SU960843A1 - Устройство дл определени энтропии - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНТРЮПИИ

1

Изобретение относитс  к вычислительной технике, к специализированным устройствам дл  определени  характеристик случайных величин и процессов.

Известно устройство дл  определени  энтропии, содержащее счетчики, регистры сдвига, элементы И, блок пам ти, сумматор , счетчики числа отсчетов, блок управлени  и блок формировани  поправок 11 .

Недостатком известного устройства  вл етс  его аппаратурна  избыточность.

Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению  вл етс  устройство дл  определени  энтропии, содержащее W блоков анализа импульсной последовательности, состо щих из элемента И, первый и второй входы которого  вл ютс  соответственно первым и вторым входами блока, выход элемента И подключен к счетному входу счетчика, управл ющий выход и вход установки в ноль которого  вл ютс  соответственно первым выходом и третьим входом блока , разр дные выходы счетчика подключены к управл юшик; входам цифрового управл емого резистора, выход которого  вл етс  вторым выходом блока, первые входы блоков анализа импульсной последовательности подключены к выходам дещифратора, четвертые входы блоков анализа импульсной последовательности объединены и соединены с первым выходом источника опорного напр жени , входы элемента ИЛИ подключены к первым выходам блоков анализа импульсной лоследовательности, вторые выходы которых объединены и соединены с инфор мационным входом блока умножени  2.

15

Недостатком устройства  вл етс  его сложность.

Цель изобретени  - упрощение устроитства .

Поставленна  цель достигаетс  тем,

20 что в устройство дл  определени  случайного процесса введены аналого-Ш1фровой преобразователь, синхронизатор, дополнительный блок анализа импульсной

.39608434

последовательности и блок вычитани ,счетчика, вход установки в ноль которого

Claims (2)

1. при этом второй выход источника опорного  вл етс  третьим вxoд( блока, а иннапр жени  подключен к первому входу блока вычитани , второй вход которого  вл етс  входом устройства, выход блока вычитани  соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразовател , управл ющий вход которого подключен к первому выходу синхрониза тора, второй выход которого подключен ко вторым входам блоков анализа импульсной последовательности и к перво входу дополнительного блока анализа им пульсной последовательности, второй вход которого соединен с третьим выходом источника опорного напр жени , первый выход дополнительного блока анализа импульсной последовательности подключен к N+1 входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом синхронизатора , первый выход которого сое динен с третьими входами блоков анализа импульсной последовательности и дополнительного блока анализа импульсной последовательности, управл ющие выходы которого подключены к соответствующим управл ющим входам блока умножени , информационный вход которого соединен с вторым выходок дополнительного , блока анализа импульсной последовательности, выходы аналого-ци(} рового преобразовател  подключены к .входам дещифратора. Кроме того, дополнительный блок ана лиза импульсной последовательности содержит цифровой управл емый делитель напр жени , счетчик, цифровой управл емый резистор, при этом счетный вход счетчика  вл етс  первым входом блока вход усгйновки в ноль счетчика  вл етс  .третьим входом блока,информационный вход цифрового делител  напр жени   вл етс  вторым входом блока, выход старшего разр да счетчика  вл етс  первым вы ходом блока, выход цифрового управл емого резистора,  вл етс  вторым выходо блока, разр дные выходы счетчика подключены к управл ющим входам цифрово го управл емого делител  напр жени  и цифрового управл емого резистора, информационный вход которого подключен выходу цифрового управл емого делител  напр жени . При этом в блок анализа импульсной последовательности дополнительно введен элемент И, первые и вторые входы которого  вл ютс  соответственно первым и вторым входом блока, выход L элемента И подключен к счетному входу формационный вход цифрового yпpaвл e oго делител  напр жени   вл етс  четвертым входом блока. На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 и 3 - соответственно структура блока анализа и шульсной последовательности и структура блока умножени . Устройство содержит блок 1 вычитани , источник 2 опорного напр жени , N блоков 3.1-3.3 анализа импульсной последовательности, дополнительный блок 3.4 импульсной последовательности, аналого-цифровой преобразователь 4, дещифратор 5, синхронизатор 6, элемент ИЛИ 7 и блок 8 умножени . В блоке 1 вычитани  первый вход  вл етс  входом устройства, второй соединен с вторым выходом источника 2 опорных напр жений, подключенного первым и третьим выходами соответственно к четвертым входам N блоков анализа импульсной последовательности 3.1-3.3 и дополнительного блока 3.4, а выход с информационным входом аналого-цифрового преобразовател  4, выходакта подключенного к входам дешифратора 5, а управл кшим входом - к первому выходу синхронизатора 6, второй и третий выходы . которого соединены соответственно с вторыми и третьими входами всех блоков анализа импульсной последовательности , первые выходы которых через элемент ИЛИ 7 соединены с входом синхронизатора 6, вторые выходы объединены и соединены с информашюнным входом блока 8 умножени , управл ющими входами подключенного к управл кшим выходам дополнительного блока анализа импульсной последовательности 3-4. Выходы дешифратора 5 соединены с первыми входами N блоков анализа импульсной последовательности 3.1-3.3. Выходной сигнал V (Ь аналогового блока 1. вычита1ш  определ етс  формулой i)(t)bx(i)-Xo, где b - регулируемый масштабный коэффициент; XQ- посто нный регулируемь1Й сигнал , ycтaнaвливae ШIй на втором выходе источника 2 опорных напр жеш:й; X(t)- входной сигнал устройства. Блок вычитани  обеспечивает посто нство диапазона входного cvirnana аналого-цифрового преобразовател  -1. На первом и третьем выходах источника 2 опорных напр жений поддерживаютс  стабильные, равные по модулю и противоположные по знаку напр жени  Е и -Е. Блок анализа импульсной последовательности 3.1-3.3 (фиг. 2) содержит элемент И 9, счетчик 1О, цифровой управл емый делитель 11 напр жени  и цифровой управл емый резистор 12. Максимальное число 1.1...1-, которое может быть зафиксировано на счетчике 10, обозначим через М . Структура бло ка 3.4 аналогична, отличие состоит лиш в том, что вход соединен непосредствен но с входом счетчика, т.е. элемент И отсутствует, причем счетчик имеет боль шую емкость, максимальное число, которое можно на нем.зафиксировать, обоз начим через У1 . Если на счетчике i -г блоке анализа установлено число j , то выходное напр жение цифрового делител  11 напр жени  равно Eg . , т.е. пропор ционально числу j , а проводимость циф рового управл емого резистора 12 равн a iEoge j при (/#0и YO при J-O, где Оч и Ort - по/южительные масштабные коэффициенты . На управл ющем выходе блока анализа возникает импульс, когда счетчик дашюго блока заполн етс  до соето ник 11...1. СиКрониэатор 6 после запуска схем генерирует юэроткий иьшульс на третьем выходе, а затем периодические импульсы на перво.м и втором поочередно. Блок 8 умножени  (фиг. 3) содержит усилитель 13 посто нного тока, цифрово упраат емый резистор 14, проводимость У которого определ етс  формулой V ос го, Где j - число, зафиксированное на счетчике блока 3.4 анализа. Устройство определ ет энтропию согласно формуле N .п н - 1Г °ес-Тгде N - число различных кодовых комбинаций на выходе аналого-цифрового преобразовател  4, т.е. число интервалов, на которые разбит диапазон возможных значений его входного сигнала; YJ - число измеренных значений сигнела (-Ь) ; Vj - число значений сигнала vlt -ИЗ их числа м , оказавшихс  принадлеж ашими i -му интервалу. . Формула (1) может быть записана в форме И--р; в которой она и реализуетс  устройством. Схема работает следук дим образом. . После запуска схемы синхронизатор коротким импульсом с выхода устана&ливает в нуль счетчики всех блоков анализа 3.1-3.4, при этом, очевидно, выходной сигнал блока 8 умножени  равен нулю. Затем импульсом с первого выхода синхронизатор запускает преобразователь 4 аналог-код. Все возможные кодовые комбинации этого преобразовател , т.е. соответствующие интервалы его входного сигнала, пронумеруем числами от 1 до N. Кодовой комбинации .N-I соответствует единственна  Н -  возбужденна  шина дешифратора 5, соединенна  с первым входом i-ro блока анализа. Следовательно , импульс с второго выхода синхронизатора 6, возникак ций спуст  врем , достаточное дл  завершени  прюобразовани  анолог-код, поступит на счётные входы двух счетчиков - счетчика того из блоков анплиза 3.1-3.3, первый вход которого соединен с возбужденной шиной дешифратора 5, и счетчика блока 3.4 анализа. Таким образом, счетчик блока 3.4 анализа фиксирует число И , а счетчики блоков 3.1-3.3 - числа . При И 0 сигнал на выходе блока 8 умножени  определ етс  4ормулой . .,а7. i а-.,У1 что с точностью до масштабного коэ(} фициента совпадает с формулой (2). Таким образом, оценка энтропии по вл етс  на выходе устройства с момента его запуска и продолжает уточн тьс  по мере увеличени  И до тех пор, пока один из счетчиков блоков 3.1-3.0 анализа не достигнет состо ни  h - п либо счетчик блока 3.4 анализа - состо ни  И и. В этом случае импульс, возникающий на первом выходе соответствующего блока анализа, поступает через элемент ИЛИ 7 на вход синхронизатора 6, прекраща  генерирование импульсов на его выходах и включа  - если это необкодимо - соответствук цую индикацию. На выходе блока 8 умножени  оказываетс  сигнал, пропорциональный оценке энтропии, определ емой формулой (1), а счетчики блоков 3.1-3.4 ана лиза фиксируют гистограмму процесса (t) , т.е. с учетом преобразовани , осзодествл емого оком вычитани  1, гистограмму процесса X(-fe) . Разр дные вьЬсоды этих счетчиков могут быть использованы дл  вывода.гистограммы, например, на визуальные индикаторы, или на цифропечатъ. Таким образом, введенные блоки поз вол ют расширить функциональные возможности устройства. Формула изобретени  1. Устройство дл  определени  энтропии , содержащее 1ч блоков анализа импульсной последовательности, первые входы которых подключены к -выходам дешифратора, а вторые входы объедиН6НЫ и соединены с первым выходом источника опорного напр жени , элемет ИЛИ, входы которого подключены к первым выходам блоков анализа импульсной последовательности, вторые Выходы которых объединены и соединены с информационным входом блока умножени , отличающеес  тем, что, с целью упрощени  усгройсгва, в него введены аналого-цифровой преобразователь , синхронизатор, дополнительны блок анализа импушэсной последовательности и .блок вычитани , при этом второй выход источника опорного напр жени подключен к второму входу блока вычитани , второй вход которого  вл етс  входом устройства, выход блока вычита ни  соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразовател , управл ющий вход которого подключен к первому выходу синхронизатора, второй выход которого подключен к третьим входам блоков анализа импульсной посл довательности и к первому входу дополнительного блока анализа импульсной по ледовательности, второй вход которого соединен с третьим выходом источника опорного напр жени , первый выход дополнительного блока анализа и пyльcнo последовательности подключен к N+1 . ВХОДУ элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом синхронизатора, третий выход которого соединен с четвертыми входагди блоков анализа импульс ной последовательности и третьим вход допалнительтшго блока анштиза импульс ной последовательнсхзти, управл ющие выходы которого подключены к соответ ствующим управл ющим входам блока умножени , информационный вход которого соединен с вторым выходом дополнительного блока анализа импульсной последовательности, выходы аналогоцифрового преобразовател  подключены к входам дешифратора. 2.Устройство по П.1, отличающеес  тем, что. блок анализа импульсной последовательности содержит цифровой управл ектый делитель напр жени , счетчик, цифровой управл емый резистор и элемент И, первый и второй входы которого  вл ютс  соответственно первым и третьим входами блока, выход элемента И подключен к счетному входу счетчика, вход установки в ноль которого  вл етс  четвертым входом блока, информационный вход цифрового управл емого делител  напр жени   вл етс  вторым входом блока, первым вь(ходом которого  вл етс  выход старшего разр да счетчика, разр дные выходь которого подключены к управл ющим входам цифрового управл емого делител  напр жени  и цифрового управл емого резистора, информационный вход которого соединен с выходом цифрового управл емого делител  напр жени ,, выход цифрового управл емого резистора  вл етс  вторым выходом блока. 3.Устройство non.l, отличаю ш ее с   тем, гго дополнительный блок анализа импульсной последовательности содержит цифровой управл емый делитель напр жени , счетчик, цифровой управл емый резистор, при этом счетный вход счетчика  вл етс  первым входом , вход установки в ноль счетчика  вл етс  третьШЛ входом блока, информационный вход гогфрового делител  напр жешта  вл етс  вторым входом блока, выход старшего разр да счетчика  вл етс  первым выходом блока, выход цифрового управл емого резистора  вл етс  вторым выходом блока, разр дные выходы счетчика подключены к управл ющим входам цифрового зттравл емого делител  напр жени  и цифрового управл емого резистора, информационный вход которого подключен к выходу цифрового управл емого делител  напр жени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 519718, кл. G06F 15/36, 1974.
2. 2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2174200/18-24, кл. GOG F 7/52, 1975.

   Фиг. i

   Фиг. I

   Фыг.З