Параллельный вероятностный сумматор

Авторы патента:

Моисеев Дмитрий Владимирович (RU)

Лукашенко Евгений Олегович (RU)

Сапожников Николай Евгеньевич (RU)

G06F19/00 - Устройства или способы цифровых вычислений или обработки данных для специальных применений (G06F 17/00 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2676238:

Федеральное государственное бюджетное военно-образовательное учреждение высшего образования "Черноморское высшее военно-морское ордена Красной Звезды училище имени П.С. Нахимова" Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к области автоматики и измерительной техники. Технический результат направлен на расширение арсенала средств того же назначения. Параллельный вероятностный сумматор включает n-разрядный счетчик результата, n-разрядный регистр результата, K-разрядный счетчик количества испытаний, генератор псевдослучайных равномерно распределенных чисел и мультиплексор на M=Log₂Q управляющих входов, на которые поступает случайный равномерно распределенный сигнал с генератора псевдослучайных равномерно распределенных чисел, а на информационные входы подаются Q вероятностно представленных отображений слагаемых, выход мультиплексора подключен ко входу счетчика результата, параллельные выходы которого нагружены на параллельные входы регистра результата аналогичной разрядности, на разрешающий вход которого подключен выход счетчика количества испытаний, на вход «сдвиг влево» регистра результата последовательно подается Log₂Q импульсов сдвига, а на входы синхронизации счетчика количества испытаний и генератора псевдослучайных равномерно распределенных чисел подается синхросигнал с генератора тактовых импульсов, при этом выход регистра результата является выходом всей схемы. 1 ил.

Изобретение относится к области автоматики и измерительной техники и может быть использовано в арифметических устройствах, специализированных и универсальных ЭВМ.

Из существующего уровня техники известны параллельные сумматоры аналогичного назначения, в состав которых входят двоичные вероятностные элементы, распределительные линии задержки, накопительный счетчик, выходная группа вентилей, счетчик делитель и элемент «ИЛИ» (Вероятностный сумматор параллельного типа, АС №409221, СССР, опубл. 29.07.1973). Основным недостатком данного прототипа является большой аппаратный объем.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является параллельный вероятностный сумматор выполняющий операцию суммирования над параллельно поступающими данными, содержащий N-1 элементов задержки, разделяющие во времени вероятностные отображения слагаемых, схему «ИЛИ» на N входов, на входы которой поступают вероятностные отображения с задержкой относительно друг друга и накопительный счетчик, выполняющий операцию суммирования членов вероятностного отображения (Патент 171033, Российская Федерация, МПК G06F 19/00 Параллельный вероятностный сумматор, опубл. 17.05.2017, Бюл. №14.). Основным недостатком второго прототипа является недостаточное быстродействие т.к. вероятностное отображение суммы образуется со сжатием во времени и для восстановления исходного периода следования членов вероятностного отображения требуется введение дополнительных запоминающих элементов.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение - повышение быстродействия выполнения операции сложении нескольких вероятностно представленных операндов при одновременном уменьшении аппаратного объема устройства в целом.

Данная задача решается за счет того, что заявленный параллельный вероятностный сумматор содержит n-разрядный счетчик результата, n-разрядный регистр результата, K-разрядный счетчик количества испытаний, генератор псевдослучайных равномерно распределенных чисел и мультиплексор на M=Log₂Q управляющих входов, на которые поступает случайный равномерно распределенный сигнал с генератора псевдослучайных равномерно распределенных чисел, а на информационные входы подаются Q вероятностно представленных отображений слагаемых, выход мультиплексора подключен ко входу счетчика результата, который содержит n=[log₂K] разрядов, где K - количество статистических испытаний, параллельные выходы которого нагружены на параллельные входы регистра результата аналогичной разрядности, на разрешающий вход которого подключен выход счетчика количества испытаний, на вход «сдвиг влево» регистра результата последовательно подается Log₂Q импульсов сдвига, а на входы синхронизации счетчика количества испытаний и генератора псевдослучайных равномерно распределенных чисел подается синхросигнал с генератора тактовых импульсов, при этом выход регистра результата является выходом всей схемы.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение быстродействия и одновременное снижение аппаратного объема устройства, сравнительно с прототипами, достигаемое путем замены схемы прототипов на схему, содержащую: n-разрядный счетчик результата, n-разрядный регистр результата, K-разрядный счетчик количества испытаний, генератор псевдослучайных равномерно распределенных чисел и мультиплексор на Log₂Q управляющих входов.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема параллельного вероятностного сумматора, в состав которой входят:

1 - мультиплексор (MUX);

2 - счетчик результата (СчР);

3 - регистр результата (РгР);

4 - счетчик количества испытаний (СчКИ);

5 - генератор псевдослучайных равномерно распределенных чисел (ГПРРЧ).

Работу параллельного вероятностного сумматора можно рассматривать как работу «переключателя», который в тактовые моменты времени случайным образом подключает к выходу одну из входных шин. Получить такой «переключатель» можно, подавая случайные числа, представленные в параллельном позиционном коде, на информационные входы мультиплексора. Тогда значение логической функции дизъюнкции на выходе мультиплексора в j-й момент времени будет равно:

где μ_qj - значение логической переменной (бита унитарного кода) на управляющем входе мультиплексора.

Определим вероятность того, что S_j примет единичное значение по формуле:

В случае если случайный сигнал на управляющих входах мультиплексора равномерен:

и выражение (2) приобретает вид:

При линейном вероятностном преобразовании выражение (4) упростится и будет иметь вид:

Из выражения (5) следует:

Для определения P(S_j=1) найдем МО случайной величины S_j, которая может принимать только два возможных значения - 0 или 1

В качестве оценки МО (7), с учетом следствия из теоремы Чебышева, примем:

Окончательное выражение для вычисления суммы (5) вероятностных отображений с учетом (8) имеет вид:

Суть предложенного метода параллельного вероятностного суммирования заключается в выполнении параллельной операции арифметического сложения вероятностно представленных операндов, при котором сумматор можно рассматривать как «переключатель», который в тактовые моменты времени случайным образом подключает к выходу одну из входных шин, что позволяет значительно уменьшить аппаратный объем устройства в сравнении с первым прототипом, либо значительно ускорить получение результата в сравнении со вторым прототипом.

Работает устройство следующим образом. На информационные входы мультиплексора в последовательном коде побитно подаются вероятностно представленные слагаемые. В свою очередь, адресные входы мультиплексора подключены к ГПРРЧ, благодаря чему в каждый такт с выхода мультиплексора на СчР будет подаваться одно из K значений вероятностного отображения слагаемого, номер которого в позиционном коде, в данный такт, сгенерировано ГПРРЧ. СчКИ подсчитывает количество статистических испытаний и при достижении К испытаний выдает разрешающий сигнал для записи значения из СчР в РгР. После чего, для получения результата выполнения операции суммирования над Q вероятностно представленными операндами в двоичном позиционном коде необходимо подать на РгР Log2Q сигналов «сдвиг влево».

Таким образом для восстановления результата в классическую цифровую форму необходимо после проведения К испытаний переписать содержимое СчР в РгР и выполнить в РгР операцию «сдвиг влево» на Log₂Q разрядов.

Параллельный вероятностный сумматор, характеризующийся тем, что содержит n-разрядный счетчик результата, n-разрядный регистр результата, K-разрядный счетчик количества испытаний, генератор псевдослучайных равномерно распределенных чисел и мультиплексор на M=Log₂Q управляющих входов, на которые поступает случайный равномерно распределенный сигнал с генератора псевдослучайных равномерно распределенных чисел, а на информационные входы подаются Q вероятностно представленных отображений слагаемых, выход мультиплексора подключен ко входу счетчика результата, который содержит n=[log₂K] разрядов, где K - количество статистических испытаний, параллельные выходы которого нагружены на параллельные входы регистра результата аналогичной разрядности, на разрешающий вход которого подключен выход счетчика количества испытаний, на вход «сдвиг влево» регистра результата последовательно подается Log₂Q импульсов сдвига, а на входы синхронизации счетчика количества испытаний и генератора псевдослучайных равномерно распределенных чисел подается синхросигнал с генератора тактовых импульсов, при этом выход регистра результата является выходом всей схемы.

Изобретение относится к способам и системе для анализа состояния здоровья на основе устройства определения эластичности. Технический результат заключается в повышении точности анализа состояния здоровья.

Нательное диагностическое устройство для дистанционного непрерывного мониторинга электрокардиограммы (экг) // 2675752

Изобретение относится к медицинской технике, предназначено для создания персональных приборов дистанционного мониторинга сердечной деятельности в амбулаторных условиях, кардиомониторов.

Звуковые расширения для медицинских систем // 2675453

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к компьютерным пользовательским интерфейсам в сочетании с медицинскими системами. Медицинская система для доставки информации для пользователей медицинских систем включает по меньшей мере один процессор, запрограммированный принимать персонифицированные данные пациента, включающие по меньшей мере одно из: 1) данные изображения и/или данные картирования; и 2) физиологические данные, визуально отображать по меньшей мере часть из персонифицированных данных пользователю медицинской системы на мониторе и модулировать сигнал для передачи данных пользователю, используя чувство, отличное от зрения, причем сигнал модулируется на основе по меньшей мере одного из: первого параметра, извлеченного из персонифицированных данных пациента, и положения: 1) отображаемого среза данных изображения и/или персонифицированных данных картирования; или 2) устройства в виде катетера внутри пациента.

Оптимизация установочных значений сигнализации для консультаций на основе сигнализации с использованием ее обновления // 2675048

Изобретение относится к мониторингу состояния пациента. Технический результат – оптимизация установочных значений сигнализации.

Способ определения источника анеуплоидных клеток по крови беременной женщины // 2674700

Предложенная группа изобретений относится к области медицины, в частности акушерству и медицинской генетике. Предложены способы определения источника анеуплоидных клеток по крови беременной женщины.

Система и способ для хранения, дозирования и введения лекарственных средств // 2673577

Изобретение относится к области медицины. Предложены варианты осуществления ящика для хранения лекарственных средств, включающего в себя: корпус, который может быть прикреплен к стене; дверцу, соединенную с корпусом; рукав, предназначенный для того, чтобы содержать шприц с адреналином; фиксатор лекарственного средства, содержащий крюк, при этом крюк размещен таким образом, чтобы зацеплять рукав при нахождении в первом положении и расцеплять рукав при нахождении во втором положении; привод, содержащий соленоид, при этом соленоид, после активации, перемещает крюк из первого положения во второе положение; микрофон, сконфигурированный для приема первого звукового сигнала в качестве входных данных; громкоговоритель, сконфигурированный для вывода второго звукового сигнала; коммуникационный модуль, сконфигурированный для предоставления Интернет-связи; кнопку; и процессор, сконфигурированный для того, чтобы, в ответ на нажатие кнопки устанавливать взаимодействие между локальным пользователем и удаленным местоположением, принимать сообщения разблокирования, и, в ответ на прием сообщения разблокирования, активировать соленоид для высвобождения рукава.

Способ общедоступной автоматической наружной дефибрилляции // 2673373

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средствам экстренной медицинской помощи. Способ общедоступной автоматической наружной дефибрилляции, в котором при остром сердечном приступе, произошедшем во внебольничных условиях, доброволец, оказавшийся рядом с пострадавшим, передает со своего мобильного радиотерминала экстренный вызов оператору центра экстренной медицинской помощи, содержащий информацию о причине вызова и примерном местонахождении пострадавшего, после чего доброволец передает идентификационные данные о личности пострадавшего на основании найденных у пострадавшего документов и/или на основании фотографирования либо видеосъемки его лица посредством мобильного радиотерминала оператору центра экстренной медицинской помощи, который проводит по ним поиск в банке данных о пациентах из «группы риска» и идентифицирует пострадавшего, при этом экстренный вызов осуществляют через оператора службы 112, который переправляет информацию на терминал мобильной связи оператора центра экстренной медицинской помощи, обслуживающего территорию, на которой зафиксирована чрезвычайная ситуация, после чего оператор центра экстренной медицинской помощи определяет местонахождение и идентификационный номер ближайшего к пострадавшему автоматического наружного дефибриллятора (АНД) и передает эти сведения на мобильный радиотерминал добровольца, при этом он одновременно формирует посредством центрального контроллера сбора и обработки информации центра экстренной медицинской помощи и передает команду на включение звукового оповещения указанного АНД, а также начинает передачу на мобильный радиотерминал добровольца инструкций по проведению сердечно-легочной реанимации (СЛР), после чего доброволец проводит СЛР и после доставки ему АНД переходит к процедуре автоматической наружной дефибрилляции, при этом предварительно после идентификации пострадавшего оператор центра экстренной медицинской помощи осуществляет выборку из базы физических параметров, включающих массу тела, рост, проводимость кожи, данные анамнеза, и базы ЭКГ пострадавшего данных для корректировки установок параметров дефибрилляционного разряда, включающих амплитуду, форму и длительность дефибрилляционного импульса, на основе которых рассчитывают и формируют корректирующие воздействия для указанного АНД и до момента начала дефибрилляционного разряда передают указанные корректирующие воздействия на указанный АНД, принимают их встроенным в АНД беспроводным интерфейсом, при этом указанные корректирующие воздействия автоматически водятся в блок управления и до нажатия добровольцем клавиши дефибриляционного разряда изменяют амплитуду, форму и длительность импульса разряда, при этом доброволец, следуя голосовым и визуальным подсказкам с динамика и графического дисплея АНД, накладывает на поверхность грудной клетки пострадавшего электроды, ожидает окончания процесса накопления энергии разряда, последовательно осуществляет один или несколько дефибриляционных разрядов, а после окончания процесса разряда визуально оценивает состояние пациента и по результатам этой оценки либо возвращается к процедуре СЛР, либо переходит к следующему циклу дефибрилляции, осуществляя при этом визуальный контроль за физическим состоянием пациента вплоть до приезда службы скорой медицинской помощи.

Способ и аппарат для мониторирования характеристик в сочетании с режимом непрерывного измерения уровня гликемии и компьютерный программный продукт // 2673076

Группа изобретений относится к области измерения уровня гликемии. Способ мониторирования характеристик непрерывного измерения уровня гликемии включает: формирование в процессоре первого набора специфичных для события характеристик непрерывного мониторирования гликемии; получение процессором данных по уровням гликемии, формирование массива данных по уровням гликемии и/или характеристических значений, выведенных из данных по уровням гликемии; выполнение проверки безопасности путем сравнения первого набора специфичных для события характеристик с текущими характеристиками непрерывного мониторирования гликемии; генерирование процессором предупредительного сигнала, показывающего, что действия, определяемые событием и связанные с первым событием, не должны быть начаты, а начатые ранее действия, определяемые событием и связанные с первым событием, не должны быть продолжены, если одна или более текущих характеристик не соответствуют сопоставленной характеристике из первого набора специфичных для события характеристик, причем в противном случае осуществляется генерирование сигнала безопасности; вывод устройством оповещения и сигнализации выходного сигнала.

Способ построения предварительной прокладки маршрута автономного необитаемого подводного аппарата // 2672840

Изобретение относится к способу построения предварительной прокладки маршрута автономного необитаемого подводного аппарата (АНПА). Для прокладки маршрута получают и вводят в ЭВМ предварительные параметры гидрометеорологических характеристик и параметры ограничивающих движение факторов, производят вычисление координат и прокладывают маршрут движения, наносят на морскую навигационную карту ограничивающие движение факторы стационарной системой освещения подводной обстановки, наносят сетку прямоугольных координат на внутреннюю рамку карты, совмещают нулевые координаты сетки с верхними левыми координатами карты, выделяют квадраты с абсолютным и временным запретами на прохождение в них АНПА, квадраты с запретом всплытия, вычисляют координаты этих квадратов и вводят их в ЭВМ, выполняют расчет вероятности безопасного прохождения в каждой точке сетки прямоугольных координат, осуществляют обратный переход к географическим координатам, осуществляют предварительную прокладку маршрута АНПА.

Система мониторинга и прогнозирования состояния морского ледяного покрова // 2672531

Изобретение относится к области гидрометеорологии и может быть использовано для мониторинга состояния морского ледяного покрова. Сущность: система включает центр (1) мониторинга, программно-вычислительные средства (6) прогноза сценариев состояния гидросферы и атмосферы, программно-вычислительные средства (7) гидрологического и метеорологического наукастинга, подсистему (8) доступа пользователей и сбора данных, средства (9) коммуникаций.