Генератор псевдослучайных чисел Советский патент 1985 года по МПК H03K3/84 

Изобретение относнтся к импульсной технике. Цель изобретения - повьшение точ ности вослгроиз1зедения распределения формируемых последовательностей чисел. На фиг.1 предстанлена функционал ная схема гейератора псевдослучайны чисел; на фиг. 2 - вре ;гнные диаграммы его работы; на фиг.3 - пример конкретного гзыполнения генерато ра псевдослучайных равномерно распределенных чисел, rei ep;rrop псевдослучайных чисел (фиг.П содержит генератор 1 тактовых импульсов, генератор 2 псевдослучайных pai3HOM(pHo распределенных чисел, первый 3, второ) 4 элеменчы : адержки , блок 5 умножения, BTopoii регистр 6, первый регистр 7, схему 8 сравнения, элемент И-НЕ 9, счетчик К), третий регистр 11, третий элемент задержки 12. Выход гене ратора 1 тактовых импульсов соедине с входом генератора 2 псевдослучайных ра;июмерно распределепных чисел, выходы KOTOpoio соединены с группой входов блока 5 ум))ожения5 с1ход.г.1 которого соединены с входами зторого регистра 6, выходы которого соединены с группой входов схемы 8 cpaBiiCHiiHj выход которой через элемент П-ИГ 9 соединен с устаповлен 5ым вхо/дом EiToporo регист5:1а 6, Bxo,L,oM си)1хронкзации третьего реГистра 1 1 через третий элемент задержки 12 - с входом установки счетчика 10, выход;. которого соедимень с входами третьего регистра 1 Быхо/1 генератора 1 тактовых импульсог5 сое .динен с первым элементом задержки 3 вьгход которого соединен с входом синхронизации второго реги стра 6 и через второй элемент за держки 4 - с в ;:одом элемента И-НЕ 9 выходы первого регистра 7 соединены с группой входов схемы 8 сравнения, выходы второго регистра 6 соединены с группой 11ХОДОВ блока 5 умноженрш, выход генератора I тактовых импутгосов соединен с входоьг синхронизации счетчика 10. Генератор 2 псевдослучайных равномерно распределенных чисел (фиг.З состоит из генераторов М последовательностей (регистры 13 и 14 сдвига. элементы I-UIH-HE 5 , 1 6 , сумматоры 17 и 18 по модулю два. 12 элементы ШШ 19,20 соответственно), выходы которых объединяются соответствующим образом через сумматоры 21 по модулю два. Генератор псевдослучайных чисел работает следующим образом. Импульсом с элемента И-НЕ 9 (фиг.2 в ) регистр 6 и счетчик 10 устанавливаются в исходное состояние. При этом на первой группе входов блока 5 умножения устанавливается двоичное число 0,,...,1, а в счетчик 10 записывается двоичное число 111, . . ., 1 . Следующим тактовьгм импульсом (фиг.2а) генератора 1 на выходах генератора 2 устанавливается число , которое умножается в блоке 5 умножения на число, находящееся на первс й группе его входов. Результа умножения (фиг.2б) записывается в регистр 6. Далее, в схеме 8 сравнения осуществляется сравнение числа регистра 6 с числом g, предварительно записанным в двоичном коде в регистр 7. Если при этом нераяенстдзо о, S не выполняется, то на выходе элемента И-НЕ 9 сигнал отсутствует, и под Действием тактового импульса генератора 1 счетчик 10 переходит (фиг.2 г) из состояния i I ,...,. 1 в состояние 00, . . . ,G, которое не записывается в регистр 11. Нри выполнении неравенства .( выходным импульсом элемента И-НЕ 9 в регистр 11 записывается (фиг.2д) число 00,...,О, которое является очередной реализацией потока пуассоновских чисел, а счетчик 10 и регистр b вновь устанавливаются висходпое состояние. Иод действием следующего импульса генератора 1 в блоке 5 умножения происходит умножение числа OL на число di и результат умножения вновь сравнивается с заданным значением величины е . Нри этом в счетчик 10 записывается число 00,...,01. Указанный процесс продолжается до тех пор, пока произведение ... Ct г не станет меньшим величины е . Тогда на выходе элемента И-НЕ 9 появляется сигнал, разрешающий запись Б регистр II из счетчика 10 случайного числа И п , которое является очередной реализацией последовательности чисел, распределенных по закону Пуассона с параметром

3119212

7i . При этом выходным сигналом элемента И-НЕ 9 счетчик 10 и регистр 6 устанавливаются в исходное состояние,. Далее описанный выше процесс многократно повторяется. -j

В данном устройстве погрешность воспроизведения закона Пуассона с заданным параметром Л оЬусловливает.я лишь ограниченной разрядностью 10 генератора 2, блока 5 умножения.

14

регистров 6 и 7 и схемы 8 сравнения,

т.е. погрешностью округления. Например, для /) 10 и -- IP требуемо

количество разрядов равно 20,а для

Л 0,1 и -.jj требуемое количество разрядов равно 14.

Емкость счетчика 10 следует выби рать из условия, чтобы между двумя смежными импульсами начальной установки он не успевал переполниться. ч,

4J /

/

Чо

So /

)-I

ГЕНЕРАТОР ПСЕВДОСЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом генератора псевдослучайных р&внсмерно распределенных чисел, последовательно соединенные первьй и второй элементы задержки, первый регистр, счетчик, третий элемент задержки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения распределения формируемых последовательностей чисел, он содержит блок умножения, второй регистр, схему сравнения, элемент И-НЕ, третий регистр, информационные входы которого соединены с соответствующими вьгходами счетчика, вход синхронизации которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и входом первого элемента задержки, вькод второго элемента задержки соединен с первым входом элемента И-НЕ, выход которого соединен с входом синхронизации третьего регистра непосредственно, с входом установки счетчика через третий элемент задержки и непосредственно с входом установки второго регистра, выходы которого соединены с первой группой входов блока умножения и первой группой входов схемы сравнения, выход которой соединен с вторым входом элемента И-НЕ, вторая группа входов схемы сравнения соединена с. соответствующими выходами первого регистра, вькоды генератора псевдослучайных равномерно распределенных чисел соединены с соответствующими входами второй группы входов блока умножения, вьixoды которого соединены с информационными входами второго регистра, вход синхронизации которого соединен с выходом ГО .первого элемента задержки.

rL

(i

-rmt

ta f

J«Си

кз

«

tv