SU519718A1

SU519718A1 - Entropimeter

Info

Publication number: SU519718A1
Application number: SU2059433A
Authority: SU
Inventors: Валерий Ильич Лазаретин; Юрий Борисович Садомов; Лев Михайлович Хохлов; Александр Петрович Шевяков; Вадим Александрович Шувалов
Priority date: 1974-09-09
Filing date: 1974-09-09
Publication date: 1976-06-30

Description

Изобретение относитс к области вычислительной техники и может быть использовано дл информационного анализа стохастических систем.The invention relates to the field of computer technology and can be used for information analysis of stochastic systems.

Известен энтрониметр, содержащий первый счетчик, регистры сдвига, первые входы которых соединены с разр дными выходами первого счетчика соответственно, элементы «п, первые входы которых соединены с выходами регистров сдвнга и с разр дными входами первого счетчика соответственно, олок пам ти , входы которого подключены к выходам элементов «И, блок управлени , первый выход которого подключен к вторым входам регистров сдвига, счетчик числа отсчетов, вход которого подключен к второму выходу блока управлени , а выход-к вторым входам элементов «И.The entronimeter containing the first counter is known, the shift registers, the first inputs of which are connected to the bit outputs of the first counter, respectively, the elements “n, the first inputs of which are connected to the outputs of the register registers and the bit inputs of the first counter, respectively, the memory of which inputs are connected to the outputs of the elements And, the control unit, the first output of which is connected to the second inputs of the shift registers, the counter of the number of samples, the input of which is connected to the second output of the control unit, and the output to the second inputs of Comrade "I.

Недостатком известного энтропиметра вл етс его аппаратурна избыточность.A disadvantage of the known entropimeter is its hardware redundancy.

Целью изобретени вл етс упрощение энтропиметра .The aim of the invention is to simplify the entropimeter.

Поставленна цель достигаетс тем, что энтропиметр дополнительно содержит второй счетчик, суммирующий вход которого подключен к выходу энтропиметра, вычитающий вход - к третьему выходу блока управлени , а выход - к входу первого счетчика, сумматор , первый вход которого подключен к выходу блока пам ти, а выход - к выходу энтропиметра , и блок формировани поправок, выход которого соединен с вторым входом сумматора.The goal is achieved by the fact that the entropimeter additionally contains a second counter, the summing input of which is connected to the output of the entropimeter, the subtractive input to the third output of the control unit, and the output to the input of the first counter, the adder, the first input of which is connected to the output of the memory unit, and the output is to the output of the entropimeter, and the correction unit, the output of which is connected to the second input of the adder.

Ьлок-схема энтропиметра приведена на чертеже, где 1 - второй счетчик; 2 - первый счетчик; 3-регистры сдвига; 4-элементы 5-блок пам ти; 6-сумматор; 7-счетчик числа отсчетов; 8-блок управлени ; 9- блок формировани поправок.The block diagram of the entropimeter is shown in the drawing, where 1 is the second counter; 2 - the first counter; 3-shift registers; 4-elements 5-memory block; 6 adder; 7 count of counts; 8-control unit; 9 is an amendment block.

Выход второго счетчика 1, сто щего на входе энтрониметра, подсоединен к входу первого счетчика 2. Выход первого счетчика 2 соединен с выходами регистров сдвига 3, а разр дные входы - с выходами регистров сдвига . Выходы регистров сдвига 3 подключены также к входам элементов «И 4 другие входы которых подключены к выходу счетчика 5 числа отсчетов. Выходы элементов «И 4 соединены с входом блока 6 пам ти, выход которого подключен к первому входу сумматора 7. К второму входу сумматора подключен выход блока 8 формировани поправок. Блок формировани поправок имеет вход дл установки требуемого k. Выходы блока управлеНИН 9 подключены к управл ющим входам второго счетчика 1, счетчика числа отсчетов и регистров сдвига. Выходом энтропиметра вл етс выход сумматора 7.The output of the second counter 1, standing at the input of the entronimeter, is connected to the input of the first counter 2. The output of the first counter 2 is connected to the outputs of shift registers 3, and the discharge inputs are connected to the outputs of shift registers. The outputs of the shift registers 3 are also connected to the inputs of the elements “AND 4 other inputs of which are connected to the output of the counter 5, the number of counts. The outputs of the And 4 elements are connected to the input of the memory unit 6, the output of which is connected to the first input of the adder 7. The output of the correction unit 8 is connected to the second input of the adder. The correction block has an input for setting the desired k. The outputs of the control unit 9 are connected to the control inputs of the second counter 1, the counter of the number of counts and the shift registers. The output of the entropimeter is the output of the adder 7.

Энтропиметр измер ет энтропию Н(х) вThe entropimeter measures the entropy of H (x) in

соответствии с алгоритмомaccording to the algorithm

H(x}:..,Pk + Uk, H (x}: .., Pk + Uk,

где Ph - веро тность попадани отсчетовwhere Ph is the probability of hitting the samples

в А-й амплитудный интервал; /Сэ - число уровней квантовани , используемое в энтропиметре; k - требуемое число уровней квантовани ;in the A-th amplitude interval; / Ce - the number of quantization levels used in the entropimeter; k is the required number of quantization levels;

I k fift log2поправка.I k fift log2 Amendment.

ЛОLO

В соответствии с (1) энтропи измер етс при каком-то фиксированном числе уровней квантовани . Значение энтропии дл требуемого числа уровней квантовани k. получаетс прибавлением поправки а. Удовлетворительна точность обеспечиваетс при .In accordance with (1), the entropy is measured at some fixed number of quantization levels. Entropy value for the required number of quantization levels k. is obtained by adding the amendment a. Satisfactory accuracy is ensured when.

Это позвол ет при относительно простой структуре предлагаемого энтропиметра производить измерени энтропии дл числа уровней квантовани k, лежащих в диапазоне : ;0-1000, а также значительно уменьшить врем измерени .With the relatively simple structure of the proposed entropimeter, this makes it possible to measure entropy for the number of quantization levels k lying in the range:; 0-1000, and also significantly reduce the measurement time.

Принцип работы энтропиметра заключаетс в следующем. Дл формировани Pk в регистрах сдвига-3 при помощи суммирующего счетчика 2 подсчитываетс число отсчетов, поиавщих на Уе-й уровень квантовани (k The principle of operation of the entropimeter is as follows. To form Pk in shift registers-3, using the sum counter 2, count the number of samples that search for the quantize level of quantization (k

i, ko). i, ko).

Дл хранени текущего значени Ph используютс k-e разр ды каждого регистра сдвига 3, т. е. дл запоминани текущего значени Pi отводитс первый разр д 1-го регистра , первый разр д 2-го регистра и т. д. Назовем совокупность /г-х разр дов всех регистров сдвига А-й чейкой. Число чеек или разр дов каждого регистра сдвига 3 равно ko. Целесообразно выбрать . Такой выбор позвол ет определить число уровней квантовани , содержащихс в отсчете, вычитанием единицы из значени отсчета, заданного в двоичной системе счислени в диапазоне 0-1.For storing the current Ph value, ke bits of each shift register 3 are used, i.e., the first bit of the 1st register, the first bit of the 2nd register, etc. are taken away to remember the current Pi value. bits of all shift registers Ath cell. The number of cells or bits of each shift register 3 is ko. It is advisable to choose. This selection allows you to determine the number of quantization levels contained in a sample by subtracting one from the sample value specified in the binary number system in the range of 0-1.

Веро тности Pk формируютс в двоичной системе счислени . Тогда количество регистров сдвига 3 (разр дность k-н чейки) будет равна log2A, где N - число отсчетов в используемой последовательности. Чтобы избежать делени на N при нахождении Р, число отсчетов N выбираетс равным целой степени 2. Дл получени удовлетворительной точности измерени энтропии достаточно вз ть Л 15000. Ближайша цела степень двух равна 16384. Тогда число регистров сдвига 3 будет равно 14.The accuracy Pk are formed in the binary number system. Then the number of shift registers 3 (the k-n cell width) will be equal to log2A, where N is the number of samples in the sequence used. To avoid dividing by N when P is found, the number of samples N is chosen equal to an integer power of 2. To obtain a satisfactory accuracy of entropy measurement, it is enough to take L 15000. The closest integer power of two is 16384. Then the number of shift registers 3 will be equal to 14.

Селекци отсчетов по ko уровн м квантовани осуществл етс на счетчике 1. Дл этого первые п ть дробных двоичных разр дов каждого отсчета, представленного в диапазоне 0-1, поступают на вход счетчика 1. Блок управлени 9 начинает вырабатывать тактовые импульсы, по каждому из которых производитс вычитание единицы из содержимого счетчика 1. Кроме того, каждый такт блока управлени 9 сдвигает вправо (в сторону младших номеров чеек) на один разр д содержимое регистров сдвига. Содержимое чеек регистров сдвига последовательно, начина с первой, передаетс на счетчик 2, а с него на вход регистров сдвига. Вычитание единицы и сдвиги продолжаютс до обнулени счетчика 1. Число тактов, выработанноеSelection of samples by ko quantization levels is carried out on counter 1. For this, the first five fractional bits of each sample, represented in the range 0-1, are fed to the input of counter 1. The control unit 9 begins to generate clock pulses, each of which The unit is subtracted from the contents of the counter 1. In addition, each clock cycle of the control unit 9 shifts to the right (towards the lower numbers of the cells) by one bit the contents of the shift registers. The contents of the shift register cells are sequentially, beginning with the first, transferred to counter 2, and from there to the input of the shift registers. The subtraction of the unit and the shifts continue until the counter is zeroed by 1. The number of ticks generated

до обнулени счетчика 1, равно количеству уровней квантовани поступившего счетчика. Действительно, пусть на вход поступил отсчет в двоичной системе счислени , равный 0,00011. В счетчик 1 запишутс п ть первыхbefore zeroing counter 1, it is equal to the number of quantization levels of the incoming counter. Indeed, let the input in the binary notation be equal to 0.00011. In counter 1 will be recorded five first

разр дов дробной части числа, т. е. 00011 (три). Тогда обнуление счетчика 1 происходит за три такта. Расположение чеек в регистрах сдвига 3 выбрано таким образом ( чейки пронумерованы по пор дку, начина от выхода ), что на счетчике 2 в этот момент записано содержимое третьей чейки.the bits of the fractional part of the number, i.e., 00011 (three). Then resetting the counter 1 takes three clock cycles. The location of the cells in the shift registers 3 is selected in this way (the cells are numbered in order, starting from the output), that the contents of the third cell are recorded on the counter 2 at this moment.

При обнулении счетчика 1 на его выходе формируетс сигнал, по которому к содержимому счетчика 2 добавл етс единица. Количестно тактов в одном цикле равно ko. Следуюи1 ,ие после обнулени счетчика 1 такты продолжают сдвигать чейки регистров сдвига, так что по последнему такту восстанавливаетс исходное состо ние.When counter 1 is zeroed, a signal is generated at its output by which one is added to the contents of counter 2. The number of cycles in one cycle is equal to ko. Next, after zeroing the counter, 1 clock cycles continue to shift the cells of the shift registers, so that the last state restores the original state.

С приходом следующего отсчета на счетчик 1 описанный выше цикл повтор етс . Очевидно , что количество циклов равно Л .With the next reference to counter 1, the cycle described above is repeated. Obviously, the number of cycles is L.

Число отсчетов подсчитываетс счетчиком числа отсчетов, по переполнению которогоThe number of samples is counted by a counter of the number of samples, the overflow of which

формирование веро тностей Pk заканчиваетс и открываютс элементы «И 4. При этом содержимое чеек-регистров сдвига поочередно из каждой чейки передаетс в блок 6 пам ти значений h.the formation of the probabilities Pk is completed and the elements of AND 4 are opened. In this case, the contents of the shift shift registers are alternately transferred from each cell to the memory block 6 of the values of h.

Двоичный код содержимого k-й чейки регистров сдвига вл етс адресом чейки блока 6.The binary code of the content of the k-th cell of the shift registers is the block 6 cell address.

Считанные таким образом из блока 6 величины поступают на сумматор, где накаплиRead in this way from block 6, the values arrive at the adder, where the pumped

ваетс сумма - Pk loga Pkй-1amount - Pk loga Pky-1

Поправка uk из блока 9 формировани поправок подаетс на сумматор и складываетс с его содержимым. Па этом измерение энтропии заканчиваетс и в сумматоре фиксируетс значение Н (х).The correction uk from the correction shaping unit 9 is fed to the adder and added to its contents. In this case, the entropy measurement ends and the value of H (x) is fixed in the adder.

Claims

Invention Formula

The entropimeter containing the first counter, shift registers, the first inputs of which are connected to the bit outputs of the first counter, respectively, the elements “And, the first

the inputs of which are connected to the outputs of the shift registers and the bit inputs of the first counter, respectively, a memory block whose inputs are connected to the outputs of the elements "AND, a control unit whose first output is connected to the second inputs of the registers

shift, the counter of the number of samples, the input of which is connected to the second output of the control unit, and the output to the second inputs of the AND elements, characterized in that, in order to simplify the entropimeter, it contains a second counter, the summing input of which is connected to the input of the entropimeter, the subtracting input - to the third output of the control unit, and the output to the input of the first counter, the adder, the first input of which is connected to the output of the memory unit, and the output to the output of the entropimeter, and the correction unit, the output of which is connected to the second input of the adder.

Hg s 7

Sh