Датчик равномерно распределенных случайных чисел Советский патент 1983 года по МПК G06F7/58 

2. Датчик по П.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что преобразователь код-число импульсов содержит счетчик, элемент ИЛИ, элемент И и генератор импульсой, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого является информационным выходом преобразователя и соединен с вычитающим входом счетчика, вход

Запись которого является управляющим входом преобразователя, информационным входом которого является установочный вход счетчика, выходы разрядов которого соединены с.входами элемента ИЛИ соответственно, выход которого является выходом преобразователя и соединен с вторым входом элемента И.

1. ДАТЧИК РАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННЫХ CJiy4AHHUX ЧИСЕЛ, содержа щий первичный источник равномерно распределенных случайных чисел, счет чик, первый регистр памяти, выход которого является выходом датчика, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей датчика путем обеспечения возможности изменения диапазона формируемых чисел, он содержит два регистра кода, две схемы сравнения, преобразователь код-число импульсов, второй регистр памяти и генератор импульсов, выход которого соединен с управляющим входом второго регистра памяти, выход которого соединен с перилм входом первой схемы сравнения, выход которой соединен с управляющим входом преобразователя код-число импульсов, информационный выход которого соединен с сук 1ирую1аим входом счетчика, информационный выход которого соединен с первым входом второй схемл сравнения и с информационным входом первого регистра памяти, выход первичного источника равномерно распределенных случайных чисел воединен с информационным входом второго регистра памяти, с вторим входом первой схемл срав (П нения и с информационным входом преобразователя код-число импульсов, выход которого соединен с управляющим входом первого регистра памяти, выход первого регистра кода соединен с вторым входом второй cxeNfcj сравнения выход которой соединен с входом 3лпись счетчика, установочный вход которого подключен к выходу второго СП регистра кода. 00 эо

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к цифровым датчикам случайных чисел; и может быть использовано для испытания аппаратуры в качестве источника входного сигнала. Известен датчикслучайных чисел который вырабатывает многоразрядные случайные числа с равномерным распределением в интервале от О до (п - разрядность датчика) ij Недостаток этого устройства заключается в том, что оно принципи ально не позволяет получать случайные числа, равномерно распределенные в интервале от А до В (А и В любые целые числа). В то же время при испытаниях различной аппаратуры дискретного действия, на ее входы необходимо подавать случайные чихала, лежащие в пределах входного диапазона испытываемой аппаратуры, кот.орый в общем случае расположен между границами А и В. Наиболее близким к изобретению является датчик случайных чисел, равномерно распределенных в интервале от О, до А (А - любое целое чи ло) , содержаи№1й источник случайных чисел, блок-схему запрета, дешифра тор, счетчик, блок логических схем ИЛИ 2 . Однако на выход этого датчика могут поступать числа больше, чем А. Поскольку при открытой схеме запрета (когда R; и А) к блоку схем ИЛ подключены одновременно и выходы счетчика, то на выход поступает не генерируемое число R, а числорезультат логической операции R ИЛИ В (в - содержимое счетчика). В результате получается случайное число, которое в отдельных случаях превышает значение А. Наримар, если ,о , ,о , , то R;-) В 1000, 01102 1110, 10,0 . Закон распределения выходных чисел известного датчика не является равномерным. Поскольку со счетчика чис ла поступают в естественном порядке то при значительной разности (2 -1)-А с большой вероятностью на выходе числа будут иметь естественный порядок (т.е. К, К+1, К+2, ;..). Цель изобретения - расширение функциональных возможностей датчика путем обеспечения возможности изменения диапазона формируемых чисел. Для достижения поставленной цели в датчик равномерно распределенных случайных чисел, содержащий первичный источник равномерно распределенных случайных чисел, счетчик, первый регистр памяти, выход которого является выходом датчика, введены два регистра кода, две схемы сравнения, преобразователь код-число импульсов, второй регистр памяти и генератор импульсов, выход которого соединен с управляющим входом второго регистра памяти, выход которого соединен с первым входом первой схемы сравнения, выход -которой соединен с управляющим входом преобразователя код-число импульсов, информационный выход которого соединен с суммирующим входом счетчика, информационный выход которого соединен с первым входом второй схемы сравнения и с информационным входом первого регистра памяти, выход первичного источника равномерно распределенных случайных чисел соединен с информационным входом второго регистра памяти , с вторым входом первой схемы сравнения и с информационным входом преобразователя код-число импульсов, выход. которого соединен с управляю11№1м входом первого регистра паглятТ ,вы-ход первого регистра кода соединен с вторым входом второй схемы сравнения, выход которой соединен с входом Запись счетчика, установочный вход которого подключен к выходу второго регистра кода. Преобразователь код-число импульсов содержит счетчик, элемент ИЛИ, элемент И и генератор импульсов, выход ко хорого соединен с первым входом элемента И, выход которого является информационным выходом пре образователя и соединен с вычитающим входом счетчика, вход Запись которого является управляющим входо преобразователя, информационным входом которого является установочный вход счетчика, выходы разрядов которого соединены с входами элемен тов ИЛИ соответственно, выход которого является выходом преобразовате ля и соединен с вторым входом элеме та И. . На чертеже показана блок-схема предлагаемого датчика. Датчик содержит первичный источник 1 равномерно распределенных случайных чисел, преобразователь 2 код-число импульсов, блок 3 определения смены кода, преобразователь 4 числа импульсов в код, регистр 5 па мяти и выход 6. Преобразователь 2 код-число импульсов содержит генера тор 7 импульсов, элемент И 8, счетчик 9, элемент ИЛИ 10. Блок 3 определения смены кода содержит регистр 11 памяти, схему 12 сравнения и ген ратор 13 импульсов. Преобразователь 4 числа импульсов в код содержит счетчик 14, схему 15 сравнения, регистры 16 и 17 кода. Датчик случайных чисел работает следующим образом. Датчик предназначен для выработ ки случайных чисел, равномерно распределенных в интервале от А до В. и В - любые целые числа, которые задаются с наборного поля. Источник 1 генерирует случайное число в интер вале от О до . Блок 3 определяе когда число на выходе источника 1 изменяется. После получения разрешения от блока 3 определения смены к да случайное число преобразуется преобразователем 2 в соответствующе число импульсов, поступающих на пре образователь 4 числа импульсов в код (Преобразователь 4 преобразует это число в код, лежащий в диапазоне от А до В. По окончании преобразования полученный код записывается в регистр 5. Блок 3 определения смены кода работает следующим образом. С генератора 13 импульсы непрерывно поступают на управляющих вход регистра 11 и записывают в него код с выходов источника 1. Этот же код поступает на первые входы схемы 12 сравнения, на вторые входы которой поступает код с выходов регистра 11 На выходе схемы сравнения при равенстве - кодов ,на входах :имеем нулевой потенциал. Когда на выходе источника 1 появится код нового числа, то он сразу поступит на первые входы схемы 12 сравнения. На вторые входы этот код поступит с задержкой (после очередного импульса генератора 13). Так как некоторое время на входах схемы сравнения присутствуют разные коды, то на выходе появится 1, которая поступает на вход преобразователя 2 кода в число импульсов. Преобразователь 2 работает слеiдующим образом, В исходном состоянии на выходах счетчика 9 имеется код00 ... О, в результате чего имеется логический нуль на выходе элемента ИЛИ 10. Эт.от нуль запрещает проходить импульсам с генератора 7 на выход элемента И . Управляю1ций импульс с блока 3 определения смены кода своим задним фронтом записывает код в счетчик 9. На выходе cxeNH ИЛИ 10 появится 1, которая откроет элемент И В.- В результате на выход преобразователя и на вычитаюо1Ий вход счётчика 9 будут поступать импульсм. Когда содержимое счетчика станет равным нулю (как в исходном состоянии), элемент И 8 будет опять закрыт. Таким образом, на выход преобразователя поступят импульсы, число которых соответствует коду, записанному в счетчик 9. Преобразователь 4 числа импульсов в код работает следующим образом. В исходном состоянии в счетчике Г4 находится число между А и В. Импульсы с выхода преобразователя 2 увеличивают состояние счетчика до тех пор, пока в нем не окажется число В, которое поступает на входы схемы 15 сравнения с выходов регистра 16. При появлении на выходах сЧетчика 14 числа В схема 15 срав 1ения переносит в него число А с выходов регистра 17, в котором оно хранится. Таким образом, счетчик 14 меняет свое 5со стояние от А до В и вновь, возвращается в А при каждом срабатывании 15 сравнения. Других состояний счетчик 14 не может, поэтому его ВЫХОДНОЙ код после подачи любого числа импульсов на его вход лежит в пределах от А до В. Таким образом, предлагаемый датчик, в отличие от известных, позволяет получить случайные числа, равномерно распределенные в пределах заранее заданного диапазона от А до В (А и В - любые целые числа, меньше п - разрядность источника входного сигнала).. Предлагаемый датчик может быть применен при испытаниях аппаратуры, на вход которой поступают числа в диапазоне, на который данная аппаратура расчитана. Отсутствие в вырабатываемых датчиком числах чисел, лежащих за пределами входного диапазона испытуемой аппаратуры, позволяет сократить время испытания путем исключения затрат времени на подачу нерабочих воздействий и изучения реакции испытуемой аппаратуры на них. Следовательно, предлаraef«jrt датчик случайных чисел по сравнению с известным позволяет сокртить время испытаний различной аппаратуры с цифровым входом, а с использованием на выходе датчика цифроаналогового преобразователя и с аналоговым входом. В качестве базового объекта взят датчик случайных чисел, распределенных в инт вале от О до , построенный на сдвиговых регистрах. Для иммитации сигналов датчиков температуры и давления воды нужет датчик случайных чисел с выходным диапазоном от 300 до 1000. Применяя датчик с диапазоном чисел от О до 1023, на испытание аппаратуры затрачено время Т. За это время на вход аппаратуры подаются, кроме рабочих, числа от О до 300 и от 1001 до 1023, па которые испытуема аппаратура не реагирует. Время на подачу этих нерабочих воздействий затрачено зря и составит величину Т, т.е. предлагаемое устройство позволяет увеличить производительность труда путем сокращения времени испытаний. л (300-0) + (1023-1001) ,304. Следовательно, время испытаний сокращается на 30%. Поскольку стоимость .испытаний аппаратуры составляет 6 тыс. руб. в месяц, то ожидаемый экономический эффект от использования изобретения на единицу продукции составит 1800 руб. в месяц. Ориентировочная потребность народного хозяйства в изобретении 1000 шт. в год. Годовой экономический эффект от максимального, использования датчика случайных чисел 21 млн. 600 тыс. руб.