Вероятностное устройство для извлечения корня п-ой степени

Авторы патента:

G06F7/70 - с помощью стохастической последовательности импульсов, т.е. случайно возникающих импульсов, средняя частота повторения которых представляет числа

ВЕРОЯТНОСТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КОРНЯ ft -И СТЕПЕНИ, содержащее первый счетчик, группа ВХОДОВ которого является входа14И устройства, первый блок сравнения, первая группа входов и выход которого соединены соответственно с груп пой ВЫХОДОВ и счетным входом первого счётчика, первый генератор слу чайных чисел, группа вьвсодов которо го соединена с второй группой входо первого блока сравнения, т иггер Нулевой ВХОД которого является ПУСКОВЫМ ВХОДОМ устройства, а единичный 8ХОД соединен с выходом старшего разряда первого счетчика, элемент И, первый ВХОД которого соединен с ВЫХОДОМ Триггера, а выход соединен с управляющими входами пер-, вого генератора случайных чисел и первого блока сравнения, генератор тактовых импульсов, ВЫХОД которого соединен с вторым входом элемента И, второй блок сравнения, второй генератор случайных чисел, группа выходов которого соединена с первой группойВХОДОВ второго блока сравнения , делитель частоты, вход которого подключен к ВЫХОДУ элемента И, а выход соединен с управлякядими входами второго блока сравнения и второго генератора случайных чисел, о т л иЧающее с я тем, что, с целью уменьшенияаппаратурных затрат, оно содержит второй счетчик и элемент НЕ, ВХОД которого соединён с выходом второго сравнения, а 9ыхрд соединен со счетным входом второго счетчика, первая группа выходов второго счетчика соединена с второй группой ВХОДОВ второго блока сравнения , а вторая группа выходов является выходами устройства.

СОК)З COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

- ЗС5В

ОЛИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСЙОМУ СОИДЕ П=ЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

OO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3404551/18-24 (22) 03.03.82 (46) 15.09.83. Бюл. В .34 (72) В. В. Яковлев н О. С. Иальчен.кова(71) Ленинградский ордена Ленина институт инженеров железнодорожного транспорта нм. акад. В. Н. Образ-. цова. (53) б81. 333(088 . 8) (54)(57) ВЕРОЯТНОСТНОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КОРНЯ fl -Й СТЕПЕНИ содержащее первый счетчик, группа входов которого является входами устройства,. первый блок .сравнения, первая группа входов и выход которого соединены соответственно с группой выходов и счетным входом первого счетчика, первый генератор слу-.. чайных чисел, группа выходов которого соединена с второй группой входов

ttepsoro блока сравнения, триггер,,нулезой вход которого является пусковым входом устройства, а единичный вход соединен с выходом старшего разряда первого счетчика, эле-.. „.SU„„A мент И, первый вход которого.соединен с выходом триггера, а выход соединен с управляющими входами пер-. вого генератора случайных чисел и первого блока сравнения, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с вторим входом элемента И, второй блок сравнения, второй генератор случайных чисел, группа выходов которого соединена с первой группой входов второго блока сравнения, делитель частоты, вход которого подключен к выходу элемента И, а выход .соединен с управляющими входами . второго блока сравнения и второго генератора случайных чисел, о т л и- ч а ю щ е е с" я тем, что, с целью g уменьшения аппаратурных затрат; оно содержит второй счетчик и элемент

НЕ, вход которого соединен с выходом второго блока сравнения, а вы- С ход соединен со счетным входом второго счетчика, первая группа выходов Я второго счетчика соединена с второй группой входов второго блока сравнения, а вторая группа выходов является выходами устройства.

1042016

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначается для выполнения операции извлечения корня и-й степени из числа A(В = ЧХ, A 0-1, n вЂ” целое положительное число) в стохастических вычислительных машинах.

Известно вероятностное устрой- ство для извлечения корня и-й степени, содержащее двоичные счетчики, генераторы случайных чисел, блоки 10 сравнения, генератор тактовых импульсов, логические элементы И, триггер..

Основным недостатком такого уст-.

% ройства являются значительные затраты оборудОвания, связанные с необ- . 15 ходимостью использования реверсивного счетчика для оценивания выходной переменной в двоичном коде.

Наиболее близким к изобретению . является вероятностное устройство для извлечения корня и-й степени, содержащее первый счетчик, первый и

Второйблоки сравнения, первый и втО» рой генераторы случайных чисел, триггер, генератор тактовых импульсов, логический элемент И и делитель частоты, вход которого соединен с управляющими входами первого блока сравнения и первого генератора слу- чайных чисел, выходы которого подключены к вторым входам первого бло-. Ж ка сравнения, первые входы которого соединены с выходами первого счетчика, разрядные входы которого подклю-. чены к числовым входам устройства, суммирующий вход соединен с выходом. 35 первого блока сравнения, а выход старшего разряда подключен к единич-. ному входу триггера, и левой вход которого соединен с входом пуска, уст ройства, а выход вЂ” с первым входом ло- ф) гического элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход соединен с входом делителя частоты, выход которого соединен с управляющими вхо- 45 дами второго блока сравнения и вто-. рого генератора случайных чисел, выходы которого подключены к вторым входам второго блока сравнения °

Недостатком данного устройства явдяется аппаратурная сложность, обусловленная использованием реверсивного счетчика для получения выходной переменной в двоичном коде.

Цель изобретения вЂ” уменьшение аппаратурных затрат.

Поставленная цель достигается тем, что вероятностное устройство дпя извлечения корня и-й степени (n = 1, 2, 3, .), содержащее первый счетчик, группа входов которого 60 является входами устройства, первый блок сравнения, первая группа входов и выход которого соединен соответственно с группой выходов и счетным входом первого счетчика, первый генератор случайных чисел, группа выходов которого соединена с второй группой входов первого блока сравнения, триггер, нулевой вход которо-, го является пусковым входом устройства, а единичный вход соединен с выходом старшего разряда первого счетчика, элемент И, первый вход которого соединен с выходом триггера, а выход соединен с управляющими входами первого генератора случайных чисел и первого блока сравнения, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с вторым входом элемента И, второй блок сравнения, второй генератор случайных чисел, .группа выходов которого соединена с первой:группой входов второго блока. сравнения, делитель частоты, вход которого подключен к выходу элемента И, а выход соединен с управляющими вхофьми второго блока сравнения и второго генератора случайных чисел, дополнительно содержит второй счетчик и элемент НЕ, вход..которого соединен с выходом второго блока сравнения, а выход соединен со счетным входом второго счетчика, первая группа выходов второго счетчика соединена с второй группой входов второго блока сравнения,.а вторая группа выходов является выходами устройства.

На чертеже представлена блок- схема предлагаемого устройства.

Схема. содержит первый счетчик 1, первый блок 2 сравнения, первый теиератор 3 случайных чисел, триггер 4, генератор 5 тактовых импульсов, элемент 6 И, делитель 7 частоты, второй счетчик 8, второй блок 9 сравнения, второй генератор 10 случайных чисел, элемент 11 НЕ.

Группа выходов первого счетчика

1 соединена с первой группой входов первого блока 2 сравнения, а выход старшего разряда соединен с единичным входом триггера 4, выход которого соединен с первым входом элемента 6 И. Нулевой вход триггера 4 яв-. ляется пусковым входом устройства.

Группа выходов первого генератора 3 случайных чисел соединена со второй группой входов первого блока 2 cpas- нения, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика 1.

Выход генератора 5 тактовых импульсов соединен с вторым входом элемента б И, выход которого соединен с управляющими входами первого блока 2 сравнения, первого генератора 3 случайных чисел и входом делителя 7 частоты. Выход делителя 7 частоты соединен с управляющими входами второго блока 9 сравнения и второго генератора 10 случайных чисел. Группа выходов второго генератора 10 случайных чисел соединена с первой

" 104201б

3 - бинарный символ на выходе второго блока 9 сравнения. (1)

Составитель О. Майоров

Редактор М. Келемеш Техред А.Вабинец Корректор О. Тигор

Заказ 7129/49 Тираж"-7 0 6 Подписное

ВНИИПИ Государствейного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.. Ужгород, ул. Проектная, 4 группой входов второго блока 9 сравнения, вторая группа входов и выход которого соединены соответствен. но с первой группой выходов второго счетчика 8.н входом элемента И НЕ, выход которого соединен со счетнымвходом второго счетчика 8.

Работа устройства начинается с занесения кода А по входам устройства в первый счетчик 1 и.подачи импульса на пусковой вход устройства, 10 в результате чего на вход элемента б н соединенный с нулевым выходом триггера 4 подается разрешающий сигнал. Таким образом, импульсы синхронизации с частотой F поступают . 35 на управляющие входы первого генератора 3 случайных чисел и первого блока 2 сравнения, а с частотой

У (после деления частоты делителем 7 частоты) - на управляющие входы вторых блока 9 сравнения и генератора

10 случайных чисел.

Единичный сигнал на выходе первого блока 2.сравнения появляется, если содержимое первого счетчика 1 не меньше значения кода на выходе первого генератора 3 случайных чйслзл в каждом такте управления (с часто той F). В процессе работы содержи 30 мое первого счетчика 1 нарастает; и в некоторйй момент времени счетчик переполняется. Импульсом перепол нения по единичному входу выключает ся триггер 4, формируя на своем вы- 35 ходе временной импульс, длительность которого с равна

„g8 =- f,n-, Г A

1 т" где. 1 - разрядность счетчика (оба счетчика, блоки сравнениЕ и генераторы случайных чисел имеют одинаковую разрядность). . 45

Покажем, что за это время л, на выходе второго счетчика 8 формируется результат выполнения операции

/ А . Математическое Ожидание содержимого второго счетчика 8 может быть определено как

M = М, „+1-у, где M - математическое,ожидание содержимого счетчика в п-м такте, Учитывая, что математическое ожиМ -л дание М q = - ., где 1 - разрядность счетчика, а также то, что управление вторым блоком 9 сравнения и вторым генератором 10 случайных чисел осуществляется с частотой F/è, и для момента времени получим

<е „

Подставив в это выражение соотношение для ь иэ (1), окончательно получим л л ! вЂ” „е.вЂ”, 1

:M<3 e.n a= Д (Выражение (2) показывает, что. в предложенном устройстве, как и в устройстве-прототипе, выполняется .операция извлечения корня п=й степени. Предлагаемое устройство проще, так как второй счетчик не является реверсивным. В последнем для.обеспечения логики вычитания необходимо использовать логическую схему 2И-2И-.

2И-ЗИЛИ. В базисе интегральных схем серии К155 такой элемент реализуется минимально на одном ловическом модуле.

Таким образом, технико-экономический эффект предлагаемого устройства по сравнению с прототипом заключается в сокращении аппаратурных затрат (вдвое в базисе сериИ.К155).