Генератор последовательностей случайных чисел Советский патент 1985 года по МПК G06F7/58 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в качестве приставки или внуреннего блока электронной вычислительной машины.

Целью изобретения является упрощение генератора и повышение его быстродействия.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого генератора.

Генератор содержит счетчик 1 , блок 2 , схему 3-сравнения, ключ 4, счетчики 5 и 6, ключи 7 и 8 блок 9 элементов ШШ, элемент 10 задержки, датчик -11 случайных чисел элемент 12 задержки и блок 13 управления , которьш содержит генератор 14 тактовых и fflyльcoв, элементы И 15-20, триггеры 21 и 22. .

Генератор последовательностей . случайных чисел работает следующим образом.

В исходном положении счетчик 1 установлен в нулевое состояние. Бло памяти 2 и счетчики 5 и 6 содержат независимые реализации случайной величины, распределенной по требуемому закону, генерируемому датчиком 11 случайных чисел. При этом в блоке 2 памяти находится п чисел, а в счетчиках 5 и 6 - одно и то же число. На выходе схемы 3 сравнения сигнал отсутствует, следовательно, ключ 4 заперт, и на выход устройств число не подается. Триггер 21 открывает элемент И 15 и закрывает элемент И 16. Триггер 22 открывает элементы И 17 и 19 и закрывает элементы И 18 и 20. На всех шинах сигналы отсутствуют.

Импульс от генератора 14 тактовых импульсов через элемент И 15 поступает на пшну Ш1 и через элементы И 1 5 и 1 7 - на шину Ш2. По шине . Ш1 сигнал передается на счетный вход счетчика 1. По шине Ш2 сигнал поступает на разрешающий вход ключа 7. В счетчике 1 устанавливается очередное значение адреса блока 2 памяти, которое поступает на адресньй вход блока 2 памяти. На выходе блока 2 памяти появляется число, записанное по установленному всчет чике 1 адресу. Это число передается .на первьй информационньй вход схемы 3 сравнения и на информационный вход ключа 4.

793252

На второй информационный вход схемы 3 сравнения через ключ 7 и блок ИЛИ 9 поступает число, записанное ранее в счетчике 5. На выходе схемы 3 сравнения появляется сигнал, если сравнение произошло, в противном случае сигнал не вырабатывается. Если сигнал не появляется, то ключ 4 остается запертым и чис0 ло из блока 2 памяти на выход генератора последовательностей случайных чисел не поступает. Устройство работает аналогичным образом до тех пор. Пока не появляется сигнал сравнения на выходе схемы 3 сравнеция либо не происходит переполнение счетчика 1.

Пусть произошло переполнение счет чика 1, т.е. осуществилось последовательное сравнение содержимого счетчика 5 со всеми п числами, хранящимися в блоке 2 памяти. Счетчик 1 переводится в исходное.состояние. На выходе по переполнению 25 счетчика 1 появляется сигнал, который по шине Ш6 поступает на счетные входы триггеров 21 и 22, изменяя их состояния на противоположные. При этом элементы И 15-19

30 закрываются, а элементы И 16, 18 и 20 открываются.

Очередной импульс от генератора 14 тактовых иг-шульсов через элементы И 16 и 20 поступает на шину ШЗ,

JJ через элемент И 16 - на установочньй вход триггера 21, устанавливая его в исходное состояние, что приводит к открыванию элемента И 15 и закрыванию элемента И 16. Сигнал

0 по шине ШЗ передается на счетньм вход счетчика 6, уменьшая его содержимое на единицу.

Следующий импульс от генератора 14 тактовых импульсов поступает

45 через элемент И 15 на шину Ш1 и через элементы И 15 и 18 - на шину Ш4 . С шины Ш1 сигнал передается на счетный вход счетчика 1. По шине Ш4 сигнал поступает на разрешающий

50 вход ключа 8. В счетчике 1 устанавливается очередное значение адреса, которое, попадая на адресньй вход блока 2 памяти, вызывает поступление числа, записанного по этому

55 адресу, из блока памяти на первый информационный вход схемы 3 сравнения и на информационный вход ключа 4. На второй информационньй вход

3

схемы 3 сравнения через ключ 8 и блок ИЛИ 9 поступает содержимое счетчика 6. В случае совпадения чисел, поступающих на входы схемы 3 сравнения, на ее выходе появляется сигнал. В противном случае устроство повторяет цикл сравнения.

Если сравнение всех чисел из блока 2 памяти с содержимым счетчика 6 не произойдет, то на выходе по переполнению счетчика 1 появляется сигнал, который поступает на шину Ш6. С шины Ш6 этот сигнал передается на счетные входы триггеров 21 и 22, изменяя их состояния на противоположные, При этом открываются элементы И 16, 17 и 19 и закрываются элементы И 15, 18 и 20. Очередной импульс от генератора 14 тактовых импульсов через элементы И 16 и 19 поступает на шину Ш5, через элемент И 16 - на установочньй вход триггера 21, устанавливая его в исходное состояние , что приводит к открыванию элемента И 15 и закрыванию элемента И 16. Сигнал по шине Ш5 передается на счетный вход счетчика 5, увеличивая его содержимое на единицу. Далее работа устройства продолжается по

793254

описанной схеме до тех пор, пока не произойдет сравнение числа из блока 2 памяти с содержимым одного из счетчиков 5 или 6. При этом на 5 выходе схемы 3 сравнения появляется сигнал сравнения, который открывает ключ 4 и поступает на вход элемента 10 задержки. Число из блока 2 памяти, адрес которого установлен в

to счетчике 1, через ключ 4 поступает на выход устройства, а также на установочные входы счетчиков 5 и 6 и записьшается в них. С выхода элемента 10 задержки сигнал поступает

5 на вход датчика случайных чисел 11 и на вход элемента 12 задержки. Датчик 11 случайных чисел вырабатывает очередное число, которое записывается на место числа, поступившего на выход устройства, так как значение адреса в счетчике 1 не изменилось. С выхода элемента 12 задержки .сигнал передается на вход Установка в нуль счетчика 1 и устанавливает его в нулевое состояние (состояние, соответствующее начальному адресу блока 2 памяти). Устройство переводится в исходное состояние. Такт работы генератора последовательностей случайных чисел заканчивается.

Выход

ГЕНЕРАТОР ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ, содержащий датчик случайных чисел, блок памяти, первый ключ, выход которого соединен с установочньми входами первого и второго счетчиков, выходы которых соединены соответственно с информационными входами второго и третьего ключей, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока элементов ИЛИ, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения, блок управления, отличающий ся тем, что, с целью упрощения генератора, он содержит два элемента задержки и третий счетчик, а блок управления содержит шесть элементов И, два триггера и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к прямому и .инверсному выходам первого триггера. прямой вход которого объединен с инверсным входом второго триггера и подключен к выходу переполнения третьего счетчика, информационный выход которого соединен с адресньм входом блока памяти, информационный вход которого подключен к выходу датчика случайных чисел, а выход блока памяти соединен с вторым входом схемы сравнения и с информационным входом первого ключа, выход которого является выходом генератора, выход схемы сравнения соединен с управляющим вгсодом первоI го ключа, с прямым входом второго триггера и с входом первого элемен(Л та задержки, выход которого соединен с входом Опрос датчика случайных чисел и с входом второго элемента задержки, выход которого соединен с установочным входом третьего счетчика, счетный вход которого соединен с выходом перрого элемента s| И и с первыми входами третьего и со четвертого элементов И, выходы коО9 торых соединены соответственно с упN9 равляющими входами второго и третьего ключей, выход второго элемента И СЛ соединен с инверсным входом первого триггера и с первыми входами пятого и шестого элементов И, выходы которых соединены со счетными входами первого и второго счетчиков соответственно, прямой выход второго триггера соединен с вторьми входами третьего и пятого элементов И, инверсный выход второго триггера соединен с вторыми входами четвертого и шестого элементов И.