Стохастический вычитатель

Стохастический вычитатель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик рц970364 (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 22. 04. 81 (21) 3276575/18-24

f51) М. Кл.з с присоединением заявки Ю

G 06 F 7/70

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (S3) УДК 681. 3 (088.8) Опубликовано 30 10.82. Бюллетень М 40

Дата опубликования описания 30.10.82 (72) Авторы изобретения

В.В.Яковлев, Р.Ф.Федоров, О.С.Иальченкова, и А.В.Яковлев

Ленинградский ордена Ленина институт инжен железнодорожного транспорта им. акад. В. Н . Обр (71) Заявитель (54) СТОХАСТИЧЕСКИЙ ВЫЧИТАТЕЛЬ мента ЗАПРЕТ, разрешающий вход которого соединен с выходом второго блока сравнения, первая группа входов второго блока сравнения подключена к

2-разрядным шинам кода числа В, а вторая группа входов — к 0 -выходам генератора случайных чисел; разрешающий вход первого элемента ЗАПРЕТ соединен с выходом первого блока сравнения, первая группа входов которого подключена к е -разрядным шинам кода числа А (33.

В этом вычитателе при параллельной работе обоих блоков сравнения на выходе элемента ИЛИ вырабатывается случайная бинарная последовательность символов С+ с вероятностью появления единичного символа в каждый t-й момент времени (t-дискретное время), равной где р (а) и р (b) - вероятности появления единичного символа на выходе соответственно первого и второго блоков сравнения.

Такая форма представления результатов вычитания неудобна, так как

ЗО они образуются со смещением. Поэтому

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначается ля выполнения операции вычитания, -разрядных чисел A и В в стохастических вычислительных машинах.

Известны стохастические вычитатели, содержащие генераторы случайных чисел, блоки сравнения, стохастические интеграторы, логические элементы И, ИЛИ, НЕ (1 ) и (2).

Недостатки таких устройств — значительные затраты оборудования, связанные с необходимостью генерирования дополнительных стохастических констант, а также включения двух не зависимых генераторов случайных чисел для преобразования двоичного кода каждого из операндов в случайную бинарную последовательность символов.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является стохастический вычитательт содержащий генератор случайных чисел, первый и второй блоки сравнения, первый и, второй элементы ЗАПРЕТ, элемент ИЛИ и стохастический интегратор, вход которого соединен с выходом элемента

ИЛИ, первый вход элемента ИЛИ подхлючен к выходу первого элемента ЗАПРЕТ, а второй вход — к выходу второго элеР<., ° i) т — - фР . и>

970364 на этапе декодирования величины р(с =1) в устройстве стохастического интегратора осуществляется преобразование вида

2р (с = 1) — 1 (2) Таким образом, математическое ожидание содержимого-стохастического интегратора М„ с учетом (1) и (2) будет 10

Ми = .p(а) - р(b) Недостатком такого вычитателя является также большая аппаратурная 15 ,-сложность вследствие необходимости

;использования двух независимых генераторов случайных чисел и генератора дополнительной случайной последовательности с вероятностью

p(1) =

Цель изобертения — упрощение стохастического вычитателя.

Поставленная цель достигается тем, что стохастический вычитатель, содержащий первый и второй блоки сравнения, первые группы входов которых являются входными разрядными шинами кодов чисел вычитателя,. генератор случайных чисел, выходы . которого соединены с второй группой входов второго блока сравнения, пер,вый и второй элементы ЗАПРЕТ, разрешающие входы которых соединены с выходами соответственно первого и 35 второго, блоков, сравнения, элемент

ИЛИ, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго элементов ЗАПРЕТ, стохастический интегратор, вход кото-40 рого соединен с выходом элемента ИЛИ, дополнительно- содержит триггер знака, единичный и нулевой входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго элементов ЗАПРЕТ, 45 запрещающие входы первого и второго элементов ЗАПРЕТ. соединены с выходами соответственно второго и первого блоков сравнения, вторая группа входов первого блока сравнения соединена с выходами генератора случайных чисел.

На чертеже представлена блок-схема вычитателя.

Устройство содержит генератор 1 случайных чисел, первый 2 и второй 3 оки сравнения, первый 4 и второй 5 ементы ЗАПРЕТ, триггер б знака, элемент. ИЛИ 7 и стохастический интегратор 8. Выходы генрратора 1 случайных чисел соединены с вторыми группами входов первого 2 и второго 3 бло- 60 ков сравнения. Выход первого блока 2 . сравнения соединен с разрешающим входом первого элемента ЗАПРЕТ 4 и запрещающи1 входом второго элемента

ЗАПРЕТ 5. Выход второго блока 3 срав- А5 нения соединен с разрешающим входом второго элемента ЗАПРЕТ 5 и запрещающим входом первого элемента ЗАПРЕТ 4.

Выход первого элемента ЗАПРЕТ 4 соединен с единичным входом триггера б знака и первым входом элемента ИЛИ 7.

Выход второго элемента ЗАПРЕТ 5 соединен с нулевым входом триггера б знака и вторым входом элемента ИЛИ

7, выход которого соединен с входом стохастического интегратора 8.

Вычитатель работает следующим образом.

По каждому из выходов генератора 1 случайных чисел вырабатывается случайная двоичная последовательность, в которой р(0) -р(1) — — . Другимн словами, с вероятностью 2 на выходы генератора в каждом такте передается случайное 0 -разрядное двоичное число х . При этом на выходах первого 2 и BTopoFo 3 блоков сравне-. ния формируются соответственно последовательности бинарных символов а и Ъ (t = 1, 2,...), причем вероятности появления единичного символа равны р(а ) = А и р(Ь ) = В.

Пусть A ) В. Тогда на выходе первого элемента ЗАПРЕТ 4 форьыруется случайная последовательность к =a Ь с математическим ожиданием

p(z<) =p(a.

Корреляционный момент k ь в случае использования общего генератора случайных чисел для формирования последовательностей (а < ) и (b )

A(l-В) при А (В

clb

В(1-A) при А ) В (3)

Таким образом,. для рассматриваемого случая с учетом (3) получаем р (z ) = А-АВ-В (1-А) = А-Вt

При этом математическое ожидание

l последовательности z<, формируемой на выходе второго элемента ЗАПРЕТ 5 р (к ) =р (а Ьt) =р (Ь ) -р (а Ъ t)

=В-AB-k =B-АВ-В(1-А) = О.

Аналогичным путем для случая A (В можно показать, что р(к ) = О, а р(к ) = В-А.

Таким образом, функциональные возможности известного устройства и предлагаемого вычитателя идентичны, В предлагаемом вычитателе по одному из каналов z или z передается последовательность нулевых символов, следовательно единичными символами другого канала производится установка триггера б знака по нулевому входу, если В ) А, и по

970364

Формула изобрет :.ия

ВБИИПИ Заказ 8389/60 Тираж 731 Подписное

Ъ

Филйал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 единичному, если А ) В. Так вырабатывается знак результата вычитания, Последовательность г или z передается далее на вход стохастического интегратора 8, который производит оценку входного случайного процесса 5i по математическому ожиданию.

Таким образом, требуемая функциональная зависимость A — В в предлагаемом вычитателе реализуется без использования вспомогательной случай- t0 ной последовательности с р(1) а также с использованием только одного генератора случайных чисел.Поэтому технико-экономический эффект предлагаемого вычитателя заключается f5 в его упрощении.

Стохастический вычитатель, содержащий первый и второй блоки сравнения, первые группы входов которых являются входными разрядными шинами кодов чисел вычитателя, генератор случайных чисел, выходы которого соединены с второй группой входов второго блока сравнения, первый и второй

«элементы ЗАПРЕТ, разрешающие входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго блоков сравнения, элемент ИЛИ, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго элементов ЗАПРЕТ, стохастический интегратор, вход которого соединеч с выходом элемента ИЛИ, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью упрощения, он содержит триггер знака, единичный и нулевой входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго элементов ЗАПРЕТ,запрещающие входы первого и второго элементов ЗАПРЕТ соединены с выходами соответственно второго и первого блоков сравнения, вторая группа входов первого блока сравнения соедине на с выходами генератора случайных чисел.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Яковлев В.В, Федоров P.Ô.

Элементы вычислительной техники с вероятностным представлением информации. - "Автоматика и вычислительная техника", Рига, 1972, Ф 5, рис.б, 2 ° Яковлев В.В., Случайно-импульсные вычислительные устройства. Учебное пособие ЛИИЖТ, 1973, с. 31,рис.15.

3. Яковлев В.В., Федоров Р.Ф. Стохастические вычислительные машины.

Л., "Машиностроение", 1974, с. 48,. рис. 22 (прототип).