Генератор потоков случайных событий Советский патент 1983 года по МПК G06F7/58 

2. Генератор по п. 1, отличаю.мийся тем, что блок задержки содержит дешифратор, элемент ИЛИ, группу элементов Ни п (п -число элементов И в группе), соединенных последовательно элементов задержки, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих элементов И группы, выходы .которых соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока, информационным входом которого является вход первого элемента задержки, а управляющим входом блока являются входы дешифратора, выходы которого соединены с вторыми входами соответствующих элементов И группы.

1. ГЕНЕРАТОР ПОТОКОВ СЛУЧАЙНЫХ СОВЫТИЙ, содержащий датчик случайных импульсов, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу одновибратора, вход которого объединен с установочным входом первого счетчика и является входом Опрос генератора, Выход первого элемента И соединен со счетным входом первого счетчика, выходы разрядов которого соединены с соответствующими входами первого дешифратора, выходы которого соединены с соответствующими входами первого коммутатора, выходы которого соединены с соответствующими входами первого блока элементов ИЛИ, выход которого является первым выходом генератора, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей генератора путем обеспечения заданной корреляционной зависимости между двумя потоками случайных событий, он содержит второй элемент И, второй счетчик, дешифратор, второй коммутатор, второй блок элементов ИЛИ и блокзадержки, информационный вход которого подключен к выходу одновибратора, а управляющий вход блока задержки является управляющим входом генератора, выi ход датчика случайных импульсов соединен с первым входом второго эле(Л мента И, второй вход которого подключен к выходу блока задержки, выход второго элемента И соединен со счетным входом второго счетчика, установочный вход которого соединен Опрос генератора, выс в ходом ходы разрядов второго счетчика соединены с соответствующими входами О второго дешифратора, выходаа которо. го соедине.ны с соответствующими ю о входами второго коммутатора, выходы которого соединены с соответствующими входс1ми второго, блока элементов ИЛИ, выход которого является вторым о выходом генератора.

1

Изобретение-относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании систем с учетом влияния взаимосвязанных случайных внешних воздействий при построении вычислительных и моделирующиз устройств, а также при построении автоматизированных комплексов.

Известен генератор потока корреляционно зависимых событий, содержащий датчик потока случайных импульсов, линию задержки, триггер, генератор импульсов и конъюнктор l .

Недостатком этого устройства является то, что на его выходе формируется одноразрядное двоичное случайное число (1 или О), что затрудняет формирование с помощью этого устройства случайных процессовсложной структуры; кроме этого, между коэффициентом корреляции и периодом следования сигналов от генератора импульсов достаточно сложная математическая зависимость.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является генератор потоков случайных событий, содержащий датчик первичных потоков случайных импульсов, кипп-реле, схему совпадения и последовательно соединенные счетчик импульсов, дешифра-тор, коммутирующее устройство и блок схем ИЛИ; причем выход датчика первичных потоков случайных импульсов подключен к импульсному входу схемы совпадения, потенциальный вход которой соединен с выходом кипп-реле, а выход схемы совпадения подк.лючен к входу счетчика импульсов, другие входы которого связаны с входом киппреле, а выходы подключены к входам дешифратора {2 ,

Однако известное устройство не позволяет формировать потоки корреля ционно зависимых случайных событий/ в то время как при решении многочисленных, задач надежности, связи, статистической радиотехники возникает необходимость именно в потоках корреляционно зависимых случайных событий.

Целью изобретения является расширение области применения генератора потоков случайных событий путем обеспечения возможности формирования по- iJTOKOB корреляционно зависимых случайных событий.

Оля достижения указанной цели в генератор потоков случайных событий, содержащий датчик случайных импульсов, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу одновйбратора, вход которого объединен с установочным входом перво5 го счетчика и является входом Опрос генератора, выход первого элеме та И соединен со счетным входом первого счетчика, выходы разрядов ко торого соединены с соответствующими

0 входами первого дешифратора, выхода которого соединены с соответствующими входами первого коммутатора, выходы которого соединены с соответствующими входами первого блока эле5 ментов ИЛИ, выход которого является первым выходом генератора, введены второй элемент И, второй счетчик, второй д(шифратор, второй коммутатор, второй блок элементов ИЛИ и

блок задержки, информационный вход которого подключен к выходу одновибратора, а управляющий вход блока задержки является управляющим входом генератора, выход датчика случайных импульсов соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу блока задержки, выход второго элемента И соединен со счетным входом второго счетчика, установочных вход которо40 го соединен с входом Опрос генератора, выходы разрядов второго счетчика соединены с соответствующими входами второго дешифратора, выходы которого соединены с соответ45 ствующими входами второго коммутатора, выходы которого соединены с соответствующими входси ш второго блока элементов ИЛИ, выход которого является вторым выходом генератора. Кроме того, блок задержки содержит деигафратор, элемент ИЛИ, группу элементов И и И j( П-- число элементов И в группе), соединенных последовательно элементов задержки, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих элементов И группы, выходы которых соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока, информационным входом которо го является вход первого элемента з держки, а управляющим входом блока являются входы дешифратора, выходы которого соединены с вторыми входами соответствующих элементов И группы. На фиг. 1 приведена блок-схема генератора; на фиг. 2 - схема блок задержки; на фиг. 3 - временная диаграмма работы генератора. Генератор содержит датчик 1 случайных импульсов, одновибратор 2, блок 3,задержки, элементы И 4 и 5, счетчики 6 и 7, дешифраторы 8 и 9, коммутаторы 10 и 11, блоки 12 и 13 элементов ИЛИ. Датчик 1 случайных импульсов пред назначен для формирования исходного случайного импульсного потока с тре буемой интенсивностью. Одновибратор 2 предназначен для формирования прямоугольного импульсного сигнала длительностью Т при по ступлении на вход генератора импуль сов опроса. Блок 3 задержки предназначен для формирования прямоугольного импульс ного сигнала длительностью Т, идентичного исходному сигналу, формируе мому одновибратором 2, но сдвинутому относительно него на управляемый интервал времени С . Блок 3 задержки содержит (группу П элементов 14 задержки, дешифратор 15, группу из f элементов И 16 и элемент ИЛИ 17. Блок 3 задержки работает следующим образом. Код, определяющий время задержки 1}, поступает на вход третьего дешифратора 15, на одном из выходов которого в соответствии с поданным кодом появляется разрешающий сигнал. Этот сигнал открывает соответствующий элемент И из группы элементов И 16 по одному из входов. На второй вход блока 3 задержки поступает сдвигаемый сигнал с выхода одновибратора. На выходе первого элемента 14 задержки группы эле1 нтов задержки сигнал сдвигается на время о ( 0 время задержки на одном элементе), на выходе второго элемента - 2 to и т.д. Таким образом группа 14 неуправляемых элементов задержки может обеспечить задержку сигнала на время - rt , где г 2 (Я разрядность управлякнцих кодов, поступающих на вход третьего дешифратора 15), Так как в группе -элементов И 16 по первому входу открыт только один элемент, то на выходе блока 3 задержки формируется сигнал, сдвинутый на величину t , гдес, - код, определяющий величину задержки. Элементы И 4 и 5 предназначены для подключения выхода датчика 1 случайных импульсов к счетным входам соответствующих счетчиков 6 и 7 импульсов на время действия прямоугольных сигналов длительностью Т, поступающих либо непосредственно от одновибратора 2 (для счетчикА 6), либо через блок 3 задержки (для счетчика 7) . . Счетчики 6 и 7 предназначены для подсчета числа случайных импульсных сигналов, поступающих на их входы от датчика 1 случайных импульсов в течение времени действия на входах элементов И 4 и 5. прямоугольных сигналов, поступающих от одновибратора 2 непосредственно (счетчик 6),- либо через блок 3 задержки (счетчик 7). Дешифраторы 8 и 9 предназначены для получения пространственногопредставления случайных кодов,, хранящихся в счетчиках 6 и 7, т.е., для преобразования в пространственное .представление числа сигналов, поступивших от датчика 1 случайных импульсов в течение интервала времени Т. Коммутаторы 10 и 11 и блоки 12 и 13 элементов ИЛИ предназначены для преобразования пространственно распределенных случайных величин на выходе дешифраторов 8 и 9, подчиняющихся известному закону распределения, в пространственно распределенные случайные величины, подчиюняющиеся заданным функциям распределения вероятностей. Генератор потоков случайных событий работает следующим образом. Поступающий импульс опроса (ИО, фиг. 1) устанавливает в О содержимое счетчиков б и 7 и запускает одновибратор 2, на выходе которого появляется прямоугольный импульс длительностью Т. Этот сигнал открывает элемент И 4 и непосредственно через время f , задаваемое блоком 3 задержки, открывает элемент И 5. Через открытые элементы И 4 и 5 импульсы от датчика 1 случайных импульсов в течение соответствующих интервалов времени длительностью Т поступают на счетные входы счетчиков 6 и 7. , Количество сигналов, поступающих на счетный вход каждого из счетчиков 6 и 7 от датчика 1 случайных импульсов, случайно и определяется интенсивностью и вероятностными свойствами потока, формируемого датчиком 1

случайных импульсов, и длительностью интервала времени Т.

Между числом сигналов, поступающих на вход счетчика 6 в течение времени Т, и числом сигналов, поступающих на вход счетчика 7 в течение соответствующего ему интеррала времени Т, должна существовать корреляционная связь. Это следует из того, что в течение времени Т -t (фиг, 2) счетные входы обоих счетчиков 6 и 7 одновременно подключены к датчику 1 случайных импульсов, и сигналы, сформированные за.этот интервал времени датчиком 1 случайных импульсов, поступают на оба счетчика 6 и 7 и изменяют одинаково их состояние. Очевидно также, что. для t О счетчики 6 и 7 формируют за время Т одинаковые коды, а при Т эти коды (в частности, при пуассоновском потоке, формируемом датчиком 1 потоков случайных импульсов) независимы.

Случайные кеды, хранящиеся в счетчиках 6 и 7, с помощью дешифраторов 8 и 9 преобразуются в пространственно распределенные случайные величины, которые подчиняются известному закону распределения вероятностей, определяемому вероятностными свойствами потока, формируемого датчиком 1 потока случайных импульсов, С помощью коммутаторов 10 и 11 и блоков 12 и 13 элементов ИЛИ известная функция распределения вероятностей может быть преобразована в за|данный закон распределения случайных величин, С приходом следующего сигнала опроса процесс повторяется.

Предлагаемый генератор по сравнению с ЭВМ общего назначения, во-первых, требует на 2-3 порядка меныиих аппаратурных затрат для формирования потока случайных событий с требуекыми корреляционными свойствами, вовторых, позволяет формировать потоки как случайных, так и псевдослучайных событий, в-третьих, обеспечивает на 2-3 порядка более высокое быстродействие при формировании потока корреляционно зависимых случайных событий,

Кроме того, наличие идентичных каналов формирования потоков случайных событий в предлагаемом генераторе позволяет достаточно просто осуществлять агрегатирование и создавать многоканальные генераторы потоков случайных событий. Совместное же использование генератора с микропроцессором или микро - ЭВМ позволит формировать нестационарные потоки случайных событий, а при фиксирован.ных (заданных) корреляционных связях между собы- иями в потоке - изменить (регулировать) функции распределения формируемых случайных величин ,

и МП III и IIIII III

дпси

Фиг.2