SU1215120A1 - Стохастический интегратор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано при построении интегрирующих маоин, веро тностных вычислительных и моделирзпощих устройств. Цель изобретени  - расширение фушсциональ- ных возможносте интегратора за счет интегрировани - знакопеременных функций и увеличени  числа его выходов до дв. Интегратор содержит реверсивный счетчик т входы которого  вл;. ютс  входами.устройства, элемент ЗАПРЕТ, суммирующий счетчик, группу элементов И, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ и вход синхронизации. Новьв4  вл етс  введение группы элементов НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ , группы каналов формировани  потоков импульсов, каждый из которых содержит элемент И и элемент ЗАПРЕТ, источник случайного потока импульсов . Изобретение позвол ет реализовать стохастический интегратор дл  знакопеременных функций (в том числе и дл  функций одного знака) , эффективно его использование в стохастических вычислительных и моделирующих устройствах, в которых в ходе работы требуетс  оперативно измен ть параметры и структуру моделей в соответствии с заданной системой диффе- ; ренциальных уравнений. 3 ил. СО ел го

Description

Изобретение относитс  к вычисли- тельной технике и может быть использовано при построении интегрирующи машин с последовательным переносом, стохастических вьгчислитель ных и модлирующих устройств.

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей интегратора за счет интегрировани  знакопеременных функций и образовани  выходов положительных и отрица- тельных приращений интеграла.

Сущность изобретени  состоит в реализации с помощью группы элементов НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ и старшего разр да реверсивного счетчика двоично-кодового представлени  значений знакопеременной подынтегральной функции. В результате у предлагаемого интегратора.по вл етс  свойство системы с двухлинейным стохастическим кодированием текущих значений подынтегральной функции в виде .случайной бернуллиевской последовательности импульсов на одном из двух выходов, положительных либо отрицательных приращений интеграла.

На фиг. 1 приведена структурна  схема предлагаемого интегратора; на фиг. 2 - структурна  схема элемента НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ; на фиг.З - временные диаграммы, по сн ющие работу интегратора.

Стохастический интегратор содержит входы положительных 1 и отрицательных 2 приращений подынтегральной функции, реверсивный (h+l)-разр дный двоичный счетчик 3, элемент ЗАПРЕТ 4, суммирующий h -разр дный счетчик 5, группу h элементов НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 6, (h+l) блоков 7 формировани  потоков импульсов, каждый из которых содержит элемент И 8 и элемент ЗАПРЕТ 9, группу 10 элементов И, элемент ИЛИ 11, источник 12 случайного потока импульсов, вход 13 синхронизации, выходы положительных 14 и отрицательных 15 приращений интеграла.

Входы 1 и 2 интегратора соединены соответственно с сумирующим и вычитающим входами (h + 1)-го разр дного реверсивного счетчика 3. Выход (ь + 1 -mj-ro разр да реверсивного счетчика 3 через соответствующий элемент НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 6 группы соединен с первым входом tn -го элемента И группы 10 ((TI 1 ,

15120

2,..,.,HJ. Вторые входы элементов НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 6 группы объединены между собой и соединены с вько- дом старшего (h+l)-го разр да ре5 версивного счетчика 3 и с управл ющими входами элементов И 8 и ЗАПРЕТ 9 (н + 1)-го блока 7 формировани . Выход источника 12 случайного потока импульсов через элемент ЗАПРЕТ 4

О соединен со счетным входом счетчика 5 , выход каждого из разр дов счетчика 5 соединен с объединенньми управл ющими входами элементов И 8 и ЗАПРЕТ 9 соответствующего блока 7

15 формировани . Выходы элементов И 8 первых ti блоков 7 формировани  сое- динены с первыми входами соответствующих элементов И группы 10, выходы которых соединены с входами эле20 мента ИЛИ 11, выход которого соединен с объединенными информационными входами элементов И 8 и ЗАПРЕТ 9 (h+ 1)-го блока 7 формировани . Выход элемента ЗАПРЕТ 9 hi -го бло25 ка 7 формировани  соединен с объединенными информационными входами элементов И 8 и ЗАПРЕТ 9( l)-го блока 7 формировани  (tri 1 , 2,.. , h - l) . Вход 13 синхронизации сое30 динен с управл ющим входом элемента ЗАПРЕТ 4 и с объединенными информационными входами элементов И 8 и ЗАПРЕТ 9 первого блока 7 формировани  .

35 Каждый элемент НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 6 группы реализует логическую функцию вида Z с помощью типовых элементов И, ИЛИ, НЕ дискрет- . ной техники (фиг.2) и представл ет

40 собой последовательно соединенные

элемент ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ и элемент НЕ.

Интегратор работает следующим образом.

Импульсы синхронизации с часто45 той ff. (фиг.Зб)с входа 13 поступают на информационные входы элементов И 8 и ЗАПРЕТ 9 первого блока 7 формировани . На управл ющие входы этих же элементов И 8 и ЗАПРЕТ 9 поступает

50 двоичный сигнал Хфиг. первдго разр да счетчика 5, который работает в режиме пересчета случайного потока импульсов (фиг.За) источника 12 с интенсивностью Д . При этом дл 

55 надежного прохождени  импульсов синхронизации через блоки 7 формировани  вход счетчика 5 на врем  действи  импульсов синхронизации с помощью

элемента ЗАПРЕТ 4 отключаетс  от источника 12.

Поскольку среднее врем  пребывани  элементов И 8 - 1 и ЗАПРЕТ 9-1 в открытом состо нии одинаково, то веро тности Р (1), Р, (0) событий, заключающихс  в том, что импульс синхронизации по витс  на выходах элементов И 8-1 и ЗАПРЕТ 9-1 соответственно равны между собой и составл ют полную группу событий Р, (l)+ Р,, (0) 1. Осюда следует, что Р, (1) Р, (0) 0,5. Кроме того, при вьтолнении услови  Дд : обеспечиваетс  независимость состо ни  первого разр да счетчика 5 в тактовые моменты:

t, -, h О, 1, 2(1)

си

Последовательность импульсов с веро тностью P/j (1) 0,5 их по вле-; ни  в тактовые моменты 1и(Фиг.Зг поступает на вход первого элемента И группы 10. Идентична  случайна  последовательность импульсов (фиг.З) поступает на информационные входы элементов И 8 и ЗАПРЕТ 9 второго блока 7 формировани .

Работа второго блока 7 формировани  аналогична работе первого блока 7.

Управл ющим сигналом второго блока 7  вл етс  двоичный сигнал (фиг.Зе) с выхода второго разр да счетчика 5. Веро тности по влени  синхроимпульса на выходах элементов И 8-2 (фиг.5г; и ЗАПРЕТ 9-2 (ФИГ.ЗЗР) также равны между собой и составл ют соответственно:

PI (Dj, Р, (0) Pi( 0,5-0,5 2 ;

Р,(0) Р, (0) Р2(0) 0,5--0,5

- О

- 1

где р() )- веро тности состо ний второго разр да счетчика 5. С учетом того, что веро тности Рщ() PfT,CO) 0,5 одинаковы дл  всех (h- 1 , 2 ...hj блоков 7 формировани , веро тность по влени  синхроимпульса на входе элемента И группы 10 составит

Р(1) ит ГТ.

В процессе интегрировани  на входы реверсивного счетчика 3 в унитарном коде поступают положитель

15120«

ные и отрицательные приращени  подьм- тегральной функции. При этом подьмтв ральна  функци  может принимать как положительные, так и отрицательные 5 значени . Знак (+), (-) значений функции отображаетс  состо ни ми старшего разр да реверсивного счетчика 3 Qj,, 0 либо соответственно . . Положительные значени  подынтегральной функции в реверсивном

счетчике 3 представлены пр мьм двоичным кодом ХПР , отрицательные - дополнительным двоичным кодом Хооп .

Преобразование дополнительного,.

двоичного кода Хп(,„ в пр мой вы- полн ет группа элементов НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 6. В зависимости от состо ни  старшего (и + I) -го разр да реверсивного счетчика За, О

либо 1 каждый элемент НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 6 группы передает состо ние соответствующего разр да реверсивно- . го счетчика 3 на первые входы h элементов И группы 10 без инверсии либо с инверсией соответственно. Приближенное равенство Хаог ХПР справедливо с точностью до 2 и при больших значени х h 10-12 может рассматриватьс  как точное.

Таким образом, при любых значени х (положительных и отрицательных ) подынтегральной функции на управл ющих входах группы 10 элементов И действует двоичный код, который соотвествует абсолютным значени м ординат подынтегральной функции. Преобразование абсолютных значений ординат подынтегральной функции в стохастическую последовательность

импульсов (приращений интеграла) происходит следующим образом.

С выходов элементов И 8 первых ь блоков 7 формировани  последовательности „ несовместных событий (сиихроимпульсов ) с веро тност ми их по влени  Руп 2, т ,п поступают на элементы И группы 10, где выполн ютс  операции умножени : Pm- mi-hfinSo Рн,-й,,,где Q(a)- пр 

мое (инверсное) состо ние разр дов реверсивного счетчика 3.

Элемент ИЛИ 1.1 объедин ет событи  (синхроимпульсы), по вл ющиес  на выходах h элементов И группы 10. и

Р(Хпр) а,

т: 1

- л г

(2)

Из (2) следует, что веро тность по влени  синхроимпульса на входе элемента ИЛИ 11 равна абсолютному значению ординаты подынтегральной функции, представленному в виде пра- вильной двоичной дроби I ХПР 0. Q. a-iа„. 0,1 , ho l,h .

С выхода старшего (n-t-l)-го разр да реверсивного Ьчетчика 3 информаци  о знаке подьитегральной функции -поступает на управл ющие входы элементов И 8 и ЗАПРЕТ 9 (Ц + } - го блока 7 формировани  и используетс  дп  подключени  выхода элемента ИЛИ .11 к каналу положительньгх 14 либо отрицательных 15 приращений интеграла.

Фо.рмула изобретени 

Стохастический интегратор, содержащий реверсивный (h + 1)-разр дньй двоичный счетчик, суммирующий и вычитающий входы которого  вл ютс  соответственно входами положительных и отрицательных подынтегральных приращений интегратора, элемент ЗАПРЕТ , суммирующий h -разр дный двоичный счетчик, группу элементов И, вы- ходы которых подключены соответственно к входам элемента ИЛИ, о т л и - чающийс   тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей за счет интегрировани  знакопе- ременных функций, он содержит источник сл}гчайного потока импульсов, группу из h элементов НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ , {h+ l) блоков формировани  потоков импульсов, каждый из кото- рых состоит из элемента ЗАПРЕТ и элемента И, при этом h выходов реверсивного двоичного -счетчика подключены соответственно к первым входам элементов НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ группы, вторые входы которых объеди нены с первыми входами элемента И и

0

s

0

5 0 5 0 5

элемента ЗАПРЕТ (И + 1 -го блока формировани  потоков импульсов и подключены к (ы- 1) -разр дному выходу, реверсивного двоичного счетчика , вторые входы элементов И и ЗАПРЕТ (h + 1)-го блока формировани  потоков импульсов объединены и подключены к выходу элемента ИЛИ, а выходы элементов И и ЗАПРЕТ блока формировани  потоков импульсов  вл ютс  соответственно выходами отрицательных и положительных приращений интеграла интегратора, выход источника случайного потока импульсов соединен с -первым входом элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен со счетным входом суммирующего и -разр дного двоичного счетчика, а второй вход объединен с первыми входами элементов И и ЗАПРЕТ первого блока формировани  потоков импульсов и подключен к вхоДу синхронизации интегратора, выход элемента И каждого из h блоков формировани  потоков импульсов соединен с первым входом соответствующего элемента И группы, а вторые входы элементов И и ЗАПРЕТ в каждом блоке форг шровани  потоков импульсов объединены и подключены к соответствующему из п выходов суммирующего п-разр дного двоичиого счетчика, выход элемента ЗАПРЕТ каждого предыдущего из h блока формировани  потоков импульсов, кроме последнего, подключен к объединенным первым входам элементов И и ЗАПРЕТ последующего блока формировани  потоков импульсов, выход эле- мента ЗАПРЕТ последнего h -го блока формировани  потоков импульсов  вл етс  выходом значени  веро тности данного разр да, выходы h элементов НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ группы с первого по h -и подключены к вторым входам h элементов И группы с П -го по первый соответственно.

ТаЬмца j/«7ve/«(,,-A;

Ф14г2

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Стохастический интегратор, содержащий реверсивный (h + 1)-разрядный двоичный счетчик, суммирующий и вычитающий входы которого являются соответственно входами положительных и отрицательных подынтегральных приращений интегратора, элемент ЗАПРЕТ, суммирующий h -разрядный двоичный счетчик, группу элементов И, выходы которых подключены соответственно к входам элемента ИЛИ, о т л и чающийс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет интегрирования знакопеременных функций, он содержит источник случайного потока импульсов, группу из h элементов НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ, (h+ 1) блоков формирования потоков импульсов, каждый из которых состоит из элемента ЗАПРЕТ и элемента И, при этом h выходов реверсивного двоичного -счетчика подключены соответственно к первым входам элементов НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ группы, вторые входы которых объеди йены с первыми входами элемента И и элемента ЗАПРЕТ (П + 1) -го блока формирования потоков импульсов и подключены к (h + 1) -разрядному выходу, реверсивного двоичного счетчика, вторые входы элементов И и ЗАПРЕТ (И + 1)-го блока формирования потоков импульсов объединены и подключены к выходу элемента ИЛИ, а выходы элементов И и ЗАПРЕТ блока формирования потоков импульсов являются 'соответственно выходами отрицательных и положительных приращений интеграла интегратора, выход источника случайного потока импульсов соединен с -первым входом элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен со счетным входом суммирующего +» -разрядного' двоичного счетчика, а второй вход объединен с первыми входами элементов И и ЗАПРЕТ первого блока формирования потоков импульсов и подключен к входу синхронизации интегратора, выход элемента И каждого из h блоков формирования потоков импульсов соединен с первым входом соответствующего элемента И группы, а вторые входы элементов И и ЗАПРЕТ в каждом блоке формирования потоков импульсов объединены и подключены к соответствующему из η выходов суммирующего п-раэрядного двоичного счетчика, выход элемента ЗАПРЕТ каждого предыдущего из h блока формирования потоков импульсов, кроме последнего, подключен к объединенным первым входам элементов И и ЗАПРЕТ последующего блока формирования потоков импульсов, выход элемента ЗАПРЕТ последнего h -го блока формирования потоков импульсов является выходом значения вероятности данного разряда, выходы h элементов НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ группы с первого по h -й подключены к вторым входам щ элементов И группы с П -го по первый соответственно.

   Фиг.2.

   Подписное а

   шьпггг1__л_пппппг й__ 1 1 1 1 zL- ... 1 Ϊ-_ —-1. 1 1 п ГТ ГТ гт г*~ тп t «п_— L 1ц---- ---и— -- 1...... ---й------- -J _rAt

   ВНИИПИ

   Заказ 908/57

   Тираж 673

   Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4