RU179930U1 - Вероятностный комбинированный умножитель - Google Patents

Вероятностный комбинированный умножитель Download PDF

Info

Publication number
RU179930U1
RU179930U1 RU2017139811U RU2017139811U RU179930U1 RU 179930 U1 RU179930 U1 RU 179930U1 RU 2017139811 U RU2017139811 U RU 2017139811U RU 2017139811 U RU2017139811 U RU 2017139811U RU 179930 U1 RU179930 U1 RU 179930U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fed
output
input
tests
counter
Prior art date
Application number
RU2017139811U
Other languages
English (en)
Inventor
Николай Евгеньевич Сапожников
Евгений Олегович Лукашенко
Дмитрий Владимирович Моисеев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Черноморское высшгоо военно-морское ордена Красной Звезды училище имени П.С. Нахимова" Министерства обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Черноморское высшгоо военно-морское ордена Красной Звезды училище имени П.С. Нахимова" Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Черноморское высшгоо военно-морское ордена Красной Звезды училище имени П.С. Нахимова" Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2017139811U priority Critical patent/RU179930U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU179930U1 publication Critical patent/RU179930U1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F7/00—Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F7/38—Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation
    • G06F7/40—Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation using contact-making devices, e.g. electromagnetic relay
    • G06F7/44—Multiplying; Dividing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F7/00—Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F7/60—Methods or arrangements for performing computations using a digital non-denominational number representation, i.e. number representation without radix; Computing devices using combinations of denominational and non-denominational quantity representations, e.g. using difunction pulse trains, STEELE computers, phase computers
    • G06F7/70—Methods or arrangements for performing computations using a digital non-denominational number representation, i.e. number representation without radix; Computing devices using combinations of denominational and non-denominational quantity representations, e.g. using difunction pulse trains, STEELE computers, phase computers using stochastic pulse trains, i.e. randomly occurring pulses the average pulse rates of which represent numbers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Complex Calculations (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области автоматики и измерительной техники и может быть использована в арифметических устройствах, специализированных и универсальных ЭВМ. Технический результат заключается в разработке вероятностного комбинированного умножителя, обладающего повышенным быстродействием и одновременно малым аппаратным объемом устройства в целом, сравнительно с прототипами. Вероятностный комбинированный умножитель выполняет операцию умножения над параллельно поступающими операндами, один из которых представлен в двоичном позиционном коде, второй в виде вероятностного отображения, содержит накапливающий сумматор, конъюнктор на два входа, счетчик количества испытаний, регистр результата, генератор тактовых импульсов, первый множитель, представленный двоичным позиционным кодом, записывается в накапливающий сумматор, вероятностно представленный второй операнд подается на первый вход конъюнктора, на второй вход которого подается синхросигнал с генератора тактовых импульсов, синхросигнал с которого также подается на счетчик количества испытаний, единичный сигнал с выхода конъюнктора подается на разрешающий операцию суммирования вход накапливающего сумматора, выход которого подается на регистр результата, на разрешающий запись вход которого подается сигнал с счетчика количества испытаний, выход регистра результата является выходом всего устройства. 1 ил.

Description

Полезная модель относится к области автоматики и измерительной техники и может быть использована в устройствах измерения и обработки информации с первичных преобразователей.
Из существующего уровня техники наиболее близким к заявленному техническому решению является вероятностное множительное устройство [Вероятностное множительное устройство, АС № SU 1120350, СССР, опубл. 23.10.84, Бюл. №39], содержащее генератор случайных чисел, блок сравнения, первая группа выходов которого является группой входов первого сомножителя устройства, вторая группа входов блока сравнения подключена к выходам генератора случайных чисел, блок элементов «И», управляющий блок которого соединен с выходом блока сравнения, группа информационных входов элементов «И» является группой входов второго сомножителя устройства, выходы блока элементов «И» являются выходами устройства. Основным недостатком данного прототипа является малое быстродействие схемы в целом.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель - повышение быстродействия выполнения операции умножения вероятностно представленного операнда на операнд представленный в двоичном позиционном коде с одновременным уменьшением аппаратного объема устройства в целом.
Поставленная задача решается за счет того, что схема вероятностного комбинированного умножителя, выполняющего операцию умножения над параллельно поступающими операндами, один из которых представлен в двоичном позиционном коде, второй в виде вероятностного отображения отличается тем, что в схему включен накапливающий сумматор, конъюнктор на два входа, счетчик количества испытаний, регистр результата, генератор тактовых импульсов, первый множитель представленный двоичным позиционным кодом записывается в накапливающий сумматор, вероятностно представленный второй операнд подается на первый вход конъюнктора, на второй вход которого подается синхросигнал с генератора тактовых импульсов, синхросигнал с которого также подается на счетчик количества испытаний, единичный сигнал с выхода конъюнктора подается на разрешающий операцию суммировании вход накапливающего сумматора, выход которого подается на регистр результата, на разрешающий запись вход которого подается сигнал с счетчика количества испытаний, выход регистра результата является выходом всего устройства.
В наиболее простом случае, значение параметра преобразуемой величины либо всегда положительно, либо всегда отрицательно, а сам процесс преобразования выполняется в соответствии с правилом
Figure 00000001
где xi - i-е значение параметра преобразуемого сигнала X(t);
R(tij) - j-е значение параметра вспомогательного случайного сигнала R(t), изменяющегося в интервале изменениях X(t);
Figure 00000002
- число циклов преобразования сигнала X(t);
Figure 00000003
- количество статистических испытаний каждого значения внутри временного интервала Δti=ti+1-ti;
yij - значение вероятностного отображения параметра сигнала из ряда
Figure 00000004
.
Вероятностное отображение обладает свойствами синхронности (тактируемости) и независимости каждого члена отображения от любого другого.
Первое свойство заключается в том, что формирование членов вероятностного отображения производится через постоянный интервал времени Δti=ti+1-ti, определяемый частотой ƒj=1/Δtj выполнения правила (1).
Свойство независимости каждого члена вероятностного отображения yij от любого другого следует из того факта, что получение вероятностного отображения соответствует схеме испытаний Бернулли. Для случайной последовательности, полученной в соответствии с данной схемой, автокорреляционная функция представляет собой δ-функцию при τ=0. Для доказательства этого следует показать, что повторные испытания в соответствии с (I) также являются независимыми. Значения вспомогательной случайной функции R(t) формируются в дискретные моменты времени. В любой момент времени функция может находиться только в одном из своих состояний rij с вероятностью Pj(t). Очевидно, что для любого t
Figure 00000005
и при заданных вероятностях Pj(t) распределение rij может быть задано плотностью вероятности:
Figure 00000006
где
Figure 00000007
есть распределение фиксированной величины rij, определяемое функцией Дирака.
Использование этих свойств и применение вероятностно представленных дискретных сигналов позволяет упростить функциональные узлы для выполнения арифметических и логических операций, в частности, сложения, вычитания, умножения, возведения в целую степень, деления, компарации и т.д. и, тем самым, резко уменьшить их аппаратурный объем.
С учетом исходного правила преобразования, вероятности появления «1» и «0» в вероятностном отображении равняются:
Figure 00000008
Figure 00000009
Математическое ожидание от вероятного отображения определяется через ряд распределения для дискретной случайной величины yij
Figure 00000010
Тогда
Figure 00000011
Таким образом, вероятность появления «1» в вероятностном отображении есть математическое ожидание от отображения и численно равняется значению интегрального закона распределения вспомогательного сигнала R(t) при уровне сравнения xi.
Особый интерес представляет случай, когда вспомогательный случайный сигнал R(t) подчиняется равномерному закону распределения в соответствии с
Figure 00000012
Для него последнее выражение для МО перепишется в виде:
M[Yi(t)]=P{yij=1)=xi,
т.е. имеем случай линейного вероятностного преобразования.
Таким образом, количество единиц в вероятностном отображении соответствует весу значения преобразуемого в вероятностную форму, что в свою очередь позволяет выполнять операцию умножения вероятностно представленного операнда на операнд представленный в двоичных позиционных кодах. Непосредственно операция умножения может быть выполнена на сумматоре накапливающего типа, куда подается первый операнд представленный в двоичных позиционных кодах, который складывается в сумматоре сам с собой в случае, когда для текущего испытания в вероятностном отображении приходится единица.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена схема вероятностного комбинированного умножителя.
Предлагаемая функциональная схема вероятностного комбинированного умножителя представлена на рисунке.
В состав схемы входят:
1 - накапливающий сумматор;
2 - конъюнктор на 2 входа;
3 - регистр результата;
4 - генератор тактовых импульсов;
5 - счетчик числа испытаний.
Процессы в схеме специализированного комбинированного вероятностного умножителя протекают в следующей последовательности.
После подачи на схему электропитания, значение множителя представленного в двоичных позиционных кодах записывается в регистр накапливающего сумматора (1), второй множитель представленный вероятностным отображением
Figure 00000013
подается на первый вход коньюнктора (2), выполняющего роль ключа, на второй вход которого подается синхросигнал с генератора тактовых импульсов (4), который так же поступает на вход счетчика количества испытаний (5). В случае, когда текущее значение вероятностного отображения yj=1, с выхода конъюнктора (2) подается разрешающий сигнал на накапливающий сумматор (1), в котором выполняется операция сложения текущего результата с содержимым встроенного регистра в котором находится первый множитель представленный в двоичных позиционных кодах. По истечению К тактовых импульсов с счетчика количества испытаний (5) подается разрешающий сигнал на запись в регистр результата (3), в который заносится результат выполнения операции умножения с сумматора:
Figure 00000014
где
Figure 00000015
, номер члена вероятностного отображения каждого слагаемого,
K - число членов вероятностного отображения.
Технико-экономическая эффективность предлагаемого решения в сравнении с прототипом состоит в следующем:
1) введение счетчика количества испытаний (5) позволяет выбирать необходимое количество испытаний К - от которого непосредственно зависит точность и быстродействие преобразования второго операнда в вероятностную форму и как следствие всей схемы;
2) на выходе регистра результата (3) предлагаемой полезной модели формируется произведение двух операндов, представленное в двоичном позиционном коде, а не промежуточный результат умножения;
3) быстродействие предлагаемой схемы значительно выше, поскольку отсутствует необходимость в выполнении вероятностного преобразования второго операнда;
4) аппаратный объем предлагаемой схемы полезной модели, для шестнадцатиразрядного произведения представленного в двоичном коде меньше прототипа в три раза.

Claims (1)

  1. Вероятностный комбинированный умножитель, выполняющий операцию умножения над параллельно поступающими операндами, один из которых представлен в двоичном позиционном коде, второй в виде вероятностного отображения, отличающийся тем, что в схему включен накапливающий сумматор, конъюнктор на два входа, счетчик количества испытаний, регистр результата, генератор тактовых импульсов, первый множитель, представленный двоичным позиционным кодом, записывается в накапливающий сумматор, вероятностно представленный второй операнд подается на первый вход конъюнктора, на второй вход которого подается синхросигнал с генератора тактовых импульсов, синхросигнал с которого также подается на счетчик количества испытаний, единичный сигнал с выхода конъюнктора подается на разрешающий операцию суммирования вход накапливающего сумматора, выход которого подается на регистр результата, на разрешающий запись вход которого подается сигнал с счетчика количества испытаний, выход регистра результата является выходом всего устройства.
RU2017139811U 2017-11-15 2017-11-15 Вероятностный комбинированный умножитель RU179930U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017139811U RU179930U1 (ru) 2017-11-15 2017-11-15 Вероятностный комбинированный умножитель

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017139811U RU179930U1 (ru) 2017-11-15 2017-11-15 Вероятностный комбинированный умножитель

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU179930U1 true RU179930U1 (ru) 2018-05-29

Family

ID=62561226

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017139811U RU179930U1 (ru) 2017-11-15 2017-11-15 Вероятностный комбинированный умножитель

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU179930U1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU188000U1 (ru) * 2018-11-15 2019-03-26 Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Черноморское высшее военно-морское ордена Красной Звезды училище имени П.С. Нахимова" Министерства обороны Российской Федерации Вероятностное устройство нахождения аналитической вероятности для полной группы несовместных событий в неориентированном графе
RU2699681C1 (ru) * 2018-12-12 2019-09-09 Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Черноморское высшее военно-морское ордена Красной Звезды училище имени П.С. Нахимова" Министерства обороны Российской Федерации Вероятностный фильтр случайных процессов

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU571810A1 (ru) * 1975-06-04 1977-09-05 Государственное Союзное Констркуторскотехнологическое Бюро По Проектированию Счетных Машин И Опытный Завод Устройство дл умножени
SU1120350A1 (ru) * 1983-05-20 1984-10-23 Ленинградский Ордена Ленина Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта Им.Акад.В.Н.Образцова Веро тностное множительное устройство
SU1251073A1 (ru) * 1984-12-25 1986-08-15 Войсковая Часть 33872 Веро тностное множительное устройство
US7480690B2 (en) * 2003-12-29 2009-01-20 Xilinx, Inc. Arithmetic circuit with multiplexed addend inputs

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU571810A1 (ru) * 1975-06-04 1977-09-05 Государственное Союзное Констркуторскотехнологическое Бюро По Проектированию Счетных Машин И Опытный Завод Устройство дл умножени
SU1120350A1 (ru) * 1983-05-20 1984-10-23 Ленинградский Ордена Ленина Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта Им.Акад.В.Н.Образцова Веро тностное множительное устройство
SU1251073A1 (ru) * 1984-12-25 1986-08-15 Войсковая Часть 33872 Веро тностное множительное устройство
US7480690B2 (en) * 2003-12-29 2009-01-20 Xilinx, Inc. Arithmetic circuit with multiplexed addend inputs

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU188000U1 (ru) * 2018-11-15 2019-03-26 Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Черноморское высшее военно-морское ордена Красной Звезды училище имени П.С. Нахимова" Министерства обороны Российской Федерации Вероятностное устройство нахождения аналитической вероятности для полной группы несовместных событий в неориентированном графе
RU2699681C1 (ru) * 2018-12-12 2019-09-09 Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Черноморское высшее военно-морское ордена Красной Звезды училище имени П.С. Нахимова" Министерства обороны Российской Федерации Вероятностный фильтр случайных процессов

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yang et al. A space-time spectral order sinc-collocation method for the fourth-order nonlocal heat model arising in viscoelasticity
Chorin et al. Discrete approach to stochastic parametrization and dimension reduction in nonlinear dynamics
CN110245366A (zh) 动态功耗估计方法、装置及系统
US10146248B2 (en) Model calculation unit, control unit and method for calibrating a data-based function model
RU171033U1 (ru) Параллельный вероятностный сумматор
RU179930U1 (ru) Вероятностный комбинированный умножитель
Ortega-Zamorano et al. High precision FPGA implementation of neural network activation functions
Chattopadhyay et al. Deep learning-enhanced ensemble-based data assimilation for high-dimensional nonlinear dynamical systems
US11182525B1 (en) Fault aware analog model (FAAM)
CN102663495A (zh) 一种用于非线性器件建模的神经网络数据生成方法
CN102096844A (zh) 基于fpga的rbf函数计算模块
Cusulin et al. A numerical method for spatial diffusion in age‐structured populations
Pentland et al. GParareal: a time-parallel ODE solver using Gaussian process emulation
Zhang et al. A novel extreme learning machine using privileged information
RU180966U1 (ru) Вероятностное арифметическое устройство
Liu et al. An 82-nW 0.53-pJ/SOP clock-free spiking neural network with 40-μs latency for AIoT wake-up functions using a multilevel-event-driven bionic architecture and computing-in-memory technique
CN102129419B (zh) 基于快速傅立叶变换的处理器
Lee et al. Long short-term memory for radio frequency spectral prediction and its real-time FPGA implementation
CN106779056A (zh) 用于aer前馈分类系统的脉冲神经元硬件架构
RU2713627C1 (ru) Вычислитель экстрополированной координаты и скорости её изменения по методу наименьших квадратов
RU181260U1 (ru) Вероятностный вычитатель
RU2707960C1 (ru) Вероятностный вычислитель координаты
RU2761500C1 (ru) Вероятностное устройство вычисления математического ожидания
Siddhartha et al. Long short-term memory for radio frequency spectral prediction and its real-time fpga implementation
Chen et al. A learned conservative semi-Lagrangian finite volume scheme for transport simulations

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20180428