Генератор одномерных дискретных случайных блужданий Советский патент 1983 года по МПК G06F7/58 

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение при моделировании случайных процессов.

Процессы, протекающие в ряде устройств, представляют собой одномерfttue дискретные случайные блуждения. При исследовании этих процессов широ(СО используется математический аппарат марковских процессов. Однако этот аппарат не всегда позволяет по-лучить характеристики блужданий и провести их анализ/ ввиду сложности получаемых формул. Особенно сложно получить характеристики блужданий при наложении на процесс различного рода ограничений в виде поглощающих,упругих, жестких и др. типов экранов. В связи с этим важное значение имеют экспериментальные.исследования.

Для экспериментального исследования этих процессов используют генераторы одномерных дискретных случайных- блужданий..

Известен датчик потоков случайных событий, содержащий двоичный элемент, реверсивный счетчик , дешифратор, устройство задержки, элемент ИЛИ,груп-:пу элементов И и коммутатор р1,

Датчик обеспечивает формирование дискретных случайных блужданий, но не решает задачу формирования потоков случайных событий.

Известен также генератор дискретных одномерных случайных блужданий, содержащий реверсивный счетчик, переключатель емкости реверсивного счетчика, дешифраторы, цифро-аналоговый

10 преобразователь, умножитель так-овой частоты и коммутатор 2 . .

Однако этот генератор не позволяет определять поглощения блуждающей час-, тицы поглощающим экраном.

15

Наиболее близким к изобретению является генератор одномерных дискре-. тных случайных блужданий, содержащий управляемый генератор случайных последовательностей кодов, блок ключей,

20 блок Пуск, реверсивный счетчик, два дещифратора, элементы ИЛИ и четыре счетчика, З .

Недостаток известного генератора .-.

25 невозможность экспериментального определения вероятности поглощения блуждающей частицы при наличии, наряду с поглощающим, и упругого жесткого экрана, что снижает точность воспро30изведения реального процесса.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей генератора за счет учета эффекта упругого жесткого экрана и за счет определения статистических характеристик процесса и, в частности,за счет определения . вероятности достижения блуждающей часГтицей поглощающего экрана в течение заданного времени, при наличии, наря,ду с поглощающим, и упругого жесткого экрана.

Эта цель достигается тем, что в генератор одномерных дискретных слу::. чайных блужданий, содержащий управляемый генератор случайных последова-; тельностей кодов, три выхода которого соединены соответственно с тремя информационными входами блока ключей, первый управляющий вход которого является входом Пуск генератора, а второй управляющий вход управляемого генератора случайных последовательностей кодов соединен соответственно .с выходами счетчика циклов, счетный вход которого объединен с входами Сброс реверсивного счетчика и счетчика тактов и подключен к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом счетчика тактов,. счетный вход которого подключен к первому выходу блока ключей,.второй выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, разрядные выходы последнего соединены с входами первого и второго дешифраторов соответственно, выход- первого дешифратора подключен к входу первого счетчика и второму входу элемента ИЛИ, третий вход которого объединен с входом второго счетчика, введены ключ и переключатель, вход которого соединен с выходом второго дешифратора , первый выход переключателя подключен к входу второго счетчика, второй выход переключателя подключен к управляющему входу ключа, информаци- онный вход которого подключен к третьему выходу блока ключей, а выход ключа соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика.

Начертеже приведена блок-схема генератора.

Генератор содержит генератор 1 случайных последовательностей кодов, блок 2 ключей, блок 3 Пуск., ключ 4, реверсивный счетчик 5, счетчик 6 тактов, дешифраторы 7 и 8, пе-реключатель 9, счетчики 10 и 11,элемент ИЛИ 12, счетчик 13 циклов. Группа выходов генератора 1 соединена с информационными входами блока 2 клю- чей, первый управляющий вход которого подключен к выходу блока 3Пуск , выходы - к информационному входу клю ча 4, суммирующему входу реверсивного счетчика 5 и счетному входу счетчи- ; ка. 6 тактов, выход ключа 4 подключен

вычитающему входу реверсивного счетика 5, выход которого через дешифраор 7 соединен с входами счетчика 10 элемента ИЛИ 12, а через дешифратор 8 - с входом переключателя 9, второй выход которого подключен к управляющему входу ключа 4, а первый к входам счетчика 11 и элемента ИЛИ 12, третий вход последнего подключен к выходу счетчика 6 тактов, вход Сброс которого объединен со входом Сброс реверсивного счетчика 5 и счетным входом счетчика 13 циклов и подключен к выходу элемента ИЛИ 12, выход счетчика 13 циклов соединен с вторым управляющим входом блока ключей.

Генератор имеет два режима работы, определяемые состоянием переключателя 9. В первом режиме, когд,а вход переключателя 9 подключен к его первому выходу, дешифраторами 7 и 8 задаются поглощающие экраны. При этом работа генератора аналогична работе известного генератора одномерных дискретных случайных блужданий.

Генератор работает следукщим образом.

Генератор случайных последовательностей кодов генерирует три последовательности импульсов: регулярную последовательность тактовых импульсов и две независимые случайные последовательности, импульсы которых появляются одновременно с тактовыми.Вероятности появления импульсов случайных последовательностей могут независимо устанавливаться в пределах от О до 1. После включения блока 2 ключей с помощью блока 3 Пуск случайная последовательность импульсов с первого выхода генератора 1 поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 5, со второго выхода через открытый ключ 4 - на вычитающий вход реверси ного счетчика 5,а тактовые импульсьГ). с третьего выхода - на вход счетчика б тактов. Содержимое реверсивнрго счетчика 5 сравнивается с порогами, играющими роль поглощающих экранов, которые задаются дешифраторами 7 и 8. Появление сигнала на выходе дешифратора равносильно достижению блуждающей частицей соответствующего поглощающего экрана. Факт поглощения регистрируется счетчиками 10 и 11. Длительность одного цикла эксперимента задается емкостью счетчика б тактов.. Очере.дной цикл эксперимента заканчивается, если произошло поглощение частицы на одном из экранов или после заполнения счетчика тактов. При этом сигнал с выхода одного и дешифраторов или счетчика тактов через элемент ИЛИ 12 поступает на вход счетчика 13 циклов и на с.бросовые входы реверсив ного счетчика и счётчика тактов; для приведения их в исходное состояние.

После обработки числа циклов, згщанного емкостьюсчетчика циклов, сигнал с его выхода поступает на второй управляющий вход блока 2 ключей и прекращает поступление илтульсных последовательностей на вход реверсивного счетчика и счетчик-а тактов.

Во втором режиме, когда вход переключателя 9 подключен к его второму выходу,дешифратором 7 задается погло-;,. . тающий экран,а дешифратором 8 совмест- Ю но с клю«1ом 4 - упругий жесткий экран.

Работа генератора в этом режиме . отличается тем, что сигнал с выхода дешифратора 8 управляет состоянием . ключа 4. При достижении блуждающей 15 частицей экрана, заданного дешифрато. ром 8, на его выходе появляется сигнал, который через переключатель 9 поступает на управляющий вход ключа и закрывает его. в следующем такте работы 20 генератора на реверсивный счетчик может поступить импульс только по суммирунлцему входу и содержимое счетчика может остаться неизменным или изменится на плюс единицу, последнее приве- 25 дет к открыванию ключа 4. Таким образом, осуществляется задание упругог;.о жесткого экрана. Очередной цикл эксперимента заканчивается при достижении блуждающей частицей поглощающего эк- п рана, заданного дешифратором 7, либо после отработки згщанного числа тактов.

Вероятность поглощения блуждающей частицы поглощающим экраном определя- ется как частное от деления показаний т соответствующего счетчика поглощений на емкость счетчика циклов.

Генератор одномерных дискретных случайных блужданий позволяет определить вероятность поглощения блуждаю - 40 щей частицы с наперед заданной точностью. Необходимая точность обеспечивается соответствующим выбором емУКОСТИ счетчика циклов.

Формула изобретения 45 Генератор одномерных дискретных случайных блужданий, содержащий управляемый генератор случайных последовательностей кодов, три выхода которого соединены соответственно с тремя информационными входами блока ключей, первый управ;ляющий вход которого является входом Пуск генера.тора, а второй управлянвдий вход упра вляемого генератора случайных после-v. .довательностей кодов соединен соот- / ветственно с выходами счетчика циклов счетный вход которого объединен с входами Сброс реверсивного счетчика и счетчика тактов и подключен к выходу элемента ИЛИ, первый вход ко- торого соединен с выходом счетчика тактов, счетный вход последнего подключен к первому выходу блока ключей, второй выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчи ка, разрядные выходы последнего сое- единены с входами первого и второго дешифраторов соответственно, выход I первого дешифратора подключен к входу первого счетчика и второму входу элемен|та ИЛИ,третий вход которого объединен ;С входом второго счетчика, о т л и :ч а ю щ и и с я тем,, что, с целью ,расширения функцио|1альных возможностей генератора за счет учета эффекта упругого жесткого экрана, он содержит ключ и переключатель, вход которого соединен с выходом второго дешифратора, первый выход переключателя подключен к входу второго счетчика, второй, :выход переключателя подключен к yri- . .равляющему входу ключа, информационный вход которого подключен к третьему выходу блока ключей, а выход ключа соединен с вычитающим входом ре версивного счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 538383,. кл. iG06F 7/58, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР №430488, кл. Q06f 7/58, 1974,

3.Авторское свидетельство СССР 809130, Ю1. Q06f 7/58, 1980.