЯ (23) Приоритет
Опубликовано 15.02.82. Бюллетень № 6
Дата опубликования описания 15.02.82 (53}УДК 681 3 (088.8) (72) Автор изобретения
В.В. Яковлев
Ленинградский ордена Ленина институт инженероЪ" — ---.-. железнодорожного транспорта им. акад. В.Н. Образцова (7l) Заявитель (54) СТОХАСТИЧЕСКИй СУНМАТОР
Изобретение относится к вычислительной технике и предназначается для выполнения операции суммирования П чисел ХС(Ч= 6 АКХК, A К- константы, Й А к < 1) в стохастическ= ких вычислительных машинах.
Известны стохастические сумматоры, содержащие генераторы случайных равномерно распределенных чисел, блоки сравнения, логические элементы И, ИЛИ, НЕ tlJ, 12) и(31.
Недостатками этих устройств являются ограниченность функциональных возможностей, так как в них невозможно независимое задание констант
Ак, и большая аппаратурная сложность, 15 что связано с применением и генераторов случайных чисел.
Наиболее близким техническим решением к изобретению является стохастический сумматор, содержащий группу п блоков сравнения, диэьюнктор, генератор случайных равномерно распределеннйх чисел, группу и элементов "Запрет", каждый из которых имеет два разрешающих и К-1 (К = 1,2,...,n) запрещающих входа, причем j-й запрещающий вход (j = 1,2,...,К-1) . k-ro элемента "Запрет" соединен с выходом
j-го блока сравнения и с первым разрешающим входом j-го элемента "Запрет", второй разрешающий вход которого является входом j-го слагаемого Х,а выход соединен с К-м входом дизьюнктора, другие входы которого соединены с выходами остальных элементов "Запрет соответственно, выход генератора случайных равномерно распределенных чисел подключен к первому входу К-го блока сравнения, а второй вход является входом соответствующей константы С, t4J.
В устройстве стохастического сумматора обеспечивается возможность независимого задания констант А за счет того, что числен3 gOg81 ные значения вспомогательных констант С к определяются в соответствии с алгоритмом (i = 1,2,...,n-1) (1)
Недостатками этого устройства являются низкая точность выполнения операции сложения ввиду неизбежно возникающих погрешностей пред- 10 ставления значений С к и большая апгаратурная сложность, что связано с необходимостью применения и генераторов случайных чисел.
Целью изобретения является повышение точности и упрощение устройства.
Поставленная цель достигается тем, что в стохастическом сумматоре, содержащем группу и блоков сравнения, первые входы которых являются входами констант слагаемых сумматора, генератор случайных равномерно распределенных чисел, выход которого соединен со вторым входом первого блока сравнения, группу и элементов Запрет", первые разрешающие входы которых являются входами слагаемых сумматора, выход каждого К-го (К=1, 2,...,и) блока сравнениями соединен со вторым разрешающим входом
К-го элемента "Запрет" и с К-ми запрещающими входами всех последующих элементов "Запрет", дизъюнктор, вхо3S ды которого соединены с выходами элементов "Запрет", а выход является выходом сумматора, дополнительно выход генератора случайных равномерно распределенных чисел сое40 динен со вторыми входами блоков сравнения, начиная со второго.
На чертеже приведена блок-схема сумматора.
Сумматор содержит группу п бло45 ков сравнения I, груг>пу и элементов
"Запрет" II,ãåíåðàòîð случайных равномерно распределенных чисел и дизъюнктор 1 7, Выход генератора случайных равномерно распределенных чисел 3 соединен со вторыми входами блоков сравнения группы и блоков сравнения
Выход каждого К-го (K--1 2,...,n) блока сравнения группы 1 соединен .со вторым разрешающим входом К-го элемента "Запрет" группы и элементов "Запрет" II и с К-ми запрещающими входами всех последующих эле7 ф ментов "Запрет" группы II. Выходы элементов "Запрет" группы II соединены со входами дизъюнктора IV.
Сумматор работает следующим образом.
На первые разрешающие входы элементов "Запрет" группы 11 подаются сигналы слагаемых Мк(V=1,2,..., и) . На первые входы блоков сравнения группы 1 подаются константы С к, вычисляемые в соответствии с выражением к
С к--=,с, A <. (2)
>" 4
Работа устройства управляется последовательностью синхроимпульсов, подаваемых на соответствующие входы всех и блоков сравнения (на чертеwe не показаны).
По каждому синхроимпульсу на выходах блоков сравнения вырабатывается бинарный символ (О или 1) соответственно Ь,,l,...,b„,..., >, причем вероятности появления единичного символа соответственно равны
prI) ) Cк(К=1,2,...,n).
Слагаемые Х к также представлены в виде синхронизированных случайных последовательностей бинарных символов хк, причем р(хк) = Х к Бинарные последовательности l., хк далее перемножаются на элементах "Запрет" в соответствии со структурой их входных цепей. Обозначив бинарный символ на выходе К-го элемента "3aпрет" через ук, получают у =х >,l;
Кч к к к,1К к/ в силу независимости х K от всех у„ (у - банарный символ на выходе дизъюнктора, I>(y) = Y ).
Таким образом из анализа (3) видно, что предложенное устройство выполняет заданный алгоритм суммирования
3-БА„Хк
К=1 так как p(y<)=7>, В предложенном устройстве и в известной схеме реализуется одна и та же функциональная зависимость.
g0581
Формула изобретения
Стохастический сумматор, содержащий группу п блоков сравнения,первые входы которых RBJlRloTcR вхо5
Однако в известной схеме эта
I зависимость вычисляется с погрешностью, что вызвано возникновением ошибки при представлении констант
С . Действительно, если все А к пред- 5 ставлены точно в (-разрядном двоичном коде, то в соответствии с (1) большинство рассчитываемых констант С получаются в виде бесконечной двоичной дроби, т.е. могут быть представлены в -разрядной сетке устройства с погрешностью не более 2
В предложенном устройстве обеспечивается отсутствие погрешности представления всех С, так как из (2) вытекает возможность всегда точного представления всех C g в
1-разрядном коде, если все А точно представлены s коде такой же раз- 20 рядности.
Кроме того, за счет объединения первых входов всех блоков сравнения в предлагаемом устройстве требуется лишь один генератор случайных рав- 2s номерно распределенных случайных чисел вместо п генераторов в известной схеме.
Таким образом, технико-экономический эффект предлагаемого уст- 30 ройства заключается в повышении точ- . ности работы и снижении аппаратурных затрат при его реализации.
7 6 дами констант слагаемых сумматора, генератор случайных равномерно распределенных чисел, выход которого соединен со вторым входом первого блока сравнения, группу и элементов "Запрет", первые разрешающие входы которых являются входами слагаемых сумматора, выход каждого К-го (K=1,2,...,ï) блока сравнения соединен со вторым разрешающим входом
К-го элемента "Запрет" и с К-ми запрещающими входами всех последующих элементов "Запрет", дизъюнктор, входы которого соединены с выходами элементов "Запрет", а выход является выходом сумматора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения устройства, выход генератора случайных равномерно распределенных чисел соединен дополнительно со вторыми входами блоков сравнения, начиная со второго.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Федоров P.Ô., Яковлев В.В., Добрис Г.В. Стохастические преобразователи информации, Л., Машиностроение, 1978, с. 15.
2. Гладкий В.С. Вероятностные вычислительные модели, М., "Наука", 1973, с. 104.
3. Авторское свидетельство СССР
1 613322, кл. С 06 Е 15136, 1978.
4. Кирьянов 6.Ф. Основы теории стохастических вычислительных машин и устройств. Монография ЦНИИТЭприборостроения М 524 1976 с 85 рис. 14 (прототип) .
905817
Составитель О. Майоров
Техред Л.Пекарь КорректорМ. Демчик
Редактор Л. Повхан
Тираж 731 Подписное
БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, N-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 365/64
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4
