Стохастический сумматор
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
CoIo3 Советскнк
Социалистических
Реслублик
f$)) М Кп 3
G 06 F 7/70 с присоединением заявки М2
Государственный комитет
СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет
Опубликовано 300782. Бюллетень Й928
Дата опубликования описания 30. 07 ° 82
f33) УДК 681 3 (088. 8) (72) Автор изобретения ь
В.В.Яковлев (71) Заявитель
Ленинградский ордена Ленина институт н жене се желеэнодорожного транспорта нм. ак«.д. В.Н&бразцрва (54 ) СТОХАСТИЧЕСКИЙ СУММАТОР
Изобретение относится к вычисли- тельной технике и предназначается для выполнения операции суммирования В-разрядных чисел (с=1,2,. °,)
А и В (C=) в стохастических выA+B
2 числительных. машинах.
Известны стохастические сумматоры, содержащие генераторы случайных равномерно распределенных чисел, блоки сравнения, двоичные счетчики, элементы И, ИЛИ, НЕ 51), (2) и (3).
Недостатком данных устройств является низкая точность вычислений при декодировании результата операции сложения, что вызвано применением независимых генераторов с-разрядных случайных чисел в каналах преобразования операндов A и В и реA+B эультата операции сложения
Наиболее близким к предлагаемому является стохастический сумматор, содержащий первый, второй и третий блоки сравнения, генератор псевдослучайных чисел, элементы И, Запрет, ИЛИ, элемент И-ЙЕ, реверсивный счетчик, разрядные выходы которого соединены с первой группой входов третьего блока сравнения, выход которого подключен к второму входу элемента И-НЕ, второй выход которого подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика, суммирующий вход которого соединен с первым выходом элемента И-НВ, первый вход которого соединен с выходом элемента
ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом элемента И, первый вход которого подключен к выходу первого блока сравнения, первая группа входов которого соединена с С-разрядными шинами кода числа А, а вторая группа входов -.с т. выходами генератора псевдбслучайных чисел, т,+1-й выход которого соединен с вторым входом элемента И и с запрещающим входом элемента ИЛИ, а разрешающий вход - с выходом второго блока сравнения, первая группа входов которого соединена с E -разрядными шинами кода числа В. 6+1-й разряд генератора псевдослучайных чисел, как н остальные его разряды, 25 представляют случайную равновероят.ностную двоичную последовательность, 1
I т.е. р(0)=р(1) —. Поэтому результат
2 на выходе реверсивного счетчика
30 С -(А+В) (4) 947859
Недостатком известного устройства является также низкая точность выполнения операции сложении.
Цель изобретения — повышение точности .
Поставленная цель достигается тем что в стохастическом сумматоре, содержащем первый и второй блоки сравнения,. первые группы входов которых являются входами слагаемых сумматора, генератор псевдослучайных чисел, группа выходов которого соединена с второй группой входов первого блока сравнения, элемент И, первый вход которого соединен с выходом первого блока сравнения, элемент Запрет, запрещающий вход которого соединен с вторым входом элемента И и подключен к выходу генератора псевдослу чайных чисел„ а разрешающий вход сое динен с выходом второго блока сравнения, элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом элемента И а второй †. с выходом элемента Запрет элемент И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, реверсивный счетчик, суммирующий и вычитающий входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами элемента И-НЕ, третий блок сравнения, первая группа входов которого соединена с выходами реверсивного счетчика, а выход соединен с вторым входом элемента И-HE вторые группы входов второго и третьего блоков сравнения подключены к группе выходов генератора псевдослучайных чисел.
На чертеже приведена блок-схема стохастического сумматора.
Стохастический сумматор содержит первый блок 1 сравнения, второй блок 2 сравнения, генератор 3 псев. дослучайных чисел, элемент И 4, элемент Запрет 5, элемент ИЛИ 6, элемент И-HE 7, реверсивный счетчик
8, третий блок 9 сравнения.
Разрядные шины кода числа А подключены к первой группе входов блока 1 сравнения, вторая группа входов которого соединена с выходами генератора 3 псевдослучайных чисел и с вторыми группами входов второго 2 и третьего 9 блоков сравнения,. а выход — с первым входом элемента И 4. Выход элемента И 4 соединен с первым входом элемента
ИЛИ(б, выход которого соединен с первым входом элемента И-HE 7. Первый выход элемента И-HE 7 подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика 8, вычитающий вход которого соединен с вторым выходом элемента И-НЕ 7. Второй вход элемента И-НЕ 7 подключен к выходу третьего. блока 9 сравнения, первая группа входов которого соединена с
30 разрядными выходами реверсивного счетчика 8. Разрядные шины кода числа В подключены к первой группе входов второго блока 2 сравнения, выход которого соединен с разрешающим входом элемента Запрет 5. Выход . элемента Запрет 5 соединен с вторым входом элемента ИЛИ 6, а запрещающий вход — с вторым входом элемента
И 4 и с 8+1-м выходом генератора 3 псевдослучайных чисел.
Работа сумматора управляется последовательностью синхроимпульсов, подаваемых на соответствующие входы первого, второго и третьего блоков
15 сравнения (входы не показаны) °
По каждому синхроимпульсу на выходах первого, второго, третьего блоков сравнения и Е+1-м выходе генератора 3 псевдослучайных чисел
20 вырабатывается бинарный символ (О или 1 ):соответственно а, bt, у, )с .(t — дискретное время) причем вероятности появления единичного .символа соответственно
25 равны
Р(а )=А, P(b ) =В Р(у ) =Zt, где Š— случайная величина (содержимое реверсивного счетчика в момент времени t);
P(k ),- = .
Известно, что вероятность появления 1 в случайной последовательности dg на выходе элемента ИЛИ 6 равна
А+В . P(d )=P(k a+v )сьЬ ) = †.
Последовательности d и у далее поступают соответственно на йервый и второй входы элемента И-НЕ 7. Его назначение состоит в том, чтобы предотвратить воэможность одновременного появления единичных сигналов (+1 и -1) на суммирующем и вычитающем входах реверсивного счетчика 8. Таким образом, в схеме известного и предлагаемого устройств реализуется одинаковая функциональная зависимость суммирования двух чисел.
50 Мерой погрешности устройства является дисперсия, содержимого реверсивного счетчика.8, т.е. дисперсия случайной величины Е .
Для предлагаемого устройства
D (Z) = — (A-В ) °
В то жа время для известного
D (Å) =2" С(1-С), где ArC>В.
Из этих уравнений видно, что
D (Z) r D (Z) . Коэффициент ли
D(Z) СА-В) выражает относительное уменьшение статистической погрешности выполА+В нения операции сложения в
947859
Формула изобретения
ВНИИПИ Заказ 5653/73 Тираж 731 Подписное
Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4 предлагаемом устройстве по сравнению с устройством с известным.
Например, если А=0,6, В=0,4, то а =5. Причем, выигрыш в точности тем выае, чем ближе друг к другу значения A и В. Действительно, при
A=B D (Z) =О.
Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет повысить точность, Стохастический сумматор, содержащий.первый и второй блоки сравнения, первые группы входов которых являются входами слагаемых сумматора, генератор псевдослучайных чисел, группа выходов которого соединена с второй группой входов первого блока сравнения, элемент
И, первый вход которого соединен с выходом первого блока сравнения элемент ЗАПРЕТ, запрещающий вход которого соединен с вторым входом элемента И н подключен к выходу генератора псевдослучайных чисел, а разрешающий вход соединен с выходом второго блока сравнения, элемент
ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом элемента И, а второй — с выходом элемента ЗАПРЕТ, элемент
И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, реверсивный счетчик, суммирующий и вычитающий входы которого соединены.соответственно с первым и вторым выходами элемента И-НЕ, третий блок сравнения, первая группа входов которого соединена с выходами реверсивного
>0 счетчика, а выход соединен с вторым входом элемента И-HE о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности, вторые группы входов второго и третьего блоков срав15 нения подключены к группе выходов генератора псевдослучайных чисел. - .
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
20 1. Федоров Р.Ф. и др. Стохастические преобразователи информации. Л., Машиностроение . 1978, с. 15 °
2.Гладкий В.С.Вероятностные вычйслительные модели.М., "Наука", 1973, с. 104, 3. Авторское свидетельство СССР
М 613322, кл. G Об F 15/36, 1978.
4. Гейнс В. Стохастическая вычислительная машина, — Электроника
30 1967, М 14 (прототип).
