Вероятностное устройство для выполнения математических операций

 

Союз Советсммк

Социалистических

Республик

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Опубликовано 30.05.82. Бюллетень М 20

Дата опубликования описания 30.05.82 (51) М. Кл. 06 Р 7/70

9кудлрстеееы11 квинтет

СССР вв делем вэебретенкй к -еткрыткв (53) УДК 681.3 (088.8) (72) Автор мзобретемия

В.М. Ерухнмович (7l ) Заявитель (54) ВЕРОЯТНОСТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ

МАТЕМАТИЧЕСКИХ ОПЕ РАЦИЙ

Изобретение относится к вычислител ной технике и может быть использовано в различных вычислительных устройствах, в том числе стохастических вычислительных машинах.

Известны устройства дпя функционального преобразования чисел, в том числе для деления, умножения или извлечения квадратного корня. Эти устройства содер жат регистры сомножителей делимого или

10 подкоренного числа, генератор случайных чисел, преобразователь распределения и блок сравнения, выход которого является выходом устройства fl) и (2).

Основным недостатком этих устройств

lS является аппаратурная сложность преоб раз ователя распределения.

Наиболее близким по технической сущ» ности к предлагаемому является устройство для деления двоичных чисел в котором достигнуто упрощение аппаратурной реалнзапии преобразователя чисел. Устройство содержит генератор случайных чисел, рекуррепгный регистр сдвига, первую и вторую группу элементов И, первый и второй кскчмутаторьт, элемент И, счетчик, регистр делителя, регистр делть мого и блок сравнения, выход которого является выходом устройства. Первые входы блока сравнения соединены с регистром делимого, а вторые входы соединены с выходами разрядов счетчика, счетный вход которого соединен с выходом элемента И. Выходы разрядов рекуррентного регистра сдвига соединены с соответствуюпцвмн входами элементов

И первой группы в прямой, а с входамн элементов И второй группы - в обратной последовательности, выходы элемек тов И первой группы соединены с второй группой входов первого коммутатора, а входы элементов И второй группы соединены с второй группой входов второго каммутатора Выходы коммутаторов соединены с первым и вторым входами элементов И. Первая группа входов второго коммутатора соединена с выходами генератора случайных чисел (31.

932494

Однако это устройство обеспечивает выполнение только Операции деления и не может быть использовано, например, для извлечения квадратного корня.

Цель изобретения — расширение функЦИОНаЛЬНых ВозможНОСтэй за сЧет ВЫПОЛ« нения операции извлечения квадратного корня.

Поставленная цель достигается тем, что вероятностное устройство для выпал- тэ нения математических операций, содержащее первый и второй регИстры; группы входов которых являются разрядными входами операндов устройства, первую и вто

pyro группы элементов И, рекуррентный регистр сдвига, прямой выход каждого

k -го (k =1,2,..., И ) разряда которого соединен с первым входом k га элемента И первой группы и с первым входом (и +1-1с )-го элемента И второй группы, а инверсный выход каждого k -го разряда соединен с )с -ми входами всех паследутощих начиная с (k +1 } га эле ментов И первой группы и с, k -ми входами всех предыдущих; начиная с 25 (ц -k )-го,.элементов И второй группы, первый и второй коммутаторы, первые группы входов которых соединены с выходами, соответственно первой и второй групп элементов И, генератор случайных чисел, первая группа выходов которого соединена с второй группой входов второго коммутатора, элемент И, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго коммутаторов, счетчик, вход которого

35 соединен с выходом элемента И, блок сравнения, первая группа входов которого соединена с выходами первого регистра, вторая группа входов соедине40 нека с вьтходаМи разрядов счетчика, тактовый вход явттяется тактовым входом устройства, а выход — выходом устройства, дополнительно содержит группу элементов ИЛИ и третью группу элемен тов И, причем первый вход каждого эле-, 45 мента И третьей группы соединен с . соответствуютцим выходом второй группы выходов генератора случайных чисел, второй вход подключен к управляющему входу устройства, а выход соединен с первым входом соответствующего элемента ИЛИ группы, вторые входы элементов

ИЛИ группы соединены с выходами разрядов второго регистра, а выходы подключены к второй группе входов первого ком- мутатора.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит рекуррентный регистр 1 сдвига, генератор 2 случайных чисел, первую 3 и вторую 4 группы элементов И, первый 5 и второй 6 ксымутаторы, элемент И 7, счетчик 8, блок 9 сравнения, первътй 10 и второй 11 регистры, третью группу 12 элементов И, группу 13 элементов ИЛИ.

Прямой вйход каждого к, -го (k 1,2,..., 8 } разряда рекуррентного регистра 1 сдвига соединен с первым .входом соответствующего элемента И, следующего в прямом порядке, начиная с перваго, первой группы 3 элементов И и с первым входом соответствующего элемен та И, следующего в обратном порядке, начиная с последнего, второй группы 4 элементов И, а инзерсный выход каждого к -го разряда рекуррентного регистра 1 сдвига соединен с соответствующими входами всех последуютцик, начиная с (k +1)-го, элементов И первой группы 3 элементов И, следуютцих в прямом порядке, и с саатветствуюцтими входами всех предыдуцтих, начйная с последнего, элементов И второй группы 4 элементов И, следующих в обратном порядке (такае соединение обеспечивает модуль коэтрфициента корреляции последовательностей на выходах первой и второй групп элементов И порядка

2 ", где 5 - разрядность рекуррентнаго регистра сдвига и применяется в известном устройстве умножения (2 . Выходы первой. 3 и второй 4 групп элементов И соединены с первыми группами входов соответственно первого 5 и второго 6 коммутаторов, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым sxoдами элемента И 7. Выход элемента И 7 соединен с входам счетчика 8, выходы разрядов которого соединены с второй группой входов блока 9 сравнения. Первая

r ðóïèà входов блока 9 сравнения соединена с выходами первого регистра 10.

Выходы второго регистра 11 соединены с вторыми входами элементов ИЛИ группы 13 элементов ИЛИ, первые входы ко" торых соединены с выходами третьей группы 12 элементов.И. Выходы элементов ИЛИ группы 13 элементов ИЛИ соединены с второй группьй входов первого коммутатора 5. Первая группа выходов генератора 2 случайных чисел соединена с второй групп6й входов второго коммутатора 6, а вторая группа выходовс первыми входами элементов И третьей группы 12 элементов И; вторые входы которых подключены к управляющему входу устройства.

3,Х 4А

Хй Ох%А, 5 932

Устройство работает следующим образом.

При наличии сигнала на управляющем входе устройства реализуется операция извлечения квадратного корня. При этом выходы .разрядов генерагора 2 случайных чисел через третью группу 12 элементов И и группу 13 элементов ИЛИ подключаются к первой группе входов ком мутатора 5. Второй регистр 11 обнулен. 10

В первый регистр 10 введен двоичный код, соответствующий подкоренному числу. С момента подачи тактовых импульсов тактовый вход рекуррентного регистра 1 сдвига на выходах элементов И групп 1S

3 и 4 элементов И образуются псевдослу» чайные последовательности, имеющие математические ожидания, пропорциональные

2 11, (P =1,2,..., 11 ), которые поступают на первые rpyama sxonos коммутаторов щ

5 и 6. На выходах коммутаторов образуются псевдослучайные последовательнос ти, математические ожидания которых про» порциональны значениям псевдослучайных чисел, Х, генерируемых генератором 2 2S случайных чисел. Эти последовательности

1 имеющие коэффициент взаимной корреляции порядка 2 ", поступают на входы элемента И 7. На выходе элемента И 7 образуется последовательность с матема- Зц тическим .ожиданием Х, которая фиксируется счетчиком 8 эа время, равное период Р -последовательности, т. е. за 2 тактов.

В счетчике 8 через каждые 2" тактов образуются двоичные коды чисел Х которые подаются на вторые входы блока

9 сравнения, на первые входы которого подается двоичный код подкоренного числа. Таким образом, над равномерно pac- © цределенными (с погрешностью порядка

2, числами генератора 2 случайных

4йсбй выполняется преобразование квадраткрования, обратное заданному, т. е. извлечение квадратного корня. В блоке 9

43 сравнения реализуется функция где А «код подкоренного числа.

Послецовательность (7,(q)) на выходе блоке 9 сравнения имеет математическое ожидание Д и период, равный

2 -1 тактов. При отсутствии сигнала и на управляющем входе устройства реализуется операция деления. В регистр 10 в этом случае вводится код делимого А, в регистр ll - код делителя В. Работа устройства происходит вышеописанным об494 6 разом. Числа генератора 2 случайных чисел умножаются на число В. В блоке 9 сравнения реализуется функция

Последовательность (7,() на выходе, блока 9 сравнения имеет математическое ожидание A/ В и период, равный 2 -i тактов.

Введение групп 12 элементов И и элементов 13 ИЛИ для подюпочения гене ратора 2 случайных чисел к первому ком мутатору 5 по сигналу управления позво ляет расширить функциональные возмож ности известного устройства и реализо вать операцию извлечения квадратного корня.

Формула изобретения

Вероятностное устройство для выполне ния математических операций, содержатее первый и второй регистры, группы входов которых являются раэрядными входами операндов устройства, первую и вторую группы элементов И, рекуррентный регистр сдвига, прямой выход каждого )С -ro (k, =1,2,...,tl) разряда которого соединен с первым входом k -го элемента И пер" вой группы и с первым входом (0 +1- )

-го элемента И второй группы, а инверсный выход каждого k -ro разряда соединен с k -ми входами всех последующих, начиная с (к+1)-го, элементов И первой группы и с -ми входами всех предыдущих, начиная с (П вЂ” к)-го, элементов И второй группь1, первый и второй коммутаторы, первые элементы входов которых соединены с выходами соответственно первой и второй групп элементов И, генератор случайных чисел, первая группа выходов которого соединена с второй груп- пой входов второго коммутатора, элемент

И, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго коммутаторов, счетчик, вход которого соединен с выходом элемента И, блок сравнения, первая группа входов которого соединена с выходами первого ° регистра, вторая группа входов соединена с выходами разрядов счетчика, тактовый вход является тактовым входом устройся ва, а выход - выходом устройства, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных, воэможностей

7 932494 8 за счет выполнения операции извлечения ключены к второй группе входов первого квадратного корня, оно содержит группу к в утатораэлементов ИЛИ и третью rpynrty элементов И, причем первый вход каждого Источники информации, элемента И третьей группы соединен с принятые во внимание при экспертизе соответствуюшим выходом второй группы 1. Яковлев В.В., Федоров P. Ф. Стовыходов генератора случайных чисел, хастические вычислительные машины. Л., второй вход подключен к управляюшему Машиностроение, 1974, с. 95-97. входу устройства, а выход соединен с 2. Авторское свидетельство СССР первым входом соответствуюшего элемен- <О М 718843, кл. С 06 F 15/36, 1980. та ИЛИ группы, вторые входы элемен- 3, Авторское свидетельство СССР тов ИЛИ группы соединены с выходами . по заявке % 2666396/18-24, разрядов второго регистра, а выходы под- кл. Q 06 Р 15/36, 1978 (прототип).