Датчик случайных последовательностей Советский патент 1986 года по МПК G06F7/58 

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при математическом моделировании сетей связи, систем управления в системах формирования ключевых кодов, устройствах формирования специальных сигналов, в составе автоматизированньтх систем управления и контроля,

В указанных областях возникает необходимость формирования случайных кодов, содержащих m позиций, на п из которых располагаются единицы, а на остальных (m-n) - нули.

Целью изобретения является упрощение датчика.

На чертеже приведена блок-схема датчика.

Датчик содержит генератор I тактовых импульсов, вероятностный полюсник 2, циклический регистр 3 сдвига, первую и вторую группы элеме тов И и группу элементов ИЛИ, вгьтол ненные на группе 4 элементов 2И-ЙЛИ группу 5 Т-триггеров, коммутаторы 6 и 7,элемент НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 8. Работа устройства основана на методе случайных перестановок, который заключается в следующем. Дана произвольная т-разрядная двоичная последовательность, в которой п разрядов равны единице. Берется первый разряд последовательности и его значение обменивается со значением случайно выбранного разряда зтой же последовательности. Затем берется второй разряд полученной последовательности и его значение обменивается со значением другого случайно выбраного разряда этой же последовательности. Указанная процедура повторяется m раз. В результате этого получена последовательность, отличающаяся от исходной позициями единичных разрядов, но количество единиц при этом не изменяется.

В исходном положении устройства счетчик 3 находится в нуле, а в регистре 5 хранится т-разрядное число п произвольных позиций которого заняты единицами.

Рассмотрим работу датчика в течение одного такта.

В первой половине такта на выход генератора 1 присутствует низкий потенциал, который подается на вход Опрос вероятностного 1,К-полюсни- ка и на вход Сдвиг регистра 3 сдвига и на первые входы элементов

364701

И первой группы. При этом состояние вероятностного 1,К-полюсника 2 и регистра 3 не изменяется. Низкий потенциал, поступающий на первые входы

г элементов И, формирует на их выходах низкие потенциалы независимо от состояния других входов этих коммутаторов,, Низкие потенциалы с выходов элементов ИЛИ поступают на входы соQ ответствующих Т-триггеров 5, обеспечивая тем самым режим хранения информации в них.

Предположим, что на i-м () вероятностного 1,К-полюсника 2 сутствует высокий потенциал, которьй подается на второй вход i-ro элемента И первой группы и на i-й управляющий вход коммутатора 6. Наличие на i-M управляющем входе коммутатора

20 6 высокого потенциала разрешает прохождение сигналов с выхода i-ro Т- триггера 5 через i-й информационный вход коммутатора 6 на первый вход элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 8.

25 Пусть на j-м () выходе,

работающего в коде 1, из i-n регистра 3 присутствует высокий потенциал, который подается на второй вход j-ro элемента И второй группы и на

30 J управляющий вход коммутатора 7. Наличие на j-м управляющем входе коммутатора 7 высокого потенциала разрешает прохождение сигналов с выхода j-ro разряда регистра 5 через j-й информационный вход коммутатора 7 на второй вход элемента НЕРАВН0311АЧ- НОСТЬ 8,

Элемент НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 8 срйв- нивает поступающие на его входы сигналы и формирует на своем выходе низкий потенциал, если входные сигналы одинаковые (состояние Т-триггеров i и л одинаковые), и формирует на своем выходе высокий потенциал, если входные сигналы разны (состояние Т-триггеров i и j противоположное).

С выхода элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 8 потенциал, соответствующий результату сравнения, поступает на третьи входы э лементов И.

Во второй половине такта на выходе генератора формируется импульс (т.е. формируется высокий потенциал). Передний фронт этого импульса поступает на вход Опрос вероятностного 1К-полюсника 2 и на вход Сдвиг регистра 3 и подготавливает их к изменению состояния. Тактовый импульс- поступает также на первые входы эле3S

40

45

50

SS

ментов И. При этом, если на выходе элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 8 сформирован низкий потенциал, то тактовый импульс не может пройти на входы Т-триггеров 5. Следовательно, Т- триггеры 5 находятся в режиме хранения информации, т.е. его состояние в данном такте не изменяется, что эквивалентно обмену одинаковой информацией между i-м и j-м разрядами датчика. Если на выходе элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 8 сформирован высокий потенциал, то тактовый импульс проходит через i-й элемент И первой группы и j-й элемент И второй группы на входы соответствующих Т-триггеров 5. По окончании этого тактового импульса i-й и j-й Т-триг геры 5 изменяют свое состояние на противоположное, что эквивалентно обмену информацией между i-м и j-м разрядами датчика.

По заднему фронту тактового импульса на выходе вероятностного полюсника 2 формируется новый случайный код, а регистр 3 изменяет св состояние на единицу.

Таким образом, за один такт работы устройства происходит обмен информацией между двумя разрядами дат чика, один из которых определяется детерминированно состоянием регистра 3 , а другой случайным образом состоянием вероятностного ;ус-полюс- ника.

С приходом тактовых импульсов содержимое всех разрядов датчика перемешивается случайным образом, но количество единиц в результирующей последовательности остается таким ж как и в исходной. Полученную последовательность можно использовать для формирования следующей.

р м у л а

4

3 о

бретения

10

15

20

зо

25

35

40

Датчик случайных последовательностей, содержащий генератор- тактовых импульсов, выход которого соединен с входом вероятностного .1,К-полюсни- ка, с входом Сдвиг циклического регистра сдвига, с первыми входами элементов И первой группы и с первыми входами элементов И второй груп пы, выходы вероятностного 1,К-полюс- ника соединены с группой управляющих входов первого коммутатора соответ- .ственно и с вторыми входами соответствующих элементов И первой группы, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих элементов ИЛИ группы, выходы разрядов циклического регистра сдвига соединены с группой управляющих входов второго коммутатора соответственно и с вторыми входами соответствующих элементов И второй группы, выходы которых соединены с вторыми входами соответствующих элементов ИЛИ группы, отличающийся тем, что, с целью упрощения, он содержит группу Т-триггеров и элемент НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, выходы элементов ИЛИ группы соединены со счетными входами соответствующих Т-триггеров группы, вы- ходы которых являются выходами датчика и соединены с группой информационных входов первого коммутатора соответственно и с группой информационных входов второго коммутатора соответственно, выходы первого и второго коммутаторов соединены соответственно с первым и вторым вх.одами элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, выход которого соединен с третьими входами элементов И первой и второй групп.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при математическом моделировании сетей связи, систем управления, в системах формирования ключевых кодов,устройствах формирования специальных сигналов, в составе автрматизированных систем управления и контроля. Целью изобретения является упрощение устройства. Для того в устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, вероятностный 1,К-полюсник, регистр сдвига, элементы И, ИЛИ, дйа коммутатора, введены элемент НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ и Т-триггеры. I ил. о (О (Л to со О5 4;;