Псевдостохастическое устройство для выполнения математических операций

 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в различных вычислительных устройствах и в стохастических вычислитет ьных машинах. Цель - расширение функциональных возможностей за счет использования функционального преобразования чисел. Дополнительно введенные блок памяти, третий счетчик и четвертый коммутатор, соединен-; ные определенным образом С остальными узлами схемы, позволяют расширить набор выполняемых математических операций вида функционального ;Преобразования чисел, например извлечения корня, вычисления логарифмов, тригонометрических функций и т.д., при сохранении быстродействия и точности . 1 ил. i (Л ts5 со со

„„SU„„1233151

СОЮЗ СОВЕТСНИХ со1.1иАлистичесних

РЕСПУБЛИН (51) 4 G 06 F 7/70

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3569523/24-24 (22) 30.03.83 (46) 23.05.86.Бюл. У 19 (71) Специальное проектно-конструкторское и технологическое бюро по погружному электрооборудованию для бурения скважин и добычи нефти Всесоюзного научно-производственного объединения "Потенциал (72) В.М.Ерухимович (53) 681.3 (088.8). (56) Яковлев В.В., Федоров Р.Ф. Стохастические вычислительные машины.—

Л.: Машиностроение, 1974.

Авторское свидетельство СССР

И 1040487, кл. С 06 F 7/70, 1984. (54) ПСЕВДОСТОХАСТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ ОПЕРАций (57) Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в различных вычислительных устройствах и в стохастических вычислительных машинах. Цель — расширение функциональных возможностей за счет использования функционального преобразования чисел. Дополнительно введенные блок памяти, третий счетчик и четвертый коммутатор, соединенные определенным образом с остальными узлами схемы, позволяют расширить набор выполняемых математических операций вида функционального преобразования чисел, например извлечения корня, вычисления логарифмов, тригонометрических функций и т.д., при сохранении быстродействия и точности. 1 ил.

""33!51

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в различных вычислительных машинах.

Целью изобретения является расши- 5 рение функциональных возможностей устройства за счет использования функционального преобразования чисел.

На чертеже представлена блок-с хема предлагаемого устройства.

Устройство содержит регистр 1 числа, первый 2 и второй 3 коммутаторы, первую 4 и вторую 5 группы элементов

И,рекуррентный регистр б сдвига,первый счетчик 7, первый элемент И 8, регистр 9, второй элемент И 10, третий коммутатор 11, элемент HE 12,второй счетчик 13, четвертый коммутатор 14, третий счетчик 15 и блок 16 памяти.

Регистр 6 сдвига с выходами, подключенными н прямой последовательности к входам группы 4 элементов И, выходы которьгх присоединены к управляю25 щим входам коммутатора 11, на вторые входы которого подключены информацион-ные выходы блока 16 памяти, составляют преобразонатель двоичных кодов коэффициентов, записанных в блоке 16 памяти, в псевдослучайную последовательность. С аналогичными связями регистр 6 сдвига, группа 4 элементов

И, коммутатор 2 и регистр 1 составляют преобразователь двоичного кода входного числа (аргумента} в псевдо- 35 случайную последовательность,, а регистр 6 сдвига с выходами,поцключенными в обратной последовательности к группе 5 элементов И,,коммутатор 3 и регистр 9 образуют преобразонатель кода регистра 9 н псевдослучайную последовательность.

Выходы коммутаторов 1.1 и 3 соединены с входами элемента И 10, выходы коммутаторов 3 и 14 соединены с входа- 5 ми элемента И 8. Элементы И 8 и 10 выполняют роль умножителей. Выход элемента И 8 соединен со счетным входом

1!-разрядного счетчика 7, группа информационных выходов которого соеди- 50 нека. с информационными входами регистра 9.

Выход коммутатора 2 соединен с входом элемента НЕ !2 и с вторым информационным входом коммутатора 14, 55 первый информационный вход которого присоединен к ныходу элемента НЕ 12.

Первый и нторой управляюн!ие входы коммутатора 14 являются входами устройства. Выход элемента И 10 присоединен к входу -разрядного счетчика 13, выходы разрядов которого являются информационными выходами устройства. Третий счетчик 15 подключен к выходу П -го элемента первой группы 4 элементов И, входы которого присоединены ко всем выходам разрядов рекуррентного регистра 6 сдвига. Информационные выходы третьего счетчика 15 присоединены к адресным шинам блока 16 памяти.

Устройство работает следующим образом.

В устройстве реализуется вычисление функций, представленных степенными рядами вида

Число членов ряда (1) выбирается ,цля обеспечения точности представления функции порядка 2, т.e. .1 п, гце и — разрядность устройства, В блоке 16 памяти хранятся в двоичном коде значения коэффициентов членов ряда (a>f, с помощью которых значения функций отображаются с погрешностью,, не превышающей 2 . Перед — h началом вычислений с помощью управляющего входного сигнала, подаваемого на входы коммутатора 14, выбирается режим работы устройства: либо с инверсией преобразуемого числа, например, для вычисления корней k -й степени, либо с использованием кеинверсиых значений, например, при вычислении тригонометрических функций.

Счетчики 7, 13 и 15 устананливаются в нулевое состояние. В регистр i заносится код входного числа. Регистры б и 9 устанавливаются в единичное состояние, с момента подачи тактовьгх импульсов на шину сдвига рекуррентного регистра 6 на выходах каждого его разряда образуются псевдослучайные последовательности импульсов (M-последовательности), которые поступают на входы элементов И групп

4 и 5. С выходов элементов И групп

4 и 5 последовательности, имеющие математические ожидания пропооциоР 1 налькые 2 (p = 1,2,3,...,и), поступают на управляющие входы коммутаторов

2,3 и !1, информационные входы когоl 233 1

40 рых подключены соответственно к выхо дям разрядов регистров 1 и 9 и блока 1б памяти. Ня выходах коммутаторов образуются псевдослучайные после.довательности, которые имеют математические ожидания, пропорциональные значениям преобрязуемь|х чисел, а модуль коэффициента взаимной корреляи ции — порядка 2 . В первой итерации производится преобразование входного числа в псевдослучайную последовательность, а также преобразоняние в последовательность двоичного кода первого коэффициента ряда а„, считАнного из блока !б памяти по нулевому адресу, установленному в счетчике 15.

При работе с инверсными значениями входного числа последовательность с выхода коммутатора 2 поступает на вход элемента НЕ 12, выход которого через коммутатор 14 подключен к входу элемента И 8. При работе с неинверсными значениями входногочпсла пос. ледонательность с выхода коммутатора 2 через коммутатор 14 поступает на вход элемента И 8. С выходов коммутаторов 14 и 11 через элементы И 8 и 10 последовательности поступают на входы счетчиков 7 и 13 соответственно. Так как на входы элементов И 8 и 10 поступает последовательность

"единицн с выхода коммутатора 3, то последовательности на выходах элементов И 8 и 10 повторяют последовательности на выходах коммутаторов 14 и

11 и, следовательно, в счетчиках 7 и 13 через (2 -1) тактов образуются и коды, соответствующие кодам входного числа и первого коэффициента ряда.

По окончании первой итерации, т.е. и через (2 -1) тактов, содержимое счетчика 7 переписывается в регистр 9, счетчик 7 обнуляется, а на выходе и-го элемента И первой группы 4 элементов И, подключенного ко всем раз- 45 рядам рекуррентного регистра 6,образуется сигнал, который заносится в младший разряд счетчика 15. По коду адреса, установленного в счетчике 15, из блока 16 памяти считывается код второго коэффициента ряда а,, Во второй итерации на выходе элемента И 8 образуется последовательность, математическое ожидание которой воспроизводится н счетчике 7 и равно квадрату входного числа. На выходе элемента И 10 образуется последовательность, математическое ожидание которой пропорционально произведению второго коэффициента ряда на значени входного числа. Б счетчике 13 образуется двоичный код суммы первых двух чисел ряда. Аналогичным образом, через каждые (2 — I) тактов в счетчике,7 образуют-. ся двоичные коды чисел х или (I-Х)

S ) где J — номер итерации. Одновременно в счетчике 13 накапливается сумма чисел, соответствующих членам ряда (1). Через 1 итераций, т,е. через f. (2"-I) тактон работы,.в счетчике 13 воспроизводится значение функций Г(х1 с заданной погрешностью порядка

2 " (f и).

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и,я

Псендостохастическое устройство для выполнения математических операций, содержащее регистр числа, входы разрядов которого являются информационными нходами устройства, первый, второй и третий коммутаторы, первую и вторую группы элементов И, рекуррентный регистр сдвига, первый и второй счетчик, регистр, элемент НЕ, первый и второй элементы И, выходы разрядов регистра числа соединены с группой информационных входов первого коммутатора, выход которого соединен с входом элемента НЕ, выходы разрядов рекуррентного регистра сдвига соединены с соответствующими входами элементов И первой группы в прямой, а с входами элементов

И второй группы — в обратной последовательности, выходы элементов И второй группы соединены с первой труппой управляющих входов второго коммутатора, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выход первого элемента И соединен со счетным входом первого счетчика, группа информационных выходов которого соединена с группой информационных входов регистра, группа выходов которого соединена с второй группой ин. формационных входов второго коммутатора, выходы первой группы элементов И соединены с группой управляющих входов первого коммутатора и группой управляющих нходов третьего коммутатора, выход которого соединен с .вторым входом второго элемента И, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, группа выходов которого является группой

1233151

Составитель В.Гребенпиков

Техред Л.Олейник

Редактор И.Николайчук

Корректор Е.Рошко

Тираж 671

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 2771/50

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4 информационных выходов устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью расширения функциональных возможностей за счет использования функционального преобразования чисел, в устройство введены блок памяти, третий счетчик и четвертый коммутатор, первый и второй управляющие входы которого являются первым и вторым управляюшими входами устройства,первьй и второй информационные входы четвертого,коммутатора соединены соответственно с выходами элемента НЕ и первого коммутатора, а выход — с вто. рым входом первого элемента И, выход .последнего элемента И первой группы, входы которого подключены к соответствующим выходам всех разрядов рекуррентного регистра сдвига, соединен со счетным входом третьего счетчика, группа информацинных выходов которо10 го соединена с группой адресных входов блока памяти, группа информационных выходов которого соединена с группой информационных входов третье« го коммутатора.