СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ РЕГУЛЯРНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ С ЭЛЕМЕНТАМИ, СОСТАВЛЕННЫМИ ИЗ ДВОИЧНЫХ СИГНАЛОВ Российский патент 2012 года по МПК G06F7/58 G06F17/10 G06N7/08 

Текст описания приведен в факсимильном виде.

Изобретение относится к цифровой технике и может быть использовано для генерации случайных чисел и преобразования данных, обработки шумоподобных сигналов, идентификации, аутентификации и авторизации, в стохастических системах и устройствах, системах представления и отображения информации, информационно-коммуникационных и сенсорных устройствах и системах. Техническим результатом является формирование регулярных двоичных последовательностей, являющихся исходными для осуществления преобразований и получения последовательностей (бесповторных или равноповторных) с периодом не менее заданного, с предопределенными, характерными для реальных процессов гармоничными и хаотичными свойствами. Реализуемые на его основе многоразрядные устройства характеризуются устойчивым, функционально непредсказуемым поведением, исчерпывающе полным параллелизмом и простотой в реализации, малыми аппаратными и энергетическими затратами, высоким уровнем производительности. Устройство, реализующее способ, содержит генератор тактовых импульсов, блок нелинейных управляемых элементов, состоящих из логических элементов с перестраиваемой конфигурацией, D-триггеры. 2 з.п. ф-лы, 30 ил., 2 табл.

1. Способ формирования регулярных последовательностей с элементами, составленными из двоичных сигналов, включающий в себя
- итерационный процесс осуществления действий в дискретном времени , начиная с некоторого начального момента времени t₀, над двоичными, идентифицируемыми как 0 или 1, сигналами материальной природы, входящими в состав функционально связанных между собой двоичных блоков, которые формируют из двоичных разрядов, нумеруемых согласно принятым правилам по степени 2^j-1, а сами разряды в упомянутых блоках размещают в порядке, предписываемом техническим результатом; а
- упомянутые действия задают на множестве действий, с подмножеством действий, представляемых нелинейными двоичными операциями Δ и ∇ над сигналами, осуществляемых посредством соответствующих им логических элементов ▲∈{NAND, AND} и ▼∈{NOR, OR}, из множества логических элементов {NAND, AND, NOR, OR} и подмножеством действий, представляемых цифровыми устройствами - нелинейными управляемыми логическими элементами ▲/▼∈{NAND/NOR, AND/OR} и ▼/▲∈{NOR/ NAND, OR/AND}, из множества управляемых логических элементов {NAND/NOR, AND/OR, NOR/NAND, OR/AND};
- а каждому очередному n_p-разрядному элементу p_i∈P_Ω, представляемой способом, не менее чем одной, двоичной последовательности P_Ω, ставят в соответствие сигналы поступающие с разрядов j (n+ε)-разрядного двоичного образующего блока Z, а указанное приращение ε разрядности блока задают равным 0 или 1;
- и при этом состояние образующего блока Z изменяют согласно с упомянутым временем t_i хода итерационного процесса в зависимости от его предшествующих состояний, исходя из предписываемой техническим результатом зависимости очередных элементов p_i∈P_Ω последовательности P_Ω, от изменений ее предшествующих элементов;
- при этом по ходу упомянутого процесса состояние двоичных разрядов образующего блока Z изменяют исходя из формальных условий, что при замене константой или изоляции внешних по отношению к упомянутому процессу переменных сигналов изменения сигналов z_k в каждом из младших разрядов блока Z не зависят от изменений сигналов z_l в каждом из его старших разрядов что фактически означает отсутствие обратных связей между составляющими блок Z разрядами j; при этом
- упомянутый итерационный процесс включает в себя n-разрядные двоичные блоки:
- базовый блок G сигналов g_j∈G и нелинейный блок Q сигналов которые формируют в зависимости от предшествующих состояний блока Z;
- управляющий блок C сигналов которые задают в зависимости или независимо от предшествующих состояний блока Z, при этом блок C, у которого все поступающие из разрядов сигналы неидентифицируемы, считают пустым;
- а сигналы образующего блока Z формируют прямо, без смещения (τ=0) или со смещением τ=1 на один разряд, в зависимости от состояния c_j разряда j управляющего блока C и двоичных сигналов {Δz_j, ∇z_j};
- при идентифицируемом сигнале c_j сигнал z_j+τ формируют в соответствии с логическим выражением путем выбора одного из двух двоичных сигналов {Δz_j, ∇z_j}, формируемых исходя из индексируемых {Δ_j, ∇_j} по номеру разряда j блока C упомянутых операций Δ и ∇, осуществляемых посредством соответствующего нелинейного управляемого логического элемента ▲/▼ или ▼/▲ с перестраиваемой конфигурацией по сигналу c_j; так, что
- при сигнале c_j, идентифицируемом как 0, сигнал z_j+τ отождествляют z_j+τ=Δz_j с сигналом Δz_j; а
- при сигнале c_j, идентифицируемом как 1, сигнал z_j+τ отождествляют z_j+τ=∇z_j с сигналом ∇z_j;
- а в случае, когда упомянутый сигнал c_j не идентифицируется, как предписывают изначально, сигнал z_j+τ отождествляют с сигналом Δz_j или с сигналом ∇z_j, или задают постоянным или исходя из сторонних одноразрядных сигналов ;
- при этом упомянутые сигналы {Δz_j, ∇z_j} формируют {Δz_j=g_jΔ_jq_j, ∇z_j=g_j∇_jq_j} исходя из поставленных в соответствие указанному разряду j упомянутых операций {Δ_j, ∇_j} и сигналов g_j и q_j базового G и нелинейного блока Q;
- при этом сигнал z₁ в первом разряде образующего блока Z, который формируют с упомянутым смещением τ=1 на единицу, задают постоянным или исходя из z₁=z^о стороннего постоянного или переменного одноразрядного сигнала z^о.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что в составе разрядов образующего блока Z используют одинаковые упомянутые нелинейные управляемые логические элементы ▲/▼ или ▼/▲ и одинаковые нелинейные логические элементы ▲ или ▼.

3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что упомянутый сигнал z₁ в первом разряде образующего блока Z задают постоянным, и при этом поставленная в соответствие упомянутому процессу последовательность D={d_i}, состоящая из (n+ε)-разрядных элементов d_i образуемых d_i=d_i-1⊕p_i, при сигнале z₁, идентифицируемом как 1, посредством поразрядной операции ⊕ сложения по модулю 2, представляемой логическими элементами XOR, или при сигнале z₁, идентифицируемом как 0, инверсных по отношению к ним элементов посредством поразрядной операции , представляемой логическими элементами XNOR, соответственно, значения предшествующего элемента d_i-1∈D последовательности D, со значением, следующим из очередного (n+ε)-разрядного элемента p_i∈P_Ω упомянутой последовательности P_Ω, имеет максимальный период повторения T_max=2^n+ε и в пределах периода не имеет одинаковых элементов.