Устройство для вычисления среднего значения

 

Изобретение относится к вычислительной технике. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет возможности наращивания объема выборки. Устройство для вычисления среднего значения содержит генератор, регистр, m ступеней модулей, где m - общий объем выборки . Алгоритм работы устройства описьгоается рекуррентной формулой т п, X т-К I + m где f, - среднее значение текущей выборки и выборки без учета накопления ее последних членов модулем предьщущей ступени соответственно; X,- - очередное значение выборки; К.р - объем выборки модуля предыдущей ступени; m - общий объем выборки на текущий момент. 2 ил. (Л оо оо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО1.1ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК. (19) (11) (51) 4 G 06 F 15/36.л

4 ь

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ. (21 ) 407381 О/24-24 (22) 11.04.86 (46) 30.08.87.Бюл. 11- 32 (71) Среднеазиатский филиал Московского научно-учебного центра Специального научно-производственного объединения "Алгоритм" (72) M.Ñ.Нисневич (53) 681.333 (088.8 ) (56) Авторское свидетельство СССР

N1 883915, кл. G 06 F 1.5/36, 1980.

Авторское свидетельство СССР

У 762009, кл. G 06 F 15/36, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к вычислительной технике. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет возможности. наращивания объема выборки. Устройство для вычисления среднего значения содержит генератор, регистр, m ступеней модулей, где m - общий объем выборки. Алгоритм работы устройства описывается рекуррентной формулой

I к т — 2XÕ -К, Х = Х + .; ц г где м м-к Э т

Х, Х к — среднее значение теку " "т щей выборки и выборки без учета накопления ее последних членов модулем предыдущей ступени соответственно;

Х; — очередное значение выборки;

Кт — объем выборки модуля предыдущей ступени; m - общий объем выборки на текущий момент. 2 ил.

1334161

Изобретение оТНосНТсН к вычислительной технике и может быть использовано в качестве приставки к цифровой вычислительной машине, цифровым измерительным и другим приборам для вычисления среднего значения случайных чисел .необходимого объема выборки, Цель изобретения — расширение 10 функциональных возможностей за счет возможности наращивания объема выборки.

На фиг.1 представлена функциональная схема одного модуля устройствт- 15 для вычисления среднего значения; на фиг.2 - функциональная схема устройства для вычисления среднего значе— ния, Модуль содержит (фиг.1) суммато" 20 ры 1 - 4, регистры 5 и 6, счетчик 7, делитель 8, вход 9 среднего значения, вычисленного модулем предыдущей ступени, вход 10 объема выборки, обеспечиваемого модулем предыдущей ступени, вход 11 синхронизации от модуля предыдущей ступени, выход

12 среднего значения, вычисленного модулем данной ступени, выход 13 объема выборки, обеспечиваемого модулем данной ступени, выход 14 синхронизации от модуля данной ступени, вход 15 общей тактовой синхронизации всего устройства и вход 16 общей начальной установки устройства. 35

Устройство для вычисления среднего значения содержит (фиг ° 2) генератор 17 импульсов, регистр 18, вход

19 обрабатываемых данных, модули

20„ — 20, вход 21 начальной установки 10 и выход 22 результата.

Сущность изобретения заключается в использовании ряда простых вычислителей среднего значения с ограничением по объему выборки для организации вычислений среднего значения многократно большего объема анализи-. руемых данных.

В основу устройства положена модифицированная формула для рекуррентного вычисления среднего значения: к

Хх «х

X X + — -> — -= T (1) ь mк iT! т

К где К,„

Когда т Макс (S + 1) ° К„„„,.

Тогда формулу (1 зовать в следующий

Х = X (----) 5+1 5 S+1

) можно преобравид:

Хк

+--S+1

x „

К макс 1 где Х>

К макс

Z.Х; м Й к.

Х вЂ” значение ч ас тичного среднего с объемом выборки, равным Кма„ может быть вычислено отдельным

fc. модулем

Хе

+---- p

К-1 (----) K (11 Хи где Х = Х (----) е е1

° у .S. где Х и Х может быть очередным

h средним значением, вычисленным предыдущим модулем для вычисления среднего значения. Для модулей первой ступени в качестве Х„ принимается входной поток обрабатываемых данных.

Общая формула для вычисления среднего значения потока случайных чисел

1г- К-1

Х = Х (-:--) 4 — "Х (----) +

5-i к-1 «К

58 1 с — 3-1 1 — п-1

+ — — j Х (----)+ --- (X „ --- + е 1 "" n

- ))} где Х Х вЂ” среднее значение соотгп-к т ветственно текущей вы-" борки и выборки без учета ее последних

Кт членов; — очередное значение выборки;

- объем выборки модуля предыдущей ступени; общий объем выборки на текущий момент, равныйm= S ° К„„„,+ К

1 кс ограничение K т(K т ,е К „,), такое,что при достижении

К =К прот макс исходит фиксация очередного значения Х»

- число раз, когда . происходило уточнение среднего.

Кт достигает значения имеем

1334161

Формула может быть распространена на неограниченное число ступеней последовательно включаемых модулей °

Общий делитель, определяющий объем обрабатываемой выборки, в данном случае определяется делителями, обеспечиваемыми каждым модулем, а максимальный объем выборки, при макс макс макс макс равен

S = К ма кс макс ° ° y

35 где t — число ступеней последователь- 15

Ъ но включенных модулем для вычисления среднего значения.

Таким образом, при наличии нескольких простых модулей для вычис,ления среднего значения с ограничением по объему выборки позволяет строить устройства с практически неограниченным объемом анализируемых данных.

Модуль для вычисления среднего значения работает в соответствии с формулой (1) следующим образом.

Перед началом обработки входных данных все элементы модулей, могущие хранить информацию, сбрасываются сигналом начальной предустановки, поступающим с входа 16.

Входные данные Х. с входа 9 пос1 тупают на первый вход сумматора на второй вход которого приходит инвертированное значение (X к )

Т ранее вычисленного среднего значения с инверсного выхода регистра 6. Для получения дополнения к величине

Х к на вход переноса младшего

40 т разряда сумматора 1 подается единица.

На выходе сумматора 1 получается разница Х„ — Х, которая фикт сируется в регистре 5 и подается на вход делимого делителя 8, 45

Регистр 5 служит для накопления т суммы 5 (X; - X ) и синхронизируется с входа 15 импульсами внешнего генератора, общего для всех модулей устройства. Регистры 5, по одному в каждом модуле, образуют конвейер обработки входной информации, что позволяет узнать точное значение среднего чеРез число импу ьсов, соответствующее числу ступеней в устройстве, с момента поступления последнего информационного слова на вход устройства.

Счетчик 7 подсчитывает число переходов S объема выборки Кт в модуле предыдущей ступени через К,= К „„, поступающих по входу 11. Сигналы переполнения счетчика 7 модуля данной ступени синхронизируют работу модуля следующей ступени. Содержимое счетчика 7 суммируется с объемом выборки К, обеспечиваемой модулем предыдущей ступени на сумматоре 4, с выхода которого объем выборки m, обеспечиваемый модулем данной сту— пени, поступает на вход 10 модуля н делительный вход делителя 8,. На выходе делителя 8 получаем значение

r кт .ЕХ; — Õ X- К, которое суммирует

m ся на сумматоре 3 с X „ 1,,поступают щим с прямого выхода регистра 6.

Очередное значение Х записывается в регистр 6 по сигналам, синхронизирующим счетчик 7 и поступающим с входа 11, когда в счетчике модуля предыдущей ступени Кт = К„ „ .

Импульсы генератора 17 синхронизируют как прием данных на обработку через регистр 18, так и работу всего устройства, вычисляющего среднее значение.

Вход 21 начальной установки устройства соединяется с входами 16 модулей 20„, 20,...,20 всех ступеней и входом сброса регистра 18, выход которого соединен с входом 9 модуля 20„ первой ступени. На этот вход непосредственно транслируются обрабатываемые данные. На вход 10 модуля 20, первой ступени подаются нули, так как усредняющей выборки до этой ступени еще не было.

Если достаточно объема выборки, обеспечиваемого одним модулем 20 первой ступени, то с его выхода 12 можно считывать получаемый в процессе усреднения входных данных результат.

В случае необходимости обработки большего объема выборки к выходам модуля 20 первой ступени подключа1 ются входы модуля 20 второй ступени..

Как модуль второй ступени, так и модуль любой последующей подключаемой ступени должен подключаться своими входами к выходам модуля предыдущей ступени в следующем порядке: вход 9 модуля подключаемой ступени должен соединяться с выходом !2 мо1334161 дуля предыдущйй ступени; вход 10 модуля подключаемой ступени должен соединяться с выходом 13 модуля предыдущей ступени; вход 11 модуля подключаемой ступени должен соединяться с выходом 14 предыдущей ступени.

Выходом 22 результата работы устройства с многоступенчатой обработкой является выход 12 среднего значения, вычисленного последне9 ступенью устройства.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы на регистр

18 и.модули 20, 20, ° ...20 по цепи 21 поступает импульс начальной установки, приводящей устройства в исходное состояние, Поток обрабатываемых данных принимается регистром

18 в темпе, определяемом выходной частотой генератора 17 импульсов.

Принятые регистром 18 данные поступают на вход 9 данных модуля 20„ первой ступени для вычисления среднего значения. Они сопровождаются импульсами с генератора 17, поступаю. щими на вход 11 синхронизации модуля

20, первой ступени. Одновременно импульсы выходной частоты генератора 17 поступают на тактовые входы

15 модулей 20,, 20,...,20 . всех ступеней, обеспечивая вычисление текущего значения среднего °

Через К„ „ -тактов обработки на выходе 14 синхронизации модуля 20„ первой ступени появляется импульс который поступает на вход 11 синхронизации модуля, 20 второй ступени и заставляет его зафиксировать в своем регистре б очередное значение Х модуля 20 данной второй ступени. Следующий такт фиксации очередного Х модулем 20 второй ступени происходит только через ..

К„ „, тактов генератора 17 импульсов..

Фйксации Х модулем 20 последней ступени производятся аналогично,но темпы обработки .(частота импульсов синхронизации на его входе 11) С-1 в К „„,„раз меньше, Результат на выходе модуля 20 последней ступени появляющейся через е

К „„, тактов, сопровождается сигналом с его выхода 14. Текущее среднее значение обрабатываемых массива данных можно считывать постоянно с выхода 12 последней ступени, но при этом очередное принятое на обработку слово данных оказывает влияние йа выходной результат, только через тактов генератора 17 импульсов. Это связано с конвейеризацией обработки регистрами 5 модулей каждой ступени.

Формула и з обретения

Устройство для вычисления сред1 счетчика соединен с тактовым входом первого регистра каждой ступени и с входом синхронизации от модуля предыдущей ступени устройства, выход генератора импульсов соединен с синхро55 него значения, содержащее генератор импульсов и регистр, причем выход генератора импульсов соединен с синхровходом регистра, информационный

15 Вхор KoTopoI о соединен с входом данных устройства, вход начальной установки устройства соединен с входом установки регистра, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет возможности наращивания объема выборки, в него введены ступеней модулей (где t - общий объем выборки в виде показателя степени объема выборки одной ступени, каждый из которых содержит первый, второй, третий, четвертый сумматоры .первый и второй регистры, счетчик и делитель, причем первый информационный вход первого сумматора каждой ступени соединен с входом вычисленного среднего предыдущей ступени, % второй информационный вход первого сумматора соединен с инверсным вы35 ходом первого регистра вход установ7 ки которого соединен с входом установки второго регистра, с входом установки счетчика и входом установки устройства, вход логической единицы

40 устройства соединен с входом переноса первого сумматора, выход которого соединен с первым информационным входом второго сумматора, второй информационный вход которого соединен

45 с выходом второго регистра и первым входом делителя, выход которого соединен с первым информационным входом третьего сумматора, второй информационный вход которого соединен с прямым выходом первого регистра, информационный вход которого соединен с выходом третьего сумматора и выходом вычисленного среднего данной ступени устройства, счетный вход

13341б l

Хуу

ИРЮ/ вдуть данной

myneeu входами вторых регистров модулей всех ступеней, информационный вход второго регистра соединен с выходом второго сумматора, вход объема выборки предыдущей ступени устройства соединен с первым информационным входом четвертого сумматора даннойступени, выход которого. соединен с вторым входом делителя и выходом объема выборки данной ступени устройства, второй информационный вход четвертого сумматора соединен с выходом результата счетчика, выход переполнения которого соединен с выходом синхронизации от модуля данной ступени. иаКС npe8biou Ю сМ 1334161

Х1

Э ° °

Составитель М.Есенина

Редактор Е.Копча Техред И,.Попович Корректор М.Демчик

Закаэ 3964/46 Тираж 672 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Проиэводственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðîä, ул. Проектная, 4