RU1833896C - Устройство дл формировани пор дковых статистик - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к специализированной вычислительной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники при исследовании случайных процессов. Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей устройства за счет возможности определени  вида и параметров закона распределени  выборки случай- ных велич.ин. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известное устройство дл  формировани  пор дковых статистик, содержащее три мультиплексора, группу регистров , блок выделени  наибольшего числа , три регистра, два счетчика, три элемента И, два элемента ИЛИ и блок управлени , первый вход которого соединен с входами сброса первого счетчика и первого регистра , первыми-входами первого элемента ИЛИ и первого элемента И, тактовым входом второго регистра и выходом второго элемента ИЛИ, i-й вход которого соединен с входом сброса 1-го регистра группы (i 1,...,N, N - количество случайных величин) и i-м выходом первого мультиплексора, адресные входы которого подключены к выходам третьего регистра, вход записи которого соединен с выходом второго элемента И и первым входом третьего элемента И, выход которого  вл етс  выходом 1-й пор дковой статистики ycfponcTBa, второй вход блока управлени  подключен к выходу переполнени  второго счетчика, выходы разр дов которого соединены с адресными входами второго мультиплексора, информационный вход которого  вл етс  входом случайной величины устройства, а 1-й выход подключен к информационному входу 1-го регистра группы, выход которого соединен с i-м информационным входом третьего мультиплексора, выход которого соединен с первым информационным входом блока выделени  наибольшего числа, выход которого подключен к информационному входу первого регистра, выход которого соединен с первым входом второго элемента И и вторым информационным входом блока выделени  наибольшего числа, тактовый вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, третий вход блока управлени  подключен к второму входу второго элемента И, выходу переполнени  первого счетчика , выходы раз-р дов которого соединены с адресными входами третьего мультиплексора , первый выход блока управлени  подключен к соответствующему информационному и управл ющему входам первого мультиплексора , второй выход - к счетному входу второго счетчика, третий выход соединен с счетным входом первого счетчика и вторым входом первого элемента ИЛИ, четвертый выход подключен к тактовому входу первого регистра, а п тый подключен к тактовому входу регисторов группы и входу младшего разр да третьего регистра, вход сброса которого соединен с входами сброса регистров группы, второго счетчика и выходом первого элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом третьего элемента И и выходом второго регистра, введены четвертый и п тый мультиплексоры, блок арифметических вычислений, группа блоков сл с оо со со 00 о о

Description

нелинейного преобразовани , группа делителей , две дополнительных группы регистров , группа элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, группа элементов НЕ, группа элементов задержки и группа элементов И, причем выход второго регистра соединен с управл ющими входами четвертого и п того мультиплексоров , информационный вход п того мультиплексора соединен с выходом третьего элемента И, выход третьего регистра соединен с информационным входом блока арифметических вычислений, выход которого соединен с информационным входом четвертого мультиплексора, выходы которого соединены с входами соответствующих блоков нелинейного преобразовани  группы, выходы которых соединены с входами делимого соответствующих делителей группы,

входы делител  которых соединены с выходами п того мультиплексора, а выходы соединены с первыми входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы и через соответствующие элементы задержки группы, с первыми входами элементов И группы и с входами регистров первой дополнительной группы, выходы которых соединены с вторыми входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы, входы которых через элементы НЕ группы соединены с входами регистров второй дополнительной группы, выходы которых  вл ютс  выходами кода вида закона распределени  устройства и соединены с вторыми входами элементов И группы, выходы которых  вл ютс  выходами кода коэффициента наклона устройства, Гил.

Изобретение относитс  к специализированной вычислительной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники или исследовании случайных процессов.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства за счет возможности определени  вида и параметра закона выборки случайных величин.

В основу устройства положены следующие соображени .

Анализ случайных последовательностей на основе вариационного р да выборки случайных величин предполагает определение их веро тного распределени , т.е. как определение адекватности прин того распределени , так и оценка его параметров . Решение этой задачи основано на том, что дл  данной выборки объема N формируют вариационный р д и функци  эмпирического веро тностного распределени  в

| 4 /О

смысле Смирнова v ( т ) (1 ),

где i - пор дковый номер статистики.

В левой части выражени  (1) аргументом  вл етс  пор дкова  статистика t , a функцией - соответствующее ей значение частоты. И при проверке адекватности полученного закона распределени  априорной веро тностной модели f( т } осуществл етс  проверка того, что функци 

у ( г i ) f 1 v ( r i ) - суть пр ма  лини , где f () функци , обратна  f(-). Учитыва  последнее и в-соответствии с выражением (1), проверка адекватности законов распределени  в процессе формировани  вариационного р да г 1 , т2 ..... f N сводитс  к формированию дл  каждой j-й априорной веро тн-остной модели fjfe) последовательности величин -

( i., - k J

V м Aij п

fj (i-1,N) и построеN . - : t

0 нию функциональной зависимости yj(Aij)(Vi 1,N). Если функци  У ( U ) пр ма , то закон распределени  входной случайной последовательности соответствует j-й априорной веро тностной

5 модели fj( TJ), т.е. задава  набор типовых распределени  fj(ri), определ ем закон распределени  входной случайной последовательности . При этом проверка крутизны

функции yj(Aij ) осуществл етс  в предложенном устройстве путем определени  равенства нулю ее первой производной (первой разности в.дискретном случае дл  случайной последовательности).

Также, если функци  yj(Ajj)  вл етс  пр мой, то соответствующие параметры распределени  fj( т ) определ ютс  с помощью коэффициента наклона этой пр мой

30 A ,j

kjj

r

(i 1.N). Таким образом, решена

задача по определению адекватности прин того веро тного распределени  и оценки его параметров.

На чертеже представлена блок-схема устройства дл  формировани  пор дковых статистик.

Устройство дл  формировани  пор дковых статистик содержит второй мультиплексор 1, группу 2i-2N регистров, третий мультиплексор 3, блок 4 выделени  наибольшего числа, первый регистр 5, второй элемент И 6, третий регистр 7, третий элемент Л 8, первый мультиплексор 9, 9i.k - адресные входы первого мультиплексора 9, управл ющий вход Qk-и первого мультиплексора 9, блок 10 управлени , выходы 1СН-105 блока управлени , входы блока управлени , второй элемент ИЛИ 11, первый счетчик 12, первый элемент ИЛ И 13, второй регистр 14, первый элемент И 1.5,- второй счетчик 16, группа 17 элементов И, втора  дополнительна  группа 18 регистров , группа 19 элементов НЕ, перва  дополнительна  группа 20 регистров, группа 21 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, группа 22 элементов задержки, п тый мультиплексор 23, группа 24 делителей, блок 25 арифметических вычислений, четверты-й мультиплексор 26, группа 27 блоков нелинейного преобразовани .

Группа 17 элементов И содержит L элементов И, информационные и управл ющие входы которых выведены соответственно на первый и второй входы группы, а их выходы выведены на выход группы.

Втора  дополнительна  группа 18 регистров содержит L (М-1)-разр дных регистров переполнени  входы и выходы которых выведены соответственно на вход и выход второй дополнительной группы.

Группа 19 элементов НЕ содержит L элементов НЕ, входы и выходы которых выведены соответственно на вход и выход группы-.

Перва  дополнительна  группа 20 регистров содержит L М-разр дных регистра, входы и выходы которых выведены соответственно на вход и выход первой дополнительной группы. :

Группа 21 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ содержит L элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы и выходы которых выведены соответственно на вход и выход группы.

Группа 22 элементов задержки содержит L элементов задержки,входы и выходы которых выведены соответственно на вход и выход группы.

Труппа 24 делителей содержит L делителей , входы и .выходы -которых выведены соответственно на вход и выход группы. Каждый j-й 0 1.Ц делитель может быть представлен в виде последовательно соединенных блока нелинейного преобразовани 

(1/Y. Y - код делител ) и блока умножени  (X 1 / Y - код делимого) и реализуемых известным образом,

Блок 25 арифметических вычислений

5 может-быть представлен в виде последовательно соединенных-блока вычитани  и блока умножени , формирующих правую часть выражени  (1) и реализуемых каждый известным образом.

0 Группа 27 блоков нелинейного преобразовани  содержит L блоков нелинейного преобразовани , входы которых объединены и  вл ютс  входом группы, а выходы выведены на выход группы. Каждый J-й О

5 1,L) из блоков нелинейного преобразова1 i - 1/2

НИЯ формирует фуНКЦИЮ ff (--гтп--

)от

типового распределени  и может быть реализован с помощью ПЗУ известным обра0 зом.

Устройство дл  формировани  пор дковых статистик работает следующим образом .

5 Последовательность N случайных величин , представленных в параллельном М-раз- р дном коде, поступает на информационный М-разр дный вход второго мультиплексора l.xN 1 и в соответствии с информацией,

0 поступающей с двоичного второго счетчика 16 на входы управлени  коммутацией второго мультиплексора 1х N 1, записываетс  в соответствующие N параллельно-последовательные циклические сдвиговые (М+К)5 разр дные регистры 2i, 2z, ..., 2м.

При поступлении (N+1)-ro счетного импульса с второго выхода 102 блока 10 управлени , на (N+1)-M выходе переполнени  второго счетчика 16 формируетс  сигнал,

0 поступающий на второй вход 10о2 блока 10 управлени  и тем самым запрещаетс  дальнейшее прохождение счетных импульсов на счетный вход второго счетчика 16 и разрешаетс  прохождение тактовых импульсов с

5: п того выхода 10s блока 10 управлени . Тактовые импульсы с п того выхода 10s блока 10 управлени  поступают на входы управлени  сдвигом (М+К)-разр дных регистров 2i, 2а, ,.,, 2N и К-разр дного третьего регистра

0 7.

С регистров 2i,..., 2м информаци  в последовательном (М+1)-разр дном коде (в К младших разр дах i-ro регистра 2i посто нно записан код его пор дкового номера) по5 ступает на соответствующий вход 3i, ..., SN третьего мультиплексора Nx1 3. Выбор одного из регистров на третьем мультиплексоре Nxl 3 определ етс  кодом первого двоичного счетчика (К-разр дного) 12, поступающим на входы управлени  коммуникацией 3iv, 32YЗКУ третьего мультиплексора Nx1 3.

Сигнал переполнени  на (К+1)-м выходе переполнени  первого счетчика 12, поступа  на третий вход Юоз блока 10 управлени , запрещает дальнейшее прохождение тактовых импульсов на счетный вход первого счетчика 12 и подготавливает считывание выбранного наибольшего числа через второй элемент И 6 устройства формировани  пор дковых статистик.

Информаци  с (М+К)-разр дных регистров третьего мультиплексора Nx1 3 поступает на первый вход 4i блока 4 выделени  наибольшего числа, на второй вход 42 которого поступает (тоже в последовательном, виде) число из(М+К)-разр дного первого регистра 5. Тактовые импульсы на вход 5з управлени  сдвигом первого регистра 5 поступают с четвертого выхода 104 блока .10 управлени . Перед началом работы устройства в первом регистре 5 записан нулевой код. Выбранное наибольшее число в блоке 4 последовательным кодом записываетс  в первый регистр 5. В конце каждой процедуры сравнени  двух чисел импульсом с третьего выхода Юз блока 10, поступающим также на счетный вход первого счетчика 12 и через первый элемент ИЛИ 13 на тактовый вход 4з блока 4 выделени  наибольшего числа , последний приводитс  в исходное состо- ,е. При наличии сигнала переполнени  на выходе переполнени  первого счетчика 12, наибольшее число из первого регистра 5 через второй элемент И 6 поступает на первый вход третьего элемента И 8, перезаписываетс  в К-разр дный третий .регистр 7 (М первых разр дов тер ютс ) и в блоке 10 управлени  формируетс  импульс запрета прохождени  тактовых импульсов на счет- йый вход первого двоичного счетчика 12. Импульсы на вход 7а управлени  сдвигом К-разр дного третьего регистра 7 поступают с п того выхода 10s блока 10 управлени . По ним код номера регистра 2i, в котором записано наибольшее на данный момент число, поступает с выходов третьего регистра 7 на адресные входы 9i, 9а, ..., 9к первого мультиплексора 1xN 9 и блок 25 арифметических вычислений. На выходе последнего по полученному коду формируетс  код частости пор дковой статистики, т.е. значение выражени  (1), поступающего на информационный вход четвертого мультиплексора 26.

По окончании выбора одного из N выходов первого мультиплексора 1xN 9 на его информационный и управл ющий входы с первого выхода 10i блока 10 управлени  поступает единичный сигнал, по которому

сигнал с одного из выходов первого мультиплексора 1xN 9 поступает на вход сброса соответствующего регистра 21, обнул   его, а также на один из N входов второго элемента ИЛИ 1. Сигнал с выхода последнего поступает на первый вход 10oi блока 10 управлени , на входы 12i и 52 сброса первого счетчика 12 и первого регистра 5, через первый элемент ИЛИ 13 на тактовый вход4з

блока 4 выделени  наибольшего числа (приводит его в исходное состо ние), на вход первого элемента И 15 и тактовый вход второго регистра 14 маски. Сигнал, поступающий на вход управлени  сдвигом второго

регистра 14 маски, сдвигает код маски на один разр д и на выходе второго регистра 14 маски формируетс  Г, обеспечивающа  прохождение 1-й пор дковой статистики через третий элемент И 8 на первый выход 1-й

пор дковой статистики устройства и на информационный вход п того мультиплексора 1xL 23. Кроме того, 1 с выхода второго регистра 14 макси, поступа  на второй вход первого элемента И 15, обеспечивает формирование на его выходе сигнала сброса, поступающего на входы сброса регистров:2i и входы сброса 7з, 16i третьего регистра 7 и второго счетчика 16. Последний обнул етс , сигнал с выхода переполнени  исчезает,

тем самым, разрешаетс  вновь формирование счетных импульсов с второго выхода 102 блока 10 управлени  на счетный вход 162 второго счетчика 16, т.е. начинаетс  цикл работы устройства по формированию очереднрй статистики из новой выборки случайных величин.

Также 1 с выхода второго регистра 14 маски поступает на управл ющие входы четвертого и п того мультиплексоров 1xL 26,

23. По этому сигналус L выходных регистров п того мультиплексора 1xL 23 код i-й пор дковой статистики (код делител ) поступает на L делителей группы 24, а с L выходных регистров четвертого мультиплексора 1х 26 код частости i-й пор дковой статистики поступает на L блоков нелинейного преобразовани  группы 27. На выходе каждого J-ro 0 1,L) из блоков нелинейного преобразовани  группы 27 форми ,1 j 1/2

руютс  .коды ky fj (): (коды

делимого), поступающие на соответствующие делители группы 24. По кодам делимого и коду делител  на выходах L делителей группы 24 определ ютс  коды коэффициентов наклона A)j --- 0 1.L). которые

поступают на соответствующие L элементов

задержки группы 22 и L элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы 21.

Врем  задержки элементов задержки группы 22 выбираетс  равным времени цикла работы устройства по формированию 1-й статистики из выборки случайных величин. По истечении этого времени с выходов элементов задержки группы 22 коды коэффициентов наклона k дл  1-й статистики из выборки случайных величин поступают через соответствующие регистры первой дополнительной группы 20 на вторые входы соответствующих L элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы 21.

В L элементах исключающее ИЛИ группы 21 происходит сравнение по модулю 2 (вычитание) кодов коэффициентов наклона AJJ дл  1-й статистики из выборки случайных величин с соответствующими кодами коэффициентов наклона Я (i - i)j дл  (Ы)-й статистики из выборки случайных величин, которые получены в i-м и (Ы)-м циклах работы устройства по формированию соответствующих статистик. Подобное .вычитание кодов - суть аналог вз ти  первой разности от функции у (Aij ). Если перва  разность от функции приближенно равна нулю с некоторым допуском, то при проверке на нуль достаточно анализировать лишь число старших разр дов кода сравнени , определ емое заданным допуском.Коды с выходов L элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИтруппы 21 поступают на соответствующие элементы НЕ группы 19-, с выхода одного из которых снимаетс  единичный сигнал при равенстве нулю кода сравнени  (первой разности), т.е. того j-ro элемента НЕ, которому поставлено в соответствие: j-й априорной веро тностной модели fj( rj) соответствует закон распределени  входной случайной последовательности .

Единичный сигнал с выхода одного из j-x элементов НЕ группы 19 поступает на соответствующий регистр сдвига второй дополнительной группы 18. На этом заканчиваетс  1-й цикл работы устройства.

B(i+1)-M цикле работа устройства аналогична описанному и количество циклов в работе устройства равно количеству N случайных величин выборки, дл  которой формируютс  пор дковые статистики .и определ ютс  вид и параметры закона распределени .

По истечении N циклов работы устройства на выходе i-й пор дковой статистики формируютс  пор дковые статистики т (I -1 ,N), а на выходе j-ro (КИ)-разр дного регистра сдвига второй дополнительной группы Сформируетс  сигнал переполнени , кото0

5 да коэффициента наклона INJ

0

5

0

5

0

5

0

5

на

рый поступает на управл ющий вход соответствующего элемента И группы 17 и на выход кода вида закона распределени . Сигнал переполнени  с j-ro регистра сдвига второй дополнительной группы 18 дает информацию о том, что закон распределени  входной случайной последовательности соответствует 1-й априорной веро тнестной модели fj(ri), т.е. определен вид закона распределени . Также сигналом переполнени , поступающим на управл ющий вход j-ro элемента И группы 17, разрешаетс  поступление с его информационного входа ко- kNj

ГМ

выход кода коэффициента наклона устройства ,  вл ющегос  параметром закона распределени .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  формировани  пор дковых статистик, содержащее три мультиплексора , группу регистров, блок выделени  наибольшего числа, три регистра, два счетчика , три элемента И, два элемента ИЛИ и блок управлени , первый вход которого соединен с входами сброса первого счетчика и первого регистра, первыми входами первого элемента ИЛИ и первого элемента И, тактовым входом второго регистра и выходом второго элемента ИЛИ, 1-й вход которого соединен с входом сброса 1-го регистра группы (i 1.N. N - количество случайных величин)и i-м выходом первого мультиплексора , адресные входы которого подключены к выходам третьего регистра, вход записи которого соединен с выходом второго элемента И и первым входом третьего элемента И, выход которого  вл етс  выходом i-й пор дковой статистики устройства, второй вход блока управлени  подключен к выходу переполнени  второго счетчика, выходы разр дов которого соединены с адресными входами второго мультиплексора, информационный вход которого  вл етс  входом случайной величины устройства, а i-й выход подключен к информационному входу 1-го регистра группы,.выход которого соединен с i-м информационным входом третьего мультиплексора, выход которого соединен с первым информационным входом блока выделени  наибольшего числа, выход которого подключен к информационному входу первого регистра, выход которого соединен с первым входом второго элемента И и вторым информационным входом блока выделени  наибольшего числа, тактовый вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, третий вход блока управлени  подключен к второму входу второго элемен

   та И, выходу переполнени  первого счетчика , выходы разр дов которого соединены с адресными входами третьего мультиплексб- ра, первый выход блока управлени  подключен к-соответствующему информационному и управл ющему входам первого мультиплексора , второй выход - к счетному входу второго счетчика, третий выход соединен со счетным входом первого счетчика и вторым входом первого элемента ИЛИ, четвертый выход подключен к тактовому входу первого регистра, а п тый подключен к тактовому входу регистров группы и входу младшего разр да третьего регистра, вход сброса которого соединен с входами сброса регистров группы, второго счетчика и выходом первого элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом третьего элемента И и выходом второго регистра, отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей за счет возможности определени  вида и параметра закона выборки случайных величин, в него введены четвертый и п тый мультиплексоры , блок арифметических вычислений, группа блоков нелинейного преобразовани , группа делителей, д-ве дополнительных группы регистров, группа элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, группа элементов-НЕ и группа элементов И, причем выход.второго

   0

   5

   0

   0

   5

   регистра соединен с управл ющими входами четвертого и п того мультиплексоров, информационный вход п того мультиплексора соединен с выходом третьего элемента И, выход третьего регистра соединен с информационным входом блока арифметических вычислений, выход которого соединен с информационным входом четвертого мультиплексора, выходы которого соединены с входами соответствующих блоков нелинейного преобразовани  группы, выходы которых соединены с входами делимого соответствующих делителей группы, входы делител  которых соединены с выходами п того мультиплексора, а выходы соединены с первыми входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы и через соответствующие элементы задержки группы с первыми входами элементов И группы и с входами регистров первой дополнительной группы, выходы которых соединены с вторыми входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы, выходы которых через элементы НЕ группы соединены с входами регистров, второй дополнительной группы, выходы которых  вл ютс  выходами кода вида закона распределени  устройства и соединены с вторыми входами элементов И группы, выходы которых  вл ютс  выходами кода коэффициента наклона устройства.