Генератор случайных равномерно распределенных двоичных цифр Советский патент 1985 года по МПК G06F7/58 

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти приме нение при статистическом моделировании на электронных вы слительных машинах. Цель изобретения - повьшение точ ности. На фиг. 1 приведена схема предла гаемого генератора; на фиг. 2 и 3 схемы генераторов импульсов первой второй групп. Генератор содержит первую группу генераторов 1, Ij, ..., 1 „ импуль сов, вторую группу генераторов 2, 2, 2 импульсов, группу регис ров 3,, 32, i.., Зу„ сдвига, с сумма торами 4 4, 4 4 по модулю два в цепях обратных связей, сумматор 5 по модулю два, т,риггер 6, генератор 7 тактовых импульсов, выход ную клемму 8. . Каждый -и генератор 1j импульсов первой группы (3 1,m , где (п - число генераторов импульсов в группе) состоит (фиг. 2) из нечетного числа элементов НЕ 9, 92, ( 8 1, П1 ) соединенных в коль выходом 10 j -го генератора импульсов является выход одного из элемен тов НЕ 9, 92,. ... (например , ). Каждый j -и генератор 2j импульсов второй группы состоит из нечетного числа элементов НЕ 11, (d - 1,m ), соединенных в кольцо, выходом 12 J -го генератора импульсов является выход одного из элементов НЕ 11, 11 , ... lljjt, (например, Haj+i)- Причем число элементов НЕ 9, 9, ...,92j для каждого j -го генератора 1 j импульсов первой группы не кратно как числу элементов НЕ 9, 92 ...,92gt для каждого t -го генератора 1 импульсов первой группы ( B,k Г,m , ), так и числу элементов НЕ 11ч 12 234- ,1 г . 112j для каждого j -го и k -го генераторов 2 J и 2 k импульсов второ группы ( tJ 1, m ) . Работа генератора случайных двоичных цифр основан на свойстве взаим но флуктуирующих.структурно-сложных последовательностей, поступающих на входы логического элемента, порождать случайную асихронную последовательность на выходе этого элемента. 862 Генератор работает следующим образом. При подключении напряжения пита-: ния к генератору каждый ) -и генератор импульсов обеих групп начинает формировать последовательность типа меандр с периодом где г - число элементов НЕ 9, 9, .... 92ttt или 11,, 112,..., 11 2Jti в кольце j -го генератора импульсов из первой и второй группы. 4 4.t° a..p 53.р.ср - среднее время задержки распространения сигнала через один из элементов НЕ 9, 9, ... 926+1 или 11,, 11, 1l2d4 где..Р Hi А - время задержек распространения сигнала соответственно при включении и выключении логического элемента. Устойчивость процесса генерации обеспечивается нечетным числом элементов НЕ 9,, 9, ..., 92{., или 11,, llj, ... lljd+i в кольце j -го. генератора импульсов обеих групп (в кольце из нечетного числа инвер- тирующих логических элементов постоянно присутствует логическое противоречие , которое обуславливает устойчивый процесс генерирования двоичной последовательности типа меандр). Работа каждого j -го регистра 3j сдвига с сумматором по 4 j модулю два в цепи обратной связи синхронизируется отдельным генератором 1j импульсов. В любой момент времени регистр 3j сдвига находится в одном из 2 возможных состояний, но, так как последовательности с выходов генераторов 1j и 2: независимы и взаимно флуктуируют, то состояния регистра 3: сдвига чередуются случайным образом. Следовательно, каждый из регистров 3j сдвига с сумматором 4j по модулю два в цепи обратной связи генери-рует на выходе сумматора 4 по

модулю два структурно-сложную случайную доследовательность, в которой уровни Лог. 1 и Лог, О равновероятны.

На входы сумматора 3 с выходов

сумматоров 4 р 4 j,

m О

модулю два поступают взаимно флуктунруюаще структурно-сложные независимые случайные последовательности. На выходе сумматора 5, выполняющего линейную болевую функцию, формируется случайный npoij ecc типа бе-пого шума, спектральная плотность которого распределена равномерно и ограничена сверху лишь быстродействием сумматора 5. По сигналу от генератора 7 тактовых импульсов из случайного процесса формируется и запоминается в триггере 6 на такт синхронная равновероятностная двоичная цифра, значение которой с выхода триггера 6 поступает на выход 8 устройства.

Для получения на выходе сумматора 5 случайного процесса максимальной структурной сложности целесообразно настраивать регистры 3(, 3j, |..., 3 сдвига с сумматорами 4i, 4, ..., 4 по модулю два в цепях обратных связей на разные примитивные д полиномы вида

tp(x)x. ,

где j 1, m i k 1, ж ; j if 1(конкретные значения nj и i даны в таблице)

С той же целью количества элементов НЕ в кольцах генераторов импульсов обеих групп целесообразно выбирать взаимно некратными.

В таблице представлены данные для настройки регистров сдвига на примитивные полиномы.

25

ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ РАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ДВОИЧНЫХ ЦИФР, содержащий сумматор по модулю два, первую группу генераторов импульсов, 0-триггёр, генератор тактовых импульсов, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности, он содержит вторую группу генераторов импульсов, группу регистров сдви- га и группу сумматоров по модулю два, выходы которых соединены с соответствующими входами сумматора по модулю два, выход которого соединен с -входом D -триггера, выход которого является выходом генератора, а С -вход Г -триггера подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выходы генераторов импульсов первой группы соединены с входами Сдвиг соответствую1цих регистров сдвига группы, информационные входы которых подключены к выходам соответствующих сумматоров по модулю два группы, первые входы которых подключены к выходам соответствуюа $9 щих генераторов импульсов ВТОРОЙ группы, выходы i -го ( 1 1, п -1j (Л где П - число разрядов каждого регистра сдвига группы) и п -го разрядов каждого регистра сдвига группы соединены соответственно с вторым и третьим входами соответствующего сумматора по модулю два группы.