Стохастическое устройство для возведения в целую степень

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (II>96294 3 (61) Дополнительное к авт. свид-ву кт 756414 (22).Заявлено 27. 03. 81 (21) 3266681/18-24 () М Кл 3 с присоединением заявки ¹

С 06 F 7/70

Государственный комитет

СССР

llo делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 300982. Бюллетень ¹ 36

Дата опубликования описания 30.09.82 (53) УДК 681. 3 (088 ° 8) (72) Авторы изобретения

P Ô.Ôåäoðoâ, В.В.Яковлев, Г.В.Добрис и Х рех1

- 1

Ленинградский ордена Ленина институт инж неров железнодорожного транспорта им. акад. В. .Образцова (7.1) 3а яв итель (54) СТОХАСТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ

В ЦЕЛУЮ СТЕПЕНЬ

D „) =2 Pх Pl-(2I, 1) P +2 X Рх ° е

Изобретение относится к вычислительнсй технике и.предназначено для использования в цифровых и стохастических вычислительных устройствах.

По основному авт.св. 9756414 известно устройство для возведения в целую степень, содержащее регистр. сдвига, вход младшего разряда ко торого является входом устройства, а тактовый вход регистра сдвига - тактовым входом устройства, причем вход устройства через инвертор соединен с входом установки регистра сдвига в нулевое состояние, а выход старшего разряда регистра сдвига является выходом устройства 1.13.

В выходной последовательности устройства имеется положительная автокорреляция символов, что приводит к уменьшению точности, т.е. к увеличению дисперсии оценки результата вы числений, которая в данном случае равна где Р— вероятность появления сим1(ВОЛОВ 1 Во ВХОднОй по» следовательности;

n - показатель степени;

2 — объем выборки, по которой счетчик с разрядностью осуществляет вычисление оценки m.

Цель дополнительного изобретения повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что стохастическое устройство дополнительно содержит генератор случайных чисел, первый и второй цифровые компаратсры, регистр, реВерсивный счетчик и блок антисовпадений, первый вход которого подключен к выходу регистра сдвига, а первый и второй выходы соедияены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, Выходы генератора случайных чисел соединены с первыми группами входов первого и второго цифровых компараторов, вторые группы входов которых соединены с группами выходов соответственно регистра и реверсивного четчика,-а выходы соединены соответственно с входом младшего разряда регистра сдвига и вторым входом блока антисовпадений °, На чертеже представлена блоксхема устройства.

962941

Оно содержит регистр 1 сдвига, элемент НЕ 2, первый 3 и второй 4 цифровые компараторы, регистр 5, блок 6 антисовпадений, генератор 7 случайных чисел, реверсивный счетчик 8. 5

Выходы генератора 7 случайных чисел соединены с первыми группами входов первого 3 и второго 4 цифровых компараторов, входные группы ( входов которых соединены с группами выходов соответственно регистра 5 и реверсивного счетчика 8, а выходы соединены соответственно с входом младшего разряда регистра 1 сдвига, соединенного с входом элемента НЕ 2, и вторым входом блока 6 °

Выход элемента HE 2 соединен с вхоI дом установки регистра 1 сдвига в нулевое состояние. Выход регистра 1 сдвига соединен с первым входом 20 блока 6 антисовпадений, первый и второй выходы которого соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного сче-.чика 8. 25

Устройство работает следующим образом.

В каждом такте работы устройства цифровые компараторы 3 и 4 вырабатывают на своих выходах символы 1, 3Q если случайное число на выходах генератора 7 случайных чисел оказывается меньше содержимого соответственно регистра 5 и реверсивного счетчика 8, и символы, 0 — если соотношение противоположно. При равновероятном распределении случайных чисел, вырабатываемых генератором 7 случайных чисел, вероятности появления символа 1 на выходах первого 4О

3 и второго 4 цифровых компараторов соответственно равны:

Рх 2 (Р Р . 2 m(t) Р где X — целое число, хранящееся в регистре 5;

m(t) — целочисленное содержимое реверсивного счетчика 8 в такте разрядность генератора 7 случайных чисел, регистра

5 и реверсивного счетчика 8.

Вероятность Р ) появления символа

, 1 на выходе регистра 1 сдвига при этом равна

P = P (1) 55 а содержимое счетчика 8 изменяется в такте t в соответствии с уравнением

m(t+1) =п ()+у(t)-Е (t), (2) где у () и Z (1) — состояния выходов: Щ соответственно регистра 1 сдвига и второго цифрового компаратора 4 в такте

Таким образом, приращение содержимого реверсивного счетчика 8 за один такт работы устройства составляет в среднем

aM(m,t) =P>-2 M(m,t), где M — - символ математического ожидания.

В установившемся режиме k M (m P t) =0 и M(m) =81m M(m,t) =2 Р„", т.е. в счетчике 8 йакапливается оценка, пропорциональная и-й степени входной вероятности Р .

Отношение дисперсии результата вычислений, характеризующей основное изобретение, к дисперсии в предложенном устройстве составляет

99

D m (14Р„) (1-Р»)-20(1-Р»)39

И

D 1-9» 0 (1 Р ) Ри- I х

Это отношение больше единицы. Например, при Р„=0,5 и n = 2

k 0625 2 5

0,25

При РХ = 0,75 и n = 3

k = 037891 2 428

0,15625

Использование изобретения позволяет уменьшить дисперсию результата в

К раз, т.е. повысить точность вычислений.

Формула изобретения

Стохастическое устройство для возведения в целую степень по авт. св. Р 756414, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения точности, оно содержит генератор случайных чисел, первый и второй цифровые компараторы, регистр, реверсивный счетчик и блок антисовпадений, первый вход которого подключен к выходу регистра сдвига, а первый и второй выходы соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выходы генератора случайных чисел соединены с первыми группами входов первого и второго цифровых компараторов, вторые группы входов которых соединены с группами выходов соответственно регистра и реверсивного счетчика, а выходы соединены соответственно с входом младшего разряда регистра сдвига и вторым входом блока антисовпадений. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 756414, кл. G 06 Р 15/368 1980 (прототип).

962941

Составитель О.Майоров

Теехред Т.Фанта . КорректорН.Король

Редактор Т.Лопатина

Заказ 7514/69 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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