Багатоканальний пристрій для обчислення знакової функції

Реферат: Багатоканальний пристрій для обчислення знакової функції належить до обчислювальної техніки і призначений для статистичного аналізу випадкових процесів шляхом обчислення знакової функції та може бути використаний як кореляційний нейропроцесор розпізнавання гармонічних сигналів. UA 70338 U (54) БАГАТОКАНАЛЬНИЙ ПРИСТРІЙ ДЛЯ ОБЧИСЛЕННЯ ЗНАКОВОЇ ФУНКЦІЇ UA 70338 U UA 70338 U 5 10 15 20 Багатоканальний пристрій для обчислення знакової функції належить до обчислювальної техніки і призначений для статистичного аналізу випадкових процесів шляхом обчислення знакової функції та може бути використаний як кореляційний нейропроцесор розпізнавання гармонічних сигналів. Відомий аналог - багатоканальний пристрій для аналізу випадкових процесів шляхом обчислення кореляційних функцій [Авт. свідоцтво СРСР № 206908, кл. G06F15/34], який містить перетворювач "аналог-код", багатокаскадний регістр зсуву, логічні елементи і накопичувачі. Недоліком такого пристрою є складність алгоритму обчислення при статистичному аналізі випадкових процесів та низька швидкодія. Іншим відомим технічним рішенням є багатоканальний цифровий корелятор [Авт. свідоцтво СРСР № 337784, кл. G06F15/34. Бюлетень № 15. Опубліковано 05.05.1972], який містить багатокаскадний регістр зсуву, синхронізатор, перший вихід якого з'єднаний з входом перетворювача "аналог-код", другий вхід якого є входом пристрою, а вихід з'єднаний з входом першого каскаду багатокаскадного регістра зсуву, зсуваючі входи кожного каскаду якого підключені до другого виходу синхронізатора, в кожному каналі міститься накопичувач, який виконує обчислення парних добутків і їх сумування. Недоліком відомого пристрою є складність алгоритму обчислення, низька швидкодія та обмежені функціональні можливості його використання для спектрального аналізу випадкових процесів без додаткових перетворень вихідних результатів, які обумовлені тим, що результати обчислень отримуються згідно з формулою коваріаційної функції K xx ( j)  1 n  x i  x i j ; j  1, m , n i1 з асимптотикою, яка описується виразами: K xx (0)  D x  M2 x K xx ()  M2 x Dx  1 n  x i  Mx 2 n i1 Mx  25 1 n  xi . n i 1 Найбільш близьким технічним рішенням (прототипом) є багатоканальний пристрій для обчислення структурної функції [Авт. свідоцтво СРСР № 840924, кл. G06F15/36. Бюлетень № 23. Опубліковано 23.06.1981] згідно з виразом 30 35 40 C xx ( j)   1 n  x i  x i j n i1 2 , де хі - - дискретизоване і квантоване значення випадкового процесу в і-й момент часу; хі+j - відповідне значення, зсунуте на j тактів; n - число аналізованих точок, який містить багатокаскадний регістр зсуву, керуючі входи каскадів якого об'єднані і підключені до першого виходу синхронізатора, другий вихід якого з'єднаний з керуючим входом аналого-цифрового перетворювача, інформаційний вхід якого є входом пристрою, і n каналів, кожен з яких містить елемент ВИКЛЮЧНЕ АБО, перші входи цих елементів всіх каналів об'єднані і підключені до інформаційного входу першого каскаду багатокаскадного регістра зсуву, другі входи підключені до виходу відповідних каскадів. Недоліком такого пристрою є складність алгоритму обчислення, низька швидкодія та обмежені функціональні можливості його використання результатів обчислень для спектрального аналізу випадкових процесів, оскільки асимптотика структурної функції описується виразами: C xx (0)  0 45 50 C xx ()  D x і не є центрованою і нормованою. Швидкодія пристрою обумовлюється наявністю квадраторів, в яких містяться суматори, в яких виникають наскрізні переноси в залежності від їх розрядності. В основу корисної моделі поставлена задача спрощення алгоритму обчислення, підвищення швидкодії та розширення функціональних можливостей багатоканального пристрою обчислення знакової функції на основі виразу 1 UA 70338 U B xx ( j)      1 n  sign z i   sign z i j  ,     n i1     з асимптотикою, що описується виразами: B xx (0)  1 , B xx ()  0 , 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50         де sign z i  sign z i j  - відповідно поточні та зсунуті на j тактів нормовані та центровані      імпульсні коди перетворених дискретизованих і квантованих значень випадкового процесу x i. Поставлена задача вирішується тим, що багатоканальний пристрій для обчислення знакової функції містить багатокаскадний регістр зсуву, керуючі входи каскадів якого об'єднані і підключені до першого виходу синхронізатора, другий вихід якого з'єднаний з керуючим входом аналого-цифрового перетворювача, інформаційний вхід якого є входом пристрою, і n каналів, кожен з яких містить елемент ВИКЛЮЧНЕ АБО, перші входи цих елементів всіх каналів об'єднані і підключені до інформаційного входу першого каскаду багатокаскадного регістра зсуву, другі входи підключені до виходу відповідних каскадів, згідно з корисною моделлю в кожен канал додатково введено RS-тригер, R-входи всіх RS-тригерів об'єднані з входом скиду лічильника свого каналу і підключені до третього виходу синхронізатора, S-вхід RS-тригера кожного каналу підключений до виходу додатково введеного в кожен канал реверсивного лічильника свого каналу, перший вхід якого підключений до прямого виходу елемента «виключаюче АБО», одиничні виходи RS-тригерів в кожному каналі підключені до перших входів додатково введених мультиплексорів свого каналу і є першими інформаційними виходами пристрою, вхід додатково введеного квадратора підключений до виходу аналого-цифрового перетворювача, вихід підключений до входу додатково введеного імпульсного перетворювача, вихід якого підключений до другого входу першого каскаду багатокаскадного регістра зсуву, другі виходи логічних елементів «виключаюче АБО» у кожному каналі підключені до другого входу реверсивного лічильника, другий і третій вихід якого відповідно підключений до другого і третього входів мультиплексора, виходи якого є другими інформаційними виходами пристрою. Додаткове введення квадратора, імпульсного перетворювача, а в кожному каналі логічного елемента «виключаюче АБО» з прямим та інверсним виходами, реверсивного лічильника та мультиплексора, дозволяє підвищити швидкодію та розширити функціональні можливості пристрою для обчислення знакової функції. Корисна модель ілюструється кресленнями, де на фіг. 1 приведена функціональна схема запропонованого багатоканального пристрою для обчислення знакової функції, на фіг. 2 приклад перетворення та формування імпульсного потоку вихідних кодів перетворювача "аналог-код" на виході імпульсного перетворювача. Запропонований пристрій містить аналого-цифровий перетворювач - 1, багатокаскадний регістр зсуву - 2, синхронізатор - 3, квадратор - 4, імпульсний перетворювач - 5, елемент «виключаюче АБО» - 6, реверсивний лічильник - 7, RS-тригер - 8, мультиплексор - 9. Пристрій працює наступним чином. Процес обчислення значень знакової функції відбувається за m циклів вимірювання. На початку m циклів роботи пристрою в кожному каналі відбувається скидання реверсивних лічильників в нульовий стан (на схемі не показано). На початку кожного циклу вимірювання на першому виході синхронізатора 3 формується короткий імпульс, по фронту наростання якого тригери всіх каналів встановлюються в нульовий стан, а по фронту спаду - запускається перетворювач "аналог-код" 1. Одночасно з цим на другому виході синхронізатора 3 формується послідовність імпульсів, яка діє на всьому інтервалі циклу вимірювання, тактуючи зсуви в багатокаскадному регістрі зсуву 2, а також роботу елементів «виключаюче АБО» 6 (даний зв'язок на схемі не показаний). В процесі перетворення вимірювання з виходу перетворювача "аналог-код" 1 коди цифрових відліків в квадраторі 4 перетворюються в коди квадратів, а на виході імпульсного перетворювача 5 формується біт-орієнтований інформаційний потік (фіг. 2). При цьому в кожному каналі на прямих та інверсних виходах логічних елементів «виключаюче АБО» 6 формуються пачки імпульсів, які відповідають логічним значенням добутків sign-функцій згідно з таблицею: 0  0  0   1 1 1  0  2 UA 70338 U 1  0  1   1 . 0  1  1 5 Отримані інформаційні біти надходять відповідно на сумуючі та віднімаючі входи реверсивних лічильників 7, на виході яких формуються коди відповідних сум значень знакової кореляційної функції. У результаті в кінці m-циклів вимірювань стан RS-тригера 8 в кожному каналі визначає знак отриманого результату відповідного каналу: "0" - результат додатній, "1" - результат від'ємний. Стан тригера 8 підключений до входу мультиплексора 9, він комутує на вихід пристрою прямий або інверсний код накопиченої суми знакової кореляційної функції. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 30 Багатоканальний пристрій для обчислення знакової функції, що містить багатокаскадний регістр зсуву, керуючі входи каскадів якого об'єднані і підключені до першого виходу синхронізатора, другий вихід якого з'єднаний з керуючим входом аналого-цифрового перетворювача, інформаційний вхід якого є входом пристрою, і n каналів, кожен з яких містить елемент ВИКЛЮЧНЕ АБО, перші входи цих елементів всіх каналів об'єднані і підключені до інформаційного входу першого каскаду багатокаскадного регістра зсуву, другі входи підключені до виходу відповідних каскадів, який відрізняється тим, що в кожен канал додатково введено RS-тригер, R-входи всіх RS-тригерів об'єднані з входом скиду лічильника свого каналу і підключені до третього виходу синхронізатора, S-вхід RS-тригера кожного каналу підключений до виходу додатково введеного в кожен канал реверсивного лічильника свого каналу, перший вхід якого підключений до прямого виходу елемента ВИКЛЮЧНЕ АБО, одиничні виходи RSтригерів в кожному каналі підключені до перших входів додатково введених мультиплексорів свого каналу і є першими інформаційними виходами пристрою, вхід додатково введеного квадратора підключений до виходу аналого-цифрового перетворювача, вихід підключений до входу додатково введеного імпульсного перетворювача, вихід якого підключений до другого входу першого каскаду багатокаскадного регістра зсуву, другі виходи логічних елементів ВИКЛЮЧНЕ АБО у кожному каналі підключені до другого входу реверсивного лічильника, другий і третій вихід якого відповідно підключений до другого і третього входів мультиплексора, виходи якого є другими інформаційними виходами пристрою. 3 UA 70338 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4