нейронная сеть для обнаружения ошибок в симметричной системе остаточных классов

Формула изобретения

Нейронная сеть для обнаружения ошибок в симметричной системе остаточных классов, содержащая блок нейронной сети конечного кольца формирования старшего коэффициента обобщенной позиционной системы счисления, отличающаяся тем, что в нее включен блок сдвига полярности, при этом входы контролируемого числа и константы сдвига полярности соединены с нейронами входного слоя, выходы которых соединены с входами нейронных сетей конечного кольца блока сдвига полярности, вычисляющие модель

где a_i - разряды контролируемого числа, представленного в системе остаточных классов, до сдвига полярности, С_i - константа сдвига, p_i - модуль системы остаточных классов, i=1,2, , k+r, a_ic - остаточные цифры контролируемого числа, представленного в системе остаточных классов, после сдвига полярности, выходы которого соединены с входами блока нейронной сети конечного кольца формирования старшего коэффициента обобщенной позиционной системы счисления, выход которого соединен с информационными входами ключей, блока определения ошибки, управляющие входы которых соединены с шинами есть ошибки" и нет ошибки", выходы которых являются выходами нейронных сетей для обнаружения ошибки в симметричной системе остаточных классов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для построения нейрокомпьютеров, функционирующих в симметричной системе остаточных классов (СОК).

Известно устройство для обнаружения ошибок в информации, представленной в СОК (патент № 2022471, RU 5H03 М 13/00), которое содержит блок преобразования системы остаточных классов в обобщенную позиционную систему счисления (СОК-ОПСС), блоки вычисления индекса числа, блок вычисления дополнительного кода индекса, сумматор, блок вычисления антииндекса суммы, блок сравнения, блок умножения на константу, счетчик. Недостатком устройства является сложность аппаратной реализации и низкое быстродействие.

Наиболее близким к данному изобретению является адаптивная параллельно-конвейерная нейронная сеть для коррекции ошибок (патент RU.2279131, G06N 3/04), которая содержит блок нейронной сети конечного кольца (НСКК) формирования цифр в представлении обобщенной позиционной системы счисления, блок обнаружения ошибок, блок исправления ошибок и блок реконфигурации и локализации ошибок.

Однако это устройство имеет большой объем оборудования и не может функционировать в симметричной СОК, которое оперирует как с положительными числами, так и с отрицательными, представленными в СОК.

Цель изобретения - уменьшить объем оборудования. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введен блок сдвига положительных и отрицательных областей динамического диапазона, который смещает область запрещенного полного диапазона, в котором находятся разрешенные отрицательные числа в СОК в первую половину разрешенной области рабочего диапазона, а разрешенные положительные числа СОК смещает во вторую половину разрешенной области. Предложенный сдвиг обеспечивает размещение положительных и отрицательных чисел симметричной СОК в рабочем диапазоне избыточной СОК, что позволит правильно определить наличие ошибок как в положительных, так и в отрицательных числах, представленных в СОК.

На фигуре 1 представлена схема нейронной сети для обнаружения ошибки в симметричной системе остаточных классов, которая содержит входной слой нейронов 1 с нейронами 7, 8, выходы которых соединены с блоком сдвига полярности 2, включающий НСКК 9 по модулю p_i, где i=1,2, , k+r, выходы которых соединены с блоком НСКК 19 формирования старшего коэффициента ОПСС 3, выходы которой соединены с блоком определения ошибки 4, состоящий из ключей 14 и 15, выходы которых являются выходами нейронных сетей для обнаружения ошибки в симметричной системе вычетов.

Входной слой нейронов 1 с нейронами 7 и 8 выполняет роль входного регистра, на вход которого поступают значения разрядов (остатков) контролируемого числа шины 5 и разрядов констант сдвига шины 6. С выходов нейронов входного слоя 1 данные поступают на входы НСКК 9 по модулю, где i=1,2, , k+r.

Результат модулярного суммирования разрядов контролируемого числа и разрядов констант сдвига по шинам 10, 11, 12, 13 поступает на вход нейронной сети определения старшего коэффициента ОПСС 19, состоящей из НСКК (патент RU 2256213) по модулю p_i, где i=1,2, , k+r. Значение коэффициента старшего разряда ОПСС по шине 18 поступает на информационные входы ключей 14 и 15, на управляющие входы которых поступают сигналы управления по шинам 16 и 17, соответственно, нет ошибки" и есть ошибка". Рассмотрим свойства избыточности СОК и принцип определения ошибок, возникающих в кодах СОК.

Избыточные СОК обладают свойствами, которые можно использовать для контроля ошибок и устранения отказов цифровых процессоров. Избыточная СОК имеет k - рабочих и r - контрольных оснований. Для обеспечения единственности представления каждого основания системы СОК все основания p₁, р₂, ,р_k, , р_k+n должны быть взаимно-простыми. Рабочие основания р₁, р_2, ,р_k представляют собой неизбыточные основания, а контрольные r основания p_k+1 , р_k+r избыточные. В избыточной СОК число представляется k+r остаточными цифрами ₁, ₂, , _k, _k+1, , _k+r. В симметричной СОК для кодирования отрицательных чисел используется дополнительный код, при этом

где

Остаточные цифры _l, ₂, , _k являются неизбыточными цифрами, а _k+1, , _k+r - избыточными. Полный диапазон избыточной СОК обозначен [О,R], где , охватывает полное множество состояний, представленных всеми k+r остаточными цифрами. Весь диапазон разбивается на смежные области, определяемые неизбыточными и избыточными основаниями. Область [О, Р] называется рабочим диапазоном, а область [О, R] представляет собой полный диапазон.

Для получения избыточности операнды и результаты арифметических операций, выполняемых в СОК, должны браться в таком масштабе, чтобы они всегда попадали в рабочий диапазон. Это ограничение задает дополнительный диапазон системы (область вычислений) в виде [-(Р-1)/2, (Р-1)/2] при нечетных Р и [-Р/2, Р/2] при четных Р. Заметим, что при кодировании дополнительным кодом, отрицательная часть динамического диапазона находится у верхнего предела полного диапазона. Положительные числа из дополнительного диапазона отображаются на области [О,(Р+1)/2] при нечетных Р и на области [О,Р/2] при четных Р. Отображение динамического диапазона на соответствующие области показано на фигуре 2.

Как видно из чертежа, динамический диапазон, состоящий из положительной и отрицательной частей разбивается на области, расположенные в рабочем и полном диапазоне. Это обстоятельство затрудняет обнаружение и исправление ошибок, так как ошибки обнаруживаются тем, что число попадает в недопустимую область полного диапазона. Вследствие того, что отрицательные числа появляются в верхней части недопустимой области полного диапазона, результатом операции обнаружения ошибок, реализуемых условием А>Р, будет отнесение всех отрицательных чисел к ошибочным, что не соответствует действительности в силу разнесения динамического диапазона.

Для преодоления этой трудности необходимо провести сдвиг отрицательной области путем вращения остаточного кольца в положение, указанное на фигуре 3, в результате чего динамический диапазон будет однозначно отображаться на области рабочего диапазона.

Показанное на фигуре 3 вращение называется сдвигом полярности и его можно осуществить путем прибавления перед выполнением операции обнаружения ошибок константу при нечетных Р и к каждому А [0,Р]. Необходимо отметить, что для неизбыточной СОК имеет место взаимооднозначное соответствие между целыми числами в динамическом диапазоне и состояние допустимой области рабочего диапазона.

Если C_i то сдвиг полярности в пределах СОК оказывается

простым суммированием остатков по формуле в которой _ic обозначает остаточные цифры после сдвига полярности.

Нейронная сеть для обнаружения ошибок в симметричной системе остаточных классов работает следующим образом. В первом цикле синхронизации контролируемое число в СОК и константы C_i, где i=1, 2, , k+r поступают на входы 5, 6 нейронов 7,8. Во втором цикле синхронизации с выходов нейронов 7,8 разряды контролируемого числа и констант поступают на вход НСКК p_i 9 блока сдвига 2. НСКК р_i 9 реализуют вычислительную модель в которой _ic обозначает остаточные цифры симметричной СОК после сдвига полярности.

В третьем цикле синхронизации _ic по шинам 10, 11, 12 и 13 поступают на входы нейронной сети определения старшего коэффициента ОПСС 19 блока 3.

В четвертом цикле синхронизации значения старшего разряда ОПСС _n по шине 18 поступает на информационные входы ключей 14 и 15, на управляющие входы которых поступают управляющие сигналы по шинам 16 и 17 и там, где на входы ключей поступают одновременно два сигнала формируется либо сигнал нет ошибки", либо сигнал есть ошибка".

Таким образом, определение ошибки в симметричной СОК осуществляется за четыре цикла синхронизации.