Стохастический дифференциатор

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИСАНИЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к ввт. свид-ву (22) Заявлено 30.0 1.8 1 (21) 3241988/18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 30.08.82. Бюллетень Ле 32 (51)М. Кл. 06 Р 7/70 евеудерсткнный квинтет

I0 делам нэебретеннй н вткрытнй (оо) УДК 681.3 (088.8) Дата опубликования описания 06,09 82

В. В. Яковлев, P. Ф. Фецоров, A. B. Яковлев и Г, В. Добрис

Ф"

„с а с

Ленинградский ордена Ленина институт инжонеров. железнодорожного транспорта им.акад. В.Н.ОГраацова (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) СТОХАСТИЧЕСКИЙ ДИФФЕРЕНЦИАТОР

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначается цля выпоэ нения операции цифференцирования переменных А в стохастических вычислительных машинах.

Известны стохастические интеграторы, обеспечиваюшие интегрирование стохасти-. ческих перемепнътх (операцию, обратную дифференцированию), содержащие преобразователь число-вероятность, реверсив ный счетчик, блок сравнения, генератор случайных чисел. Операция дифференцирования может быть выполнена при помощи таких интеграторов при использовании стохастического вычитателя, вхоцы которого соединены соответственно с суммирующим и вычитаюшим входами реверсивного счетчика (1) и Я, Это приводит к усложнению устройся ва стохастического цифференциатора.

Наиболее близок к прецлагаемому стохастический цифференциатор, соцержащий преобразователь число-вероятность, двоичный счетчик, блок сравнения, генератор случайных чисел, выходы которого соединены с первой группой входов блока сравнения, вторая группа вхоцов которого соединена с выхоцами двоичного счетчика соответственно. . В известной схеме реверсивный счетчик является интегратором, поатому операторное выражение цля переменной.

10 Ч

Р„(Р, - вероятность появления символа

: ;=1 в случайной последовательности на выходе блока сравнения; i - номер машинного такта) записывается так

rbe P - формальный оператор дифференцирования;

Т - постоянная времени Т = 2,, - разрядность реверсивного счетчика;

Р» вероятность появления символа х

К;=1 в случайной последователь9550

3 нссти на суммирующем входе реверсивного счетчика;

p(p,(у операторная запись выражения:

Р ипи А., При подключении стохастического вычислителя к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика для переменной Р (P - вероятность появления L символа 7,.=1 на выходе стохастического

1 вычитателя) с учетом (1) получают 1О

Р (р) А(р)- — = А(р)

A() рт

<+ РТ "+ P (2)

Из соотнощения (2) следует, что ана1$ пизируемая модель представляет собой цифференцирующее устройство с передаточной

ФунвюиеЯ рт/1 рт (3

Недостатком известного устройства является большая аппаратурная сложность, что вызвано в основном применением ре версивного счетчика..

Цель изобретения — упрощение стохастического дифференциатора.

Поставленная цель достигается тем, что стохастический дифференциатор, содер. $ жащий преобразователь числе- вероятность, вход которого является входом дифференциатора, генератор случайных чисел и блок сравнения, первая группа входов которого соединена с выходами генератора случайных чисел, двоичный счетчик, выходы которого соединены со второй группой входов блока сравнения, цопожштельно содержит элемент И и элемент НЕ, вход которого соединен с выходом блока сравне $$ ния, а выход - с входом .двоичного счетчика и цервымвходом элемента И, второй вход элемента И соединен с выходом пре образователя число-вероятность, а выход является выходом дифференци атора. io

На чертеже представлена блок-схема стохастического дифференциатора.

Устройства содержит преобразователь

° 4$

1 число-вероятность, двоичный счетчик 2, элемент HE 3, блок 4 сравнения, генератор 5 случайных чисел и эпемент И 6.

Выхоцы генератора случайных чисел 5 соединены с первой группой входов блока 4 сравнения, вторая группа входов ко$0 торого соединена с выходами цвсичного счетчика 2. Выход блока 4 сравнения соединен с входом элемента HE 3, выход которого соединен с входом двоичного счетчика 2 и первым входом элемента И 6.

$$

Второй вход элемента И 6 соецинен с выходом преобразователя 1 число-вероятность.

54 ф

Работа устройства управляется последовательностью синхроимпульсов, поцаваемых на соответствующие входы (не показаны) преобразователя 1 число-вероятность и генератора случайных чисел 5.

По каждому синхроимпульсу на выходах преобразователя 1 число-вероятнссть, элемента НЕ 3 и элемента И 6 вырабатывается бинарный символ (О или 1) соответственно х„, у; „z„, с вероятностями появления ещ ничного символа Р„, Р„, P coK ответс твенн о.

Причем Р =А. Математическое ожицаНие содержимого счетчика в -ом такте

М =М +Р. „М. ( (-1

Решением этого конечноразностного уравнения является

М„= 2 -р

1 следовательно, временная зависимость .. вероятности Р имеет аналогичный вид

Р (1) -. р 2 ,e3ra вероятнссть перемножается далее с вероятностью Р„по правилам вероятно сткой логики, т.е. (z(") =Р, РЧ()=Ае

В операторном выражении этому соответствует функция рГ

Р () = А(р) (3) гпе Т = 2 - постоянная времени уст-.

6 ройства.

Таким образом, в силу соответствия (2) и (3), в прецлагаемом устройстве реализуется- выполнение операции дифференцирования переменной Л.

Вместе с тем предлагаемое устройство проще известного за счет использования в нем двоичного счетчика вместо реверсивного двоичного счетчика, т ак как в последнем случае в каждом разряде счетчика дпя обеспечения логики вычитания необходимо использовать логическую схему 2И-2И-2И«ЗИЛИ. В базисе интегральных схем серии 155 такой элемент реализуется минимально на одном логическом модуле. В этом базисе триггер также реализуется на одном модуле, поэтому происходит удвоенное сокращение затрат микросхем на построение двоичного счет- чика устройства пиффоре ширования.

Таким образом, технико-экономический эффект изобрете п я заключается в

5 О 550 значительном с >крашении аппаратурных средств при его создании.

Формула изобретения

Стохастический днфференциатор, содержащий преобразсватель числ о-вероятность, вход которого является входом дифференциатора, генератор случайных чисел, блок $0 сравнения, первая группа входов которого соединена с выходами генератора случайных чисел, двоичный счетчик, выходы которого соединены со второй группой входов блока сравнения, о т л и ч а ю - 1$ ш и й.с я тем, что, с целью упрощения, цифференциатор содержит элемент И и элемент НЕ, вход которого соединен с

54 6 выходом блока сравнения а выход - с . входом двоичного счетчика и первым входом элемента И, второй вход элемента

И соединен с выходом преобразователя число-вероятность, а выход является s3axolloM днфференциатора.

Источники информации, принятые во внимание щж экспертизе

1. Яковлев В. В., Федоров P. ô. Стохжтические вычислительные машины. Д., "М ашиностроениеюе 1974э с. 144-155

2. Авторское свидетежство. СССР

¹ 68 143 1, кл. G 06 F 15/36, 1979å

3. Гейнис E. Стохастическая вычислительная машина,- Электроника, 1967, ¹ l4 (ппототин).

Составитель О, Майоров

Редактор Л. Пче н Техред А. Ач Корректор N, Шарошн

Заказ 6438!63 тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5, Раушская наб., д 4/5

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