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

Изобретение относится к вьгаислит.ельной технике и предназначено для формирования случайного процесса,заданного семейством трехмерных распределений (случайного поля).

Известны устройства, предназначенные для моделирования случайных процессов fl - 3J .

Они позволяют воспроизводить случа йные процессы с двухмерными распределениями, но не возможности моделирования случайных полей.

Наиболее близким к предлагаемому является генератор случайного процесса 4, содержащий первую группу источников шума, выходы которых соединены с входами тре:Х нелинейных преобразователей, компаратора и группы ключейj выходы которых являются выходами генератора и соединены с входами других компараторов, выходы которых соединены с управляющими входами нелинейных 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 управлякицими входами ключей.

Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности, так как он предназначен для формирования случа;йных процессов только по двухмерному семейству распределеНИИ.

Цель изобретения - расширение функ1(ионапьных возможностей за счет формирования случайного процесса, заданного семейством трехмерных распределений (случайного поля). ,

Для достижения поставленной цели в известньй генератор случайного процесса, содержащий первый источник шума, выход к: &торог,о соединен с входом компаратора, группу блоков памяти первую групг компараторов, группу схем сравнения, выходы которых соединены с собтветс-твуклцими входами элемента И, выход которого, соединен с управлякнцим входом ключа, группа выходов каждого компаратора первой группы соединена соответственно с первой группой адресных входов соответствующего блока памяти группь, введены вторая группа компараторов, два элемента задержки, блок памяти, генератор тактовых,импульсов и второй

источник шума, выход которого через первый элемент задержки соединен с первыми входами схем сравнения группы, вторые входы которых подключены к выходам соответствуклцих блоков памяти группы, выходы каждого компаратора второй группы соединены соответст-i вённо с второй группой адресных входов соответствующего блока памяти группы, третья группа адресных входов каящого из которых соединена с группо выходов компаратора соответственно, выход генератора тактовых импульсов соединен с входами Опрос первого и второго источников шума и с входом Считьшание блока памяти, первая группа информационных выходов которого соединена с выходами соответствующи компараторов первой группы, выход элемента И соединен с входом Запись блока памяти, вторая группа информационных выходов которого соединена с входами соответствующих компараторов второй группы, выход первого источника шума через второй элемент задержки соединен с информационным входом ключа, выход которого соединен с информационным входом блока памяти.

На фиг.1 приведена блок-схема генератора; на фиг.2 - схема одного блока памяти из, группы блоков памяти; на фиг.З - то же, другого блока памяти, на фиг.4 - схема ключа, примененного в блоке памяти.

Генератор содержит компаратор 1, группу 2 блоков 3j-3(g памяти и компараторов 4,-4| и5,-5|, группу схем ((f сравнения, элемент И 7, блок 8

памяти, ключ 9, источники 10, и 10 шума, элементы 11 и 12 задержки и генератор 13 тактовых импульсов

Каждый блок 3 памяти (фиг.2) содержит ячейки 14 памяти и ключи 15 и 16. , . . ;

Блок 8 памяти содержит схему 17 сравнения, счетчики 18 и 19, деви раторы 20 и 21, ключи 22, ячейки 23 памяти, компараторы 24 и коммутатор 2.

Ключи 22 содержат элемент 26 И, ключевой элемент 27.

Генератор предназначен для формирования случайного поля, заданного семейством трехмерных пябтносте вероятностей. Каждый блок 3 памяти предназначен для хранения одной ТРех мерной плотности вер.оятностей.

Принцип работы генератора основан на использовании способа Неймана, что реализуется при помощи группы схем 6 сравнения и элемента И. Источники 10 шума предназначены для задания равномерно распределенных случайных сигналов. Блок 8 памяти предназначен для хранения сформированных значений случайного поля. При формировании каждого текущего значения случайной величины одно временно учитьгоают с я значения параметров, отстоящих от него на К стро и К столбцов. Счетчик 18 и дешифратор 20 служат для задания номера столбца, в который должно записываться формируемое значение. Схема .18 сравнения необходима для проверки, полностью ли заполнена формируе мая строка, номер которой задается счетчиком 19 и дешифратором 21. Вьз- бор нужной ячейки в строке и столбце осуществляется при совпадении сигналов,от дешифраторов 20 и 21 на входах элемента 26 И ключа 22. Генератор работает следукяцим образом. Предварительно в К первых строк К первых столбцов блока В памяти за письшаются сформированные каким-либ образом значения поля (это могут быть равномерно распределенные случайные числа). .Начальные установки счетчиков 18 и 19 должны быть равны величине (К+1), а на установочньй вход схе.мы сравнения 17 подана вели чина., пропорциональная 2М. Поскольку на входах дешифраторов 20 и 21 при опросе блока 8 памяти от элемента 7 И будут сигналы, про- порциональиые величине К+1, сигналы с выходов должны открыть для записи формируемого числа соответствукиций ключ 19. Коммутаторы 21 предназначе ны для подключения на выход (К+1)-г сигнала из М присутствунщих на входе, причем номер сигнала, которьй первым подключается, на выход, определяется величиной входного, сигнала от счетчика 19. Коммутатор 25 предназначен для подключения на выход блока 8 памяти выходов (К+1)-го коммутаторов 24, . причем номер коммутатора 24, выходы которого первыми подключаются на вы: ход блока 8 памяти, определяются величиной входного сигнала от счетчика 18. Таким образом, при появлении сигнала от генератора 13 тактовых импульсов и опроса ячеек 23 на вход коммутатора 25 должны поступить (К+1) (К+1) входных .сигналов. С выхода его будет снят (К+1)(К+О - 1 выходной сигнал, так как на выход блока 8 памяти не должен подаваться сигнал из запоминающей ячейки, соответствукгщей формируемому значению поля. Пуск генератора осуществляется пуском генератора 13 тактовых импульсов. Источники 10 ( и формируют два равномерно распределенных случайных сигнала. Первый сигнал поступает на вход компаратора 1 и открьшает его i-й выход, что приводит к подключению всех i-x столбцов ячеек памяти в блоках 3 памяти. Поскольку во всех блоках.3 памяти одновременно выбраны определенные матрицы и строки сигналами от компараторов 4 и 5,на выходах каждого блока памяти появляется число, аппроксимирующее соответствующее значение из семейства плотностей вероятностей случайного поля. Эти значения поступают на вторые входы схем 6 сравнения, где проверяется вьтолнение системы неравенств Неймана s.i f( , .t; xJt-) f(xtj , t; f(V,, t; к,Ът f Cv i.-i-jbr .-ь-г, Ha первые входы схем 6 поступает за-, держанный элементом задержки 12 до данного момента времени сигнал с выхода второго источника шума 10. Если хоть одно из неравенств (1) не выполняется, элемент 7 И не срабатывает и формирование случайной величины начинается заново при новом такте работы генератора 13. Система (1) проверяется для новых значений случайньпс в.еличин. Если на зтот раз все неравенства выполняются, элемент 7 И вьздает сигнал, открывакнций. ключ 9 и записывающий величину г., задержанную до этого времени элементом задержки 11, в ячейку, соответствунндую счетчику 19 в качестве реализации выходного значения случайной величины. Опрос счетчиков 18 и 19 и пуск дешифраторов 20 и 21 происхо5116дит также от элемента 7 И. В момент записи сформированного числа происходит также увеличение показания счетчика 18 на 1, в результате чего в следующий такт работы устройства формируется следукицее значение случайной величины. Таким образом,может быть сформировано случайное поле любого размера WM. По сравнению с прототипом предлагаемое устройство позволяет значи- I тельно расширить класс решаемых задач, так как прототип предназначен для- формирования двухмерного случайного процесса j а предлагаемое устройство для формирования случайного пбля с трехмерным распределением I

ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО ПРО.ЦЕССА, содержащий первый источник шума, выход которого соединен с входом компаратора, группу блоков памяти, первую группу компараторов, группу схем сравнения, выходы которых соединены с соответствующими входами элемента И, выход которого соединен с управляющим входом ключа, группа выходов каждого компаратора первой группы соединена соответственно с первой группой адресных входов соот ветствукидего блока памяти группы, отличающийся тем, что, с .целью расширения функциональных возможностей генератора за счет получения семейства трехмерных распре- . делений, он содержит вторую группу компараторов, два элемента, задержки, блок памяти, генератор тактовых импульсов и второй источник шума, выход которого через первьй элемент задержки соединен с первыми входами схем сравнения группы, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих блоков памяти группы, выходы каждого компаратора второй группы соединены соответственно с второй группой адресных входов соответствующего блока группы, третья группа адресных входов каддого из которых соединена с группой выходов компаратора соответственно, выход ге(Л нератора тактовых импульсов соединен с входами Опрос первого и второго . источников шума и с входом Считывание блока памяти, первая группа ин- 3 формахщонных выходов которого соедине на.с входами соответствующих компараторов первой группы, выход элеменОд тов И соединен с входом Запись О блока памяти вторая группа информационных выходов которого соединена с входами соответствующих компараторов f bi второй группыj выход первого источника шума через второй элемент задержки соединен с информационным входом ключа, выход которого соединен с информационным входом блока памяти.

9u9. i

emi

О т 20

Фив Л