Управляемый генератор потоков случайных событий Советский патент 1985 года по МПК G06F7/58 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при вероятностном моделировании структурно сложных систем, при построении автоматизированных испыта тельных комплексов, стохастических вычислителей и моделей.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей управляемого генератора потоков случайных событий путем обеспечения возможности формирования потоков с требуемыми коэффициентами корреляции.

На фиг. 1 .приведена функциональная схема предлагаемого генератора; на фиг. 2 - временная диаграмма, иллюстрирующая работу генератора.

Генератор содержит многоканальный источник 1 пуассоновских потоков импульсов, многоканальный источник 2 детектированных интервалов времени, группу элементов ИЗ, дешифратор 4, первый регистр 5 памяти, первый счетчик 6, элемент ИЛИ 7, генератор- 8 импульсов, второй счетчик 9, первьй мультиплексор 10, второй регистр 11 памяти, второй мультиплексор 12, делитель 13 частоты, триггер 14, элемент И 15.

Случайньй интервал между выходными сигналами формируется наоснове двух подьштервалов, длительность первого из которых определяется кодом, пропорциональным длительности предьщущего случайного интервала между выходными сигналами. Длительность второго подынтервала пропорциональна величине очередного случайного кода, полученного в результате проведения случайного испытания, причем степень влияния величины каждого из этих кодов на длительность формируемого интервала определяется управляющим кодом, в результате этого между случайными интервалами выходных сигналов возникает корреляционная связь, величина которой зависит от управляющего кода. Изменяя .управляющий код, можно управлять долей первого подынтервала, пропорционального длительности предьвдущего выходного интервала, в формируемом текущем интервале и тем самым управлять величиной коэффициента корреляции между соседними интервалами.

Рассмотрим работу генератора, начиная с момента времени, когда на выходе, счетчика 6 импульсов появляется сигнал переполнения и триггер J14 находится в единичном состоянии |(фиг.2). По переднему фронту сигнала переполнения осуществляется занесение кода с выхода счетчика 9 через мультиплексор 10 в счетчик 6. Сигнал переполнения проходит через открытый элемент И 15 (т.е. триггер 14 находится в единичном состоянии ) на выход и входы установки в О регистра 5 памяти, счетчика 9 и триггера 14. Сброс счетчика 9 и триггера 14 осуществляется по заднему фронту этого сигнала, что необходимо для надежного занесения информации из счётчика 9 через мультиплексор 10 в счетчик 6 и для обеспечения прохождения сигнала переполнения через элемент И 15. Нулевое значение регистра 5 памяти обусловливает срабатьшание элемента ИЛИ 7, который открывает элементы И 3 и тем самым разрешает проведение очередного случайного испытания, в результате которого формируется случайный код в регистре 5 памяти. В счетчике 9, содержимое которого переписано в счетчик 6 передним фронтом выходного импульса, после его обнуления начинается формирование нового кода, пропорционального длительности текущего интервала между импульсами выходного потока. Триггер 14 задним фронтом выходного сигнала сбрасьшается в О, что приводит к закрытию элемента И 15 и переключению мультиплексоров 10 и 12: мультиплексор 10 пропускает на вход счетчика 6 код с выхода регистра 5 памяти, а мультиплексор 1 2 подает на управляющие входы делителя 13 частоты прямой код с выхода регистра 11 памяти. Вследствие этого в течение времени, .когда триггер 14 находится в нулевом состоянии, период следования импульсов Т на выходе делителя. 13 частоты,, а следовательно, и на счетном входе счетчика 6 импульсов равен

. 7

fp гр .,

(1)

К.,

Т- - период следования импульсов на входе счетчика 6-импульсов, когда триггер 14 находится в нулевом состоянии; Т - период следования импульсов на выходе генератора 8 импульсов ; .

m - разрядность регистра 11 памяти;

Ку - управляющий код, хранящийся в регистре I1 памяти. Счетчик 6 является вычитающим сче чиком, и сигнал переполнения вырабатывается, когда содержимое счетчика равно нулю. Следовательно, очередной сигнал, переполнения после занесе ния кода Кд из счетчика 9 появляет ся через время if J, , равное

4tr l т,, . (2) где К{, - код, переписанный в сЧетчик 6 из счетчика 9 импульсов; величина К, пропорциональна длительности предьщущего i -1 -го интервала между импульсами выходного потока; Ту - период следования импульсов

на счетном входе счетчика 6 когда триггер 14 находится в нулевом состоянии; tj - интервал времени между сигналами переполнения счетчика 6, когда триггер 14 на- ходился в нулевом состоянии По переднему фронту этого сигнала переполнения случайный код, получен- ньй в очередном испытании, из регист- ра 5 памяти переписывается через мультиплексор 10 в счетчик 6. По заднему фронту этого сигнала переполнения триггер 14 переходит в единичное состояние, что приводит к открьшанию элемента И 15 и переключению мультиплексоров 10 и 12: мультиплексор 10 пропускает на вход счетчика 6 код с выхода счетчика 9, а мультиплексор 12 подает на управляющие входы делителя I3 частоты инверсный код с выхода регистра 11 памяти. Вследствие этого в течение времени, когда триггер 14 находится в единичном состоянии, период следования импульсов на входе счетчика 6 равен

-т . СЗ) , к j

Следовательно, сигнал переполне- ния счетчика 6 после занесения в него кода К из регистра 5 памяти по- является через время ЛЦ , равное ДЦ к, (4)

lio переднему фронту этого сигнала переполнения в счетчик 6 заносит- ся код с выхода счетчика 9. Разряд- ность счетчика 9 равна сумме Е+ га, где I - разрядность счетчика 6

пульсов, m - разрядность регистра 11 памяти, и на вход мультиплексора 10 заведены только f старших разрядов. .Таким образом, код, формируемьйв f старших разрядах счетчика 9 за время между двумя импульсами выходного потока, равен И--1 (5)

К

Т - где tj - время между (i-l)-M и

(i -2 )-м импульсами выходного потока;

Т - период следования импульсов генератора 8 импульсов;m - разрядность регистра 11

памяти.

Данный сигнал переполнения про- ходит через открытый элемент И 15, и на выходе появляется очередной i-и импульс, которьй сбрасывает в О регистр 5 памяти, счетчик 9 и , триггер 14, затем начинается формирование следующего (; + 1)-го импульса. Таким образом, время между любыми двумя соседними импульсами выходного потока равно сумме

,

V H,,,

U)

)

Первое слагаемое в данной сумме зависит от длительности предыдущего (i-l)-ro интервала, что приводит к корреляционной зависимости между соседними интервалами. Доля этого слагаемого в данной сумме зависит от величины управляющего кода в регистре 11 памяти. Чем меньше код, тем больше Зависит длительность текущего интервала от предыдущего и наоборот. Коэффициент корреляции Ri между соседними интервалами раве 1

(7)

Ri

Из выражения (7) следует, что путем изменения управляющего кода К от О до ( П можно получить любое значение коэффициента корреляции в диапазоне от 1/2 до 1.

Формируемые корреляционно зависимые величины в предлагаемом устройстве представлены как в виде случайных интервалов между импульсами выходного потока, так и в виде кодов ча выходе счетчика 9.

Вымд

Фиг.2

УПРАВЛЯЕМЫЙ ГЕНЕРАТОР ПОТОКОВ СЛУЧАЙНЫХ СОБЫТИЙ, содержащий многоканальный источник пуассонов- ских потоков импульсов, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих элементов И группы, вторые входы которых подключены к соответствующим выходам многоканального источника детерминированных интервалов времени, вход которого является входом задания статистических свойств генератора, элемент ИЛИ, выход которого соединен с инверсными входами элементов И группы, выходы которых соединены с соответствующими входами шифратора, выходы которого соединены с входами соответствующих разрядов первого регистра памяти, выходы разрядов которого соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ, генератор импульсов, первый счетчик, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей генератора путем задания требуемого .. коэффициента корреляции между событиями, он содержит второй регистр памяти, второй счетчик, делитель частоты, два мультиплексора, триггер и элемент И, выход которого является выходом генератора и соединен с входами Сброс первого регистра памяти и второго счетчика и с нулевым входом триггера, нулевой и единичный выходы которого соединены с управляющими входами соответственно первого и второго мультиплексоров, выход генератора импульсов соединен со счетным входом второго счетчика, выходы разрядов которого соединены с первой группой информационных входов первого мультиплексора соответственно, выходы разрядов первого (Л регистра памяти соединены с второй группой информационных входов первого мультиплексора соответственно, труппа выходов которого соединена с входами разрядов первого счетчика соответственно, выход переполнения которого соединен со своим входом Запись информации, с первым входом ;О СО элемента И и с единичным входом триггера, единичный выход которого соеОд динен с вторым входом элемента И, вход задания корреляционных свойств со .генератора образует входы разрядов второго регистра памяти, прямые выходы разрядов которого соединены с первой группой информационных входов второго мультиплексора соответственно, инверсные выходы разрядов второго регистра памяти соединены с второй группой информационных входов второго мультиплексора соответствен- но, выход которого соединен с входом задания коэффициента деления делителя частоты.