Управляемый датчик случайных чисел Советский патент 1985 года по МПК G06F7/58 

сг:

Р

О Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при статистическом моделирова нии. По основному авт, св. № 690469 известен управляемьш датчик случайны чисел, содержащий блок ввода функции распределения, выходы которого подключены к первой группе входов блока параллельного сравнения чисел, вторая группа входов которого подключен к выходу генератора равномерно распределенных случайных чисел, а выходаг - к единичным входам блока триггеров, нулевые входы которых соедине ны с другим выходом генератора равномерно распределениях случайных чисел, а выходы - с выходами блока элементов И соответственно, выходы которого соединены с входами выходно го блока, другие входы которого подключены к выходу квантователя, групп выходов которого соединена с первой группой входов блока параллельного сравнения чисел соответственно, первый вход квантователя объединен с первым входом блока дифференцирования и подключен к первому дополнительному выходу блока ввода функции распределения, а второй вход - к выходу делителя, первый вход которого через регистр сдвига подключен к вто рому дополнительному выходу блока ввода функции распределения, а второй вход делителя соединен с первым выходом блека памяти, второй выход которого соединен с вторым входом блока дифференцирования, первый выход которого подключен к первому входу блока памяти, а второй выход - к входу блока определения максимума, выход которого соедш-ieH с вторым входом блока памяти р. Однако известный датчик не позволяет осу1цествлять модейирование при изменяющихся.характеристиках исходной функции распределения, напртшер математического ожидания. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей датчика за счет обеспечения воспроиз ведения при изменяющемся математггчес ком ожидании функции распределения. Изменение математического ожидани выражается в сдвиге абсцисс функции распределения на величину Х, закон зменения которой по времениj можно редстапить в виде Д X uf t, де ct и Ъ - некоторые постоянные. Степенная зависимость (1) описыват весьма широкий класс функций. Для достижения поставленной цели управляемый датчик случайных чисел дополнительно содержит блок возведения в степень, умножитель, элемент НЕ, переключатель и сумматор, первый вход которого соединен с вторым выходом датчика, вход временных меток которого соединен с первым входом блока возведения в степень, второй вход которого является входом первой константы датчика, вход второй константы которого подключен к первому входу умножителя, второй вход которого подключен к выходу блока возведения в степень, а выход умножителя соединен с входом переключателя, первый выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход которого является третьим выходом датчика, второй выход переключателя через элемент НЕ соединен с вторым входом сумматора. На чертеже приведена блок-схема предлагаемого датчика. Датчик Содержит блок 1 ввода функции распределения, блок 2 параллельного сравнения чисел, блок 3 дифференцирования, квантователь 4, регистр 5 сдвига, блок 6 памяти, блок 7 определения максимума, делитель 8, генератор 9 равномерно распределенных случайных чисел, триггеры Ю, элементы И 11, выходной блок 12, сумматор 13, переключатель 14, элемент НЕ 15, умножитель 16 и блок 17 возведения в степень. Датчик работает следующим образом. Непрерывные значения заданной функции распределения с блока 1 ввода поступают в блок 3 дифференцирований и квантователь 4. С блока 3 зна чения f (у) подаются в блок 6 памяти, , откуда возвращаются на второй вход блока 3, с второго выхода которого снимаются значения второй производной F () и. направляются в блок 7 определения максимума. Этот блок определяетНаибольшее значение второй производной заданной функции распределения и соответствующую ему абсциссу. По сигналу с блока 7 блок 6 памяти выдает на вход делителя 8 значение первой производной, соответствующее участку наибольшей кривизны заданной функции распределения. (1а другой вход делителя поступает умноженная на два с помощью регистра 5 сдвига величина допустимой погрешности воспроизведения заданной функции распределения. Эта величина выдается на регистр 5 сдвига с выхода блока 1 ввода. Делитель осуществляет вычисление интервала дискретизации и подает его значение в квантователь 4, которьй осуществляет дискретизацио непрерывной функции распределения с вычисленным интервалом и выдает дискретные значения заданной функции распределения на первые входы блока 2 параллельного сравнения чисел и значения аргументов узловых точек на вторые входы выходного блока 12. В. тактовые моменты времени с генератора 9 равномерно распределенных случайных чисел поступают случайные числа на вторые входы блока 2 параллельного сравнения., чисел. В результате сравнения случайного числа с числами, снимаемыми с блока .ввода, толь ко .часть выходных шин.блока возбуждена. Причем вследствие гч онотонности возрастания функции распреде.лени между возбужденной и Невозбужденной частями выходов блока 2 существует единственная граница, которая определяется .триггерами 10 и элемента- ми И 11. При этом из всех элементов открыт только ОДИН определяющий „ „ „ , участок функции распределения, в пре „ делах которого оказалось в данный момент времени случайное равномерно распределенное число. Выходы элементов И 11 возбуждают соответствующие элементы выходного блока 12, и на выходе управляемого датчика появля.ется случайное число, подчиненное звданному закону с неизменным математическим ожиданием. В качестве элементов выходного блока могут быть использованы регистры, в которых записываются значения аргументов узловых точек функции распределения. Моделируемь е случайные числа по ступают-также на вход сумматора 13 для учета изменения математического ожидания заданного закона распределения. Блок 17 возведения в етепень и умножитель 16 осуществляют оценку степени изменения математического ожидания в соответствии с формулой (1) (величины с Ь и t поступают с входа датчика). СдвигЬ х засылается на вход переКож чателя 14. Если математическое ожидание увеличивается, то сигнал, соответствующий сдвигу, с выхода переключателя подается на второй вход сумматора 13, где к моде7 лируемым случайным числам доба.вляется некоторьм сдвиг. При уменьшении математического ожидания величина сдвига должна быть отрицательной, поэтому в данной ситуации сигнал, соответствующий сдвигу, посылается с второго выхода переключателя 14 через элемент НЕ 15 (для изменения его знака) на вход сумматора t3. Таким образом, с выхода сумматора на выход датчика поступают случайные числа, соответствующие заданной функции рас-пределения с изменяющимся по некоторой зависимости математическим ожиданием. В случае дискретного представления исходной функции распределения работа управляемого датчика происходит аналогично. Отличие заключается в том, что в данной ситуации не работают блоки 3 - 8, которые осуществляют дескретизацию непрерывной функции распределения. Для увел1гаенияразрядности выходных чисел может быть использована часть младших оазрядов генератора равномерно распределенных случайных чисел. Указанный датчик может быть использован также как управляемый вероятностный И-полюсник. Изобретение позволяет, моделировать . случайныечисла при изменении матема, „ , тическогоОжидания заданной функции распределения по некоторой зависимости. Такая задача возникает, например, при моделировангрЕ случайных зна- i чений сопротивляемости (свойств) техническоте объекта по атношению к внешнему воздействию, так jcafc еопротивляемость объекта в процессе эксплуати ции снижается (имеет место старе- ние. Таким образом, устраняется погрешность статистического моделирования в сторону завьшения. Экономический эффект от использования H3o6jpeTeHHH в народном хозяйстве может быть оценен суммой предотврап нного ущерба, который может возникнуть из-за неверных выводов по ре зультатам статистического .моделирования по причине его значительных ошибок вследствие неучета изменения математического ожидания заданной функции распределения,

8бо8

дпнныж

Г

--1I - III

7Г| I 1г

ivar

fit Н

ж::

15

УПРАВЛЯЕМЫЙ ДАТЧИК СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ по авт. св. № 690469, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей датчика за счет обеспечения воспроизведения при изменяющемся математическом ожидании заданной функции распределения, он содержит блок возведения в степень, умножитель, элемент НЕ, переключатель и сумматор, первый вход которого соединен с вторым выходом датчика, вход временных меток которого соединен с первым входом блока возведения в степень, второй вход которого является входом первой константы датчика, вход второй константы которого подключен к первому входу умножителя, второй вход которого подключен к выходу блока возведения в степень, а выход умножителя соединен с входом переключателя, первый выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход которого является третьим выхо- : дом датчика, второй выход переключа(Л теля через элемент НЕ соединен с вторым входом сумматора.

f7

Ч-Jl

±217