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

СО СО

1. ГЕНЕРАТОР ОДНОМЕРНЫХ ДИСКРЕТНЫХ СЛУЧАЙНЫХ БЛУЖДАНИЙ, содержащий управляемый генератор случайных последовательностей кодов, три выхода которого соединены соответственно с тремя информационными входами блока ключей, первый информационный выход которого подключен к счетному входу счетчика тактов, первый управляющий вход блока ключей является входом «Пуск генератора, а второй управляющий вход блока ключей подключен к выходу счетчика циклов, счетный вход которого объединен с входами «Сброс счетчика тактов и реверсивного счетчика и подключен к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу счетчика тактов, выходы разрядов реверсивного счетчика соединены с входами первого и второго дешифраторов соответственно, выход первого дешифратора соединен со счетным входом первого счетчика и вторым входом элемента ИЛИ, третий вход которого объединен со счетным входом второго счетчика и подключен .к выходу второго дешифратора, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения за счет учета неодинаковых уровней положительного и отрицательного переходов блуждания, он содерi жит два генератора пачек импульсов, входы которых подключены соответственно ко вто(Л рому и третьему информационным входам блока ключей, а выходы генераторов пачек импульсов подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам ре§ версивного счетч1уса.

.1

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

Процессы, протекающие в ряде устройств, представляют собой одномерные дискретные случайные блуждания. При исследовании этих процессов широко применяется математический аппарат марковских процессов. Однако этот аппарат не всегда позволяет получить характеристики блужданий и провести их анализ ввиду сложности получаемых формул. В связи с этим важное значение имеют экспериментальные исследования. Для экспериментального исследования этих процессов используют генераторы одномерных дискретных случайных блужданий. Большую трудность представляет получение этих характеристик при неодинаковых разрешенных уровнях положительного и отрицательного переходов.

Известен датчик потоков случайных событий, содержащий вероятностный двоичный элемент, реверсивный счетчик, дешифратор, устройство задержки, элемент ИЛИ, группу элементов И и коммутатор 1. Этот датчик обеспечивает формирование дискретных случайных блужданий, но не позволяет задавать неодинаковые разрешенные уровни положительного и отрицательного переходов.

Известен также генератор дискретных одномерных случайных блужданий, содержащий реверсивный счетчик, переключатель емкости реверсивного счетчика, дешифраторы, цифроаналоговый преобразователь, умножитель тактовой частоты и коммутатор 2.

Наиболее близким к предлагаемому является генератор одномерных дискретных случайных блужданий, содержащий управляемый генератор случайных последовательностей кодов, блок ключей, блок «Пуск, реверсивный счетчик, два дешифратора, элемент ИЛИ и четыре счетчика 3 Недостаток известного генератора в невозможности моделирования и определераторов равномерно распределенных случайных чисел, выходы которых подключены соответственно к первым входам первой и второй схем сравнения, выходы которых являются соответственно вторым и третьим выходами управляемого генератора, выходы первого и второго регистров кода подключеяы соответственно ко вторым входам первой и второй схем сравнения.

ния характеристик одномерных дискретных случайных блужданий при неодинаковых разрешенных уровнях положительного и отрицательного перехода блуждающей

частицы.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей генератора путем расширения класса моделируемых процессов, а именно, обеспечения возможности моделирования и определения характеристик одномерных дискретных случайных блужданий при неодинаковых разрешенных уровнях положительного и отрицательного перехода блуждающей частицы.

Поставленная цель достигается тем, что в известный генератор одномерных дискретных случайных блужданий, содержащий управляемый генератор случайных последовательностей кодов, три выхода которого соединены сосч-ветственно с тремя информационными входами блока ключей, первый информационный выход которого подключен к счетному входу счетчика тактов, первый управляющий вход блока ключей является входом «Пуск генератора, а второй управляющий вход блока ключей подключен к выходу счетчика циклов, счетный вход которого объединен с входом «Сброо счетчика тактов и реверсивного счетчика и подключен к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу

счетчика тактов, выходы разрядов реверсивного счетчика соединены с входами первого и второго дешифраторов соответственно, выход первого дешифратора соединен со счетным входом первого счетчика и вторым входом элемента ИЛИ, третий вход которого объединен со счетным входом второго счетчика и подключен к выходу второго дешифратора, введены два генератора пачек импульсов, входы которых подключены соответственно ко второму и третьему информационным выходам блока ключей, а выходы генераторов пачек импульсов подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика.

Кроме того, управляемый генератор случайных последовательностей кодов содержит два генератора равномерно распределенных случайных чисел, два регистра кода, две схемы сравнения и генератор тактовых импульсов, выход которого является первым выходом управляемого генератора и соединен с входами «Опрос первого и второго генераторов равномерно распределенных случайных чисел, выходы которых подключены соответственно к первым входам первой и второй схем сравнения, выходы которых являются соответственно вторым и третьим выходами управляемого генератора, выходы первого и второго регистров кода подключены соответственно ко вторым входам первой и второй схем сравнения.

На фиг. 1 приведена блок-схема генератора; на фиг. 2 - схема управляемого генератора случайных последовательностей кодов.

Генератор содержит управляемый генератор 1 случайных последовательностей кодов, вход 2 «Пуск, блок 3 ключей, генераторы 4 и 5 пачки импульсов, счетчик 6 тактов, реверсивный счетчик 7, дешифратор 8 и 9, счетчики 10 и 11, элемент 12 ИЛИ, счетчик 13 циклов.

Управляемый генератор 1 случайных последовательностей кодов содержит генераторы 14 и 15 равномерно распределенных случайных чисел, схемы 16 и 17 сравнения, регистры 18 и 19 кода и генератор 20 тактовых импульсов.

Генератор работает следующим образом.

Генератор 1 случайных последовательностей кодов генерирует при последовательности импульсов регулярную последовательность тактовщх импульсов и две независимые случайные последовательности импульсы которых появляются одновременно с тактовыми. Вероятность появления импульсов случайных последовательностей могут независимо устанавливаться в пределах О-1.

После включения блока 3 ключей с помощью входа «Пуск 2 случайные последовательности импульсов с выхода генератора 1 поступают на входы генераторов пачек импульсов 4 и 5, а тактовые импульсы - на вход счетчика тактов 6. Генераторы пачек импульсов при поступлении на их входы каждого импульса формируют на выходе в пределах тактового интервала пачку импульсов. Каждый генератор позволяет устанавливать требуемое число импульсов в пачке. Количество импульсов в пачке выбирается в соответствии с величиной разрешенного уровня перехода.

Пачки импульсов с выходов формирователей 4 и 5 поступают на вход вычитания

и суммирования реверсивного счетчика 7 соответственно. Содержимое реверсивного счетчика сравнивается с порогами, играющими роль поглощающих экранов, которые задаются дешифраторами 8 и 9. Появление импульса на выходе дешифратора равносильно достижению блуждающей частицей соответствующего поглощающего экрана. Факт поглощения регистрируется счетчиками 10 и П. Длительность одного цикла эксперимента задается емкостью е етчика тактов 6. Очередной цикл эксперимента заканчивается, если происходит поглощение частицы на одном из экранов или после заполнения счетчика тактов. При этом импульс с выхода одного из дешифраторов или с выхода счетчика тактов через элемент ИЛИ поступает на вход счетчика циклов и сбросные входы реверсивного счетчика и счетчика тактов для приведения их в исходное состояние. Число циклов эксперимента задается емкостью счетчика циклов. При его переполнении закрывается клюл 3. Вероятность поглощения частицы определяется как частное от деления суммы показаний счетчиков поглощений на емкость счетчика циклов.

Управляемый генератор 1 случайных последовательностей кодов работает следующим образом.

В каждом такте работы генератор 20 вырабатывает тактовый импульс, который поступает на выход и одновременно опрашивает генераторы случайных чисел 14 и 15. На выходах этих генераторов формируются случайные равномерно распределенные двоичные числа, которые поступают на первые входы схем сравнения 16 и 17 соответственно. На вторые входы этих схем сравнения постоянно подаются двоичные коды управляющих параметров, равные значению заданных вероятностей появления импульсов случайных импульсных последовательностей Р, и Р соответственно. Схемы сравнения производят сравнение случайных чисел со значениями соответствующих управляющих параметров. При выполнении условия на выходе соответствующей схемы сравнения формируется код 1 (импульс случайной импульсной последовательности), при выполнении условия формируется код О (импульс отсутствует).

Вероятности появления импульсов на выходах схем сравнения в каждом такте работы соответственно равны Р Z( и Р., Z Значение этих вероятностей задается перед началом работы путем введения соответствующих управляющих параметров Z и Za в регистры 18 и 19. Распределение числа импульсов случайных импульсных последовательностей за некоторое число тактов работы подчиняется биноминальному закону, параметры которого определяются вероятностями Р, и Р2.

Предлагаемый . генератор одномерных дискретных случайных блужданий позволяет определить вероятность поглощения блуждающей частицы при любых разрешенных уровнях переходов с наперед заданной точностью. Необходимые значения разреП

упспк

.X/

1д

18

20

Xf

17

19

J

L..

шенных уровней переходов задаются 1нслом импульсов в выходных пачках формирователей. Необходимая точность определения вероятности поглощения обеспечивается соответствующим выбором емкости счетчика циклов.

/7Ocj7effoBa/T7ejfb ocrr7 f

C/f nt//7bCOO

/7осу7€ оВаггге 7ь //г7с гггь /77afirrro8b/ f. (соВ

.

Cj7t/vofuf/a /тос еВ оваггге ь ость

(JMnt./J7bCoB

e-z.

cpus.Z