Генератор случайного процесса Советский патент 1985 года по МПК G06F7/58 

Изобретение относится к вьгчислительной технике и предназначено для моделирования случайного процесса, заданного семейством двухмерных распределений (случайного поля). Известны устройства, предназначен ные для моделирования случайных процеосов 1, 2 и З. . Они позволяют воспроизводить случайные процессы с двухмерньгми распре делениями, но не дают возможности мо делирования-случайных полей. Наиболее близким к предлагаемому является генератор случайного процес са 4, содержащий первую группу источников шума, выходы которых соединены с входами трехнелинейных преобразователей, компаратора и группы ключей, выходы которых являются выходами генератора и соединены с входами других компараторов, выходы которых соединены с входами-блоков памяти, выходы которых соединены с управляющими входами нелйнейньтх преобразователей, выходы которых соединены с первыми входами схем сравнения, вторые входы которых подключены к выходам источников шума второй группы, а выходы схем сравнения соединены с входами элемента И, выход которого соединен.с управляющими входами ключей. Недостатком устройства является невозможность моделирования случайного поля, заданного семейством двух мерных плотностей вероятности. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей генератора за счет получения семейства двухмерных распределений, т.е. случайного поля. Для достижения доставленной цели в.известный генератор случайного процесса, содержащий первый источник шума, выход которого соединен с вх.одом компаратора, группу компараторов группу блоков памяти, группа выходов .каждого компаратора группы соединена соответственно с первой группой адресных входов соответствующего блока памяти группы, группу, схем сравнения, выходы которых соедин.ены с входами элемента И срответственно, выход которого соединен с управляю1ЦИМ входом ключа, введены два элемента задержки, блок памяти, генератор тактовых импульсов и второй источник шума, выход которого через 1 04 первый элемент задержки соединен с первь1ми входами схем сравнения группы, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих блоков памяти группы, вторая группа адресных входов каждого из которых подключена к группе выходов компаратора соответственно, выход первого источника шу;ма через второй элемент задержки соединен с информационным входом ключа, выход которого соединен с информационным входом блока памяти, вход Запись которого подключен к выходу элемента И, выход генератора тактовых импульсов соединен с входами Опрос первого и второго источников шума и с входом .Считывание блока памяти, группа информационных выходов которого соединена с входами соответствующих компараторов группы. На фиг.1 приведена блок-схема генератора; на фиг.2 - схема одного из блоков памяти группы блоков памяти; на фиг.З - схема другого блока памя- ти| на фиг.4 - схема ключа, примененного в блоке памяти (фиг.З). Генератор содержит компаратор 1, группу блоков If - 2 f5 памяти, группу Компараторов 3 3, группу схем 4, - 4fj. сравнения, первый элемент 5 задержки, первьй 6j и второй 62 источники шума, элемент 7 И, блок 8 пацяти, ключ 9, второй элемент 10 задержки, генератор И тактовых им- . пульсов. Каждый блок 2j (,2) памяти (фиг.2).содержит ячейки 12 памяти и ключи 13. Блок 8 памяти (фиг.З) содержит ячейки 14 памяти, ключи.15, группу коммутаторов 16, коммутатор 17, дешифраторы 18, 19, счетчик 20, схему сравнения 21, счетчик 22. Каждый ключ 15 (фиг.4) содержит элемент 23 И и ключевой элемент -24. Блоки 2 памяти предназначены для хранения аппроксимаций двухмерных плотностей вероятностей. Для выбора строк, соответствующих текущим значениям аргумента, служат компараторы .3. Для выбора столбца - компаратор 1. Работа генератора основана на использовании способа Неймана, который реализуется группой схем 4 сравнения и элементом 7 И. Блок 8 памяти хранит сформированные значения случайного поля.

Коммутаторы 16 предназначены для последовательного, подключения на выход коммутатора 17 выходов ячеек 14 памяти по столбцам. ,

Для определения ячейки 14, в котог 5 рую должна записываться формируемая случайная величина и для правильного подключения выходов ячеек 14 на выход блока 8 памяти, служат счетчики 20, .22 и схема 21 сравнения. Счетчик 20 О предназначен для определения номера формируемой строки, счетчик 22 - для определения номера формируемого столбца, схема сравнения 21 - для проверки, все .ли столбцы данной строки дены.

Изменение показаний второго счетчика 22 происходит при окончании формирования текущего значения случайной величины при появлении сигнала на де блока 8 памяти. Сброс его происходит по сигналу от схемы 21 сравнения по окончаник формирования строки. Этот же сигнал от схемы 21 сравнения служит для увеличения показания счет-25 чика 20. Дешифраторы 18 и 19 нужны для определения ячейки 14 памяти, в которуюзаписывается формируемая случайная величина.

Е зависимости от показания счетчи-30 ка 20 осуществляется подключение коммутаторами 16 выходов ячеек 14 памя.ти на выход коммутатора 17. Увеличение показания счетчика 20 на единицу влечет за собой один. перебр.ос . 35 коммутатора 16. В зависимости от по-, казаний счетчика 2-2 осуществляется переброс коммутатора 17.

Генератор работает следующим образом.40

Предварительно в (К+1) первых строк и. столбцов блока 8 памяти запирьгоаются значения случайного поля, сформированное каким-либо образом (это могут быть равномерно распреде- 45 ленные случайные числа). Счетчики 20 и 22 устанавливаются в начальные.сое- . тояния, соответствующие хранению в них величинам (). Это значит, что на выходах первых (К+1) коммутато- 50 ров 16 подключены выходы первых (К+1) строк соответствующих столбцов блока 8 памяти.

Пуск генератора осуществляется пуском генератора 11 .тактовых импуль-.55 сов, который запускает источники 6 и 62 шума и опрашивает блок 8 ламяти. Сигнал с выхода первого источника 6 шума поступает на вход компаратора 1, вследствие чего появляется сигнал на -м вькоде компаратора 1. Это равносильно подключению всех 1-х столбцов блоков 2 памяти и появлению на их выходах сигналов, пропорциональных заданным распределениям. Эти сигналы поступают на входы схем 4 сравнения, на другие входы которых поступает случайный сигнал с выхода второго источника 62 шума.

Схемами 4 сравнения осуществляется проверка системы неравенств

.,)2

i(x гЬ г

i-1,5-1 f ч / 2

Л

)

Ч.з- 1 2

Если хоть одно из нерав.енств этой системы не выполнено, с выхода элемента И 8 не будет вьздан сигнал, новая случайная величина остается пока несформированной. Б следунщий такт работы генератора 11 будет осуществляться проверка новой cиcтe IЫ нера.венств.

Если на этот раз выполняются все неравенства сист-емы, сигнал с выхода элемента И 7 открывает ключ 9 и случайная величина, задержанная элемен,том задержки 10, поступает на вход блока 8 памяти в качестве сформиро- ванного аргумента. Поскольку показания счетчиков 20 и 22, считанные сигналом с выхода элемента И, равны , сигналами с выходов дешифраторов 18 и 19 открывается соответствую щий ключ 15 и сформирован.ная с лучайная величина запишется в соответствующую ячейку 14 памяти. При этом состояние счетчика 22- увел1гчивается на единицу, вследствие чего к входам комЗмутатора 17 через коммутатор 16 будут подключены средние ячейки 14 памяти. В свою очередь это приводит к появлению сигналов на других выходах компараторов 3 и смене сигналов на выходах блоков 2 памяти. Далее цикл работы генератора повт.оряется.

Таким образом, может быть сформирована строка случайного поля длиной М. Когда формирование строки закончено, по сигналу схемы 21 сравнения происходит сброс счетчика 2Z на показание (К-ь1) и увеличение показания первого счетчика 20 н единицу. Начинается формирование второй строки, а затем всех последующих.

Таким образом, генератор позволяет формировать случайное поле любой размерности, заданное семейством двухмерных плотностей вероятности, что позволяет расширить класс решаемых задач по сравнению с прототипом.

предназначенным только для моделирования случайных процессов.

По сравнению с базовым объектом генератор позволяет существенно расширить класс решаемых задач, так как базовоеустройство позволяет формировать только случайную последовательность, заданную одномерным нормальным распределением.

ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА, содержащий первый источник шума-, выход которого соединен с входом компаратора;, группу компараторов, группу блоков памяти, группа выходов каждого, компаратора группы соединена соответственно с первой группой адресных входов соответствующего блока памяти группы, группу схем сравнения, выходы которых соединены с входами элемента И соответственно, выход которого соединен с управляницим входом ключа, о тли ч ающий ся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей генератора за счет получения семейства двухмерных распределений, он содержит два элемента задержки, блок памяти, генератор тактовых импульсов и второй источник шума, выход которого через первый элемент задержки соединен с nepBtiO H входами схем сравнения группы, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих блоков памяти группы, вторая группа адресных входов каждого из которых подключена к группе выходов компаратора соответственно, выход первого источника шума через второй СП элемент задержки соединен с информационным входом ключа, выход которого соединен с информационным входом блока памяти, вход Запись которого подключен к выходу элемента И, выход генератора тактовых импульсов соединен с входами Опрос первого и второго источников шума и с входом Считьшание блока памяти, группа информационных выходов, которого соединена с входами соответствующих компараторов группы.

Фиг. 2

От

Фие.