Генератор стахостических констант

Генератор стахостических констант

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Авторы изобретения

В. В, Яковлев, Г. В. Добрис, P. Ф. Федоров и А. В. Яковлев

Ленинградский ордена Ленина институт инженеров Железнодорожного транспорта им. акад. В. Н. Образцова (54) ГEHEPATÎP СТОХАСТИЧЕСКИХ КОНСТАНТ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в вероятностных вычислительных устройствах для генерирования стохастических констант †(P,, Рз—

Р)

pg целые положительные числа, Р> «<Рз).

Известны генераторы стохастических констант, которые содержат логические элементы И, ИЛИ, НЕ и .генератор случайных последовательностей с Р(1) = в каждой из них. Эти устройст-, 2 ва воспроизводят стохастические константы без 0 ошибки, если величины " имеют точно двоР2 ичное разложение. В остальных случаях 2 реализуется приближение 11) и (2).

Недостатком известных генераторов стохасти- ческих констант является большая аппаратная сложность, что вызвано необходимостью применения многоразрядных генераторов случайных последовательностей при воспроизведении величии " с малой погрешностью.

Р4

Р2

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности генератор стохастических констант, содержащий генератор случайных последовательностей, первый и второй преобразователи "число-вероятность", последовательно соединенные первый элемент И-НЕ и первый элемент задержки, блок формирования выходной вероятности, первый вход которого соединен с выходом первого преобразователя "число-вероятность", а выход является выходом генератора, первые и вторые выходы генератора слу- чайных последовательностей соединены со входами соответственно первого и второго преобразователей "число-вероятность" выход второго преобразователя "число-вероятность" соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, а выход — со вторым входом блока формирования выходной вероятности )3).

Главным недостатком этого устройства является низкая точность, что вызвано наличием сильной автокорреляции в случайной последовательности Z; на выходе.

Цель изобретения — повышение точности. указанная цель достигается тем, что в гене) атор стохастических констант, содержащий ге698

025

3 нератор случайных последовательностей, первый и второй преобразователи "число-вероятность", последовательно соединенные первый элемент

И-HE и первый элемент задержки, блок формирования выходной вероятности, первый вход которого соединен с выходом первого преобразователя "число-вероятность", а выход является выходом генератора, первые и вторые выходы генератора случайных последовательностей соединены со входами соответственно первого и второго преобразователей "число-вероятность", выход второго преобразователя "число-вероятность" соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, дополнительно введен второй элемент И-НЕ и второй элемент задержки, вход которого соединен

4 держки 4, для вероятности «р появления символа "Г на выходе элемента И-НЕ 7 получим

Ч 1 2т 1+С I 2 1 С 2г

Отсюда следует естественный вывод о том, что вероятность появления символа Zi = 1 на выходе предлагаемого устройства и схемы itpoтотипа одинакова. Таким образом, функционапь ные возможности сопоставляемых устройств идентичннь Однако точностные характеристики существенно различаются.

Действительно, корреляционный момент на выходе устройства прототипа равен

K(i,>=P ((, а (,Р з т где т — переменный сдвиг (т = О 1 2 ) с выходом второго преобразователя "число-вероятность", а выход — с первым, входом второго элемента И-НЕ, второй вход второго элемента И-НЕ соединен с выходом первого элемента И-НЕ, а выход — со вторым входом бпока формирования выходной вероятности.

На чертеже изображена схема предлагаемого

25 генератора.

Устройство содержит генератор 1 случайных последовательностей с P(l) = (— ь каждой из ,1 них, первый преобразователь 2 число-вероятность"; второй преобразователь. 3 "число-вероят. 30 ность", второй элемент задержки 4 (на 1 такт), первьй элемент И-НЕ 5, первый элемент задержки 6 (на 2 такта), второй элемент И-НЕ 7, блок формирования 8 выходной вероятности, выход генератора 9.

Выходы генератора случайных последователь35 ностей 1 соединены соответственно с входами первого и второго преобразователей "число-вероятность" 2 и 3. Выход первого преобразователя

"число-вероятность" 2 соединен с первым вхоЮ дом блока формирования выходной вероятности 8, выход которого соединен с выходом генеpampa 9, а второй вход — с выходом второго элемента И-НЕ 7, первый вход которого соединен с выходом первого элемента И-НЕ 5 и

43 входом первого элемента задержки 6, выход которого соединен с первым входом первого элемента И-HE 5, второй вход которого подключен к выходу второго преобразователя

"число-вероятность" 3 и входу второго элемента задержки 4, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И-НЕ 7.

Устройство работает следующим образом.

Так как вероятность появления символа "1" на выходе второго преобразователя "число-вероятность" 3 равна,, то с учетом статичес2 ,кой развязки входов второго элемента.И-НЕ 7, обеспечиваемой введением второго элемента за— pMP 2 j

1 1 .

21

Р Р, С

2 т Р 2 ) p3 а

Присутствие ненулевой автокорреляции в по.следовательности сиМволов Zi приводит к значительным ошибкам при интегрировании этой последовательности в декодирующих блоках стохастических вычислительных устройств. Действительно, дисперсия 0 результата в декодере определяется соотношением

«1-4

02 = z Di+ 2z (T ) k(rL)

Я1 где n — количество тактов интегрирования.

Поэтому при 1с(т ) ф О результирующая дисперсия увеличивается, т. е. увеличивается ошибка в определении оценки стохастической константы.

А

Таким образом, задача состоит в уменьшении К(т ), Она решается в предлагаемом устройстве.

Учитывая, что второй элемент задержки 4 стохастнчески развязывает входы второго элемента И-НЕ 7, а также правило вынесения константы за знак дисперсии, получим

К (т ) = 1з K(z), где К (т ) — корреляционный момент выходz. ной последовательности символов Z. = 1 в предлагаемом генераторе стохастических констант.

Отсюда видно, что К (т ) <К(т ). Например, если = -, m К (т ) = —" К(т ) и т. д, Таким образом, технико-экономический эффект предлагаемого устройства заключается в значительном (в десятки и сотни раз) уменьшении корреляционных моментов, что существенно повышает точность оценки стохасти( ческнх констант.

698025

Формула изобретения

Составитель О. Майоров

РедактоР А. КРавченко ТехРед М.Петко КоРРектоР В Бутяга

Заказ 6582/21 Тираж 669 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открытий

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

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

Генератор стохастических констант, содержаший генератор случайных последовательностей, первый и второй преобразователи "число-вероятность, последовательно соединенные первый элемент И-НЕ и первый элемент задержки, блок формирования выходной вероятности, первый вход которого соединен с выходом перво-. го преобразователя "число-вероятность", а выход является выходом генератора, первые и вторые выходы генератора случайных последовательностей соединены со входами соответственно первого и второго преобразователей

"число-вероятность", выход второго преобразователя "число-вероятность" соедин н с первым входом первого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он содержит второй элемент И-HE и второи элемент задержки вход которого соединен с выходом второго преобразователя "число-вероятность™, а выход— с первым входом второго элемента И-HE второй вход второго элемента И-НЕ соединен с выходом первого элемента И-НЕ, а выход— со вторым входом блока формирования выходной вероятности.

Источники информации, принятые so внимание при экспертизе

1, Гейне Б. Стохастическая вычислительная машина. "Электроника", F 14, 1967.

2. Яковлев В. В., Федоров P. Ф. Стохастические вычислительные машины. Л., "Маппшостроение", 1974, с. 78.

3. Добрис Г. В,, Яковлев В, В. О синтезе стохастических преобразователей информации, включающих замкнутые нелинейные схемы.

"Техническая кибернетика", V 1, 1976, рис. 2

20 (прототип) .