Генератор псевдослучайных чисел Советский патент 1986 года по МПК H03K3/84 

t

Изобретение относится к импульс- ной технике.

Цель изобретения - повьшение надежности работы устройства за счет повьшения достоверности формирования псевдослучайных чисел.

На чертеже представлена структурная схема генератора псевдослучайных чисел.

Генератор псевдослучайных чисел содержит регистр 1 сдвига с сумматором 2 по модулю два в цепи обратной связи, второй сумматор 3 по модулю два, регистр 4 кода, первый элемент индикации 5, второй элемент И 6, эле- |мент И-НЕ 7, первый сумматор 8 по мо- дулю два, второй элемент индикации 9, счетчик 10, блок 11 переключателей, первый элемент И 12, ключ 13, генератор 14 тактовых импульсов,третий элемент индикации 15, задатчик 16 длины последовательности, четвертый элемент индикации 17. Первый выход блока 11 переключателей соединен с первым входом счетчика 10, первым Входом регистра 1 сдвига и пер- вьм входом элемента И-НЕ 7, выход которого соединен с первым входом первого элемента И 12, второй вход которого соединен с первым входом первого сумматора 8 по модулю два, входом четвертого элемента индикации 17 и выходом задатчика 16 длины последовательности, входы которого соединены с соответствующими входами третьего элемента индикации 15, и выходами счетчика 10, второй вход которого соединен со вторым входом регистра 1 .сдвига и выходом первого элемента И 12, третий вход которого через ключ 13 соединен с выходом генератора 14 тактовых импульсов. Выходы регистра 4 кода соединены со входами разрядов регистра 1 сдвига, выходы соответствующих разрядов которого соединены со входами второго сумматора 3 по модулю два, выход которого соединен с третьим входом регистра 1 сдвига, четвертый вход которого соединен с третьим входом счетчика 10 и вторым выходом блока 11 переключателей. Выходы разрядов регистра 1 сдвига соединены с соответствующими входами первого элемента индика-ции

5 и входами второго элемента И 6, вы- 55 кации 9 и служит в данном случае

ход которого соединен со вторым входом элемента И-НЕ 7 и вторым входом первого сумматора 8 по модулю два.

выход которого соединен со входом второго элемента индикации 9.

Регистр 1 сдвига выполнен реверсивным.

Задатчик 16 длины последовательности выполнен в виде дешифратора, соответствующийвыход которого выбирается переключателем.

Генератор псевдослучайньк чисел

работает следующим образом.

I

После включения питания генератор 14 тактовых импульсов генерирует последовательность тактовых импульсов. В начальном состоянии в задатчике 16 дайны последовательности устанавливается число, равное длине последовательности псевдослучайных чисел, код последнего числа последовательности (11.,,) заносится в регистр 4 кода, на первом и втором выходах блока 11 переключателей устанавливается код 11, обеспечивающий установку счетчика 10 в исходное состояние 00...0. Из-за несовпадения кодов задатчика 16 длины последовательности и счетчика 10 на выходе-задатчика 16 длины последовательности устанавливается единичный уровень сигнала, снимающий запрет по второму входу первого элемента И 12. Состояние счетчика 10 отображается на третьем элементе индикации 15, Код 11 с выходов блока 11 переключателей обеспечивает регистру 1 сдвига режим парал- лельной записи. По первому тактовому импульсу, пришедшему на второй вход регистра 1 сдвига, код 11,,. с регистра 4 кода заносится в регистр 1 сдвига, после чего на выходе второго элемента И 6 появляется сигнал логической единицы, который обеспечивает совместно с логической единицей с первого выхода блока 11 переключателей, сигнал логического нуля на выходе элемента И-НЕ 7, зап рещающий поступление тактовых импульсов на выход первого элемента И 12, т,е, устройство приведено в состояние, исходное для генерирования последовательности псевдослучайных чисел в обратном порядке. При этом, нулевой уровень сигнала с выхода первого сумматора 8 по модулю два индицируется вторым элементом индисигналом их исправности. Генерирование обратной последовательности псевдослучайных чисел начинается пост

10

t5

20

25

ле установления на первом и втором выходах блока 11 переключателей кода 01, что обеспечивает режим счета счетчика 10 и режим сдвига в об- ратном направлении регистру 1 сдвига 1, который генерирует с помощью второго сумматора 3 по модулю два последовательность чисел в обратном порядке. Сигнал логического нуля с первого выхода блока 11 переключателей устанавливает сигнал логической единицы на выходе элемента И-НЕ 7, обеспечивая этим разрешение на прохождение тактовых импульсов через первый элемент И 12. После того, как счетчик 10 отсчитал число тактов, заданное задатчиком 16 длины последовательности, на вьсходе последнего появляется сигнал О, которьй по второму входу элемента И 12 останавливает работу устройства в состоянии, исходном для генерирования рабочей последовательности псевдослучайных чисел заданной длины. Этот момент индицируется элементом индикации 15 конца последовательности. Таким образом, экспериментально определяется состояние регистра 1 сдвига, начиная с которого рабочая последовательность закончится кодом 11... 1. Это начальное состояние, визуально наблюдаемое с помощью элемента индикации 5 регистра сдвига, заносится в регистр 4 кода. Установлением кода И на выходах блока 11 переключателей устройство приводится в состояние, исходное для генерирования рабочей последовательности, при этом код 11 синхронно устанавливает счетчик i О в состояние 00... О, которое на выходе задатчика 16 длины О последовательности устанавливает сигнал 1, а регистру 1 сдвига упомянутый код 1 задает режим, при котором он записывает первый член рабочей

/ d 5

последовательности из регистра 4 ко- - да. Генерирование рабочей последовательности начинается при установлении на выходах блока 11 переключателей кода 10. После этого по фронту каждого тактового импульса счетчик 10 отсчитывает очередной шаг псевдослучайной последовательности, а регистр 1 сдвига формирует с помощью сумматора 2 по модулю два следующее псевдослучайное число.5

Контроль работы устройства при генерировании рабочей последовательности происходит следующим образом..

ДО

0

5

0

5

5

О

В исходном состоянии на выходах задатчика 16 длины последовательное- .- ти и второго элемента И 6 присутствуют сигналы I и О соответственно. В этот момент сигнал 1 на выходе первого сумматора 8 по модулю два свидетельствует о правильной работе устройства. После запуска устройства сигналы на выходах задатчика 16 длины последовательности и элемента И 6 сохраняют свои значения. При пра-вильной работе устройства на последнем такте последовательности эти сигналы одновременно изменяются на про- тивстоложные. Сигнал на выходе пер.вого сумматора 8 по модулю два остается равным 1 и индицирует отсутствие константных неисправностей и сбоев (восстанавливающихся неисправностей) в работе устройства. При правильной работе устройства сигналы на выходах задатчика 16 длины последовательности и элемента И 6 на последнем такте последовательности одновременно по входам первого элемента И 12 останавливают поступление тактовых импульсов на устройство. При наличии константных неисправностей или сбоев счетчик 10 и регистр 1 сдвига не придут в конечные состояния одновременно. Тот элемент, который придет в конечное состояние первым, остановит работу устройства, а другой останется в промежуточном состоянии. При этом на входах сумма- тора 8 по модулю два будут одинаковые сигналы, и на его выходе появится логический О, индицирующий неправильную работу.

: Устройство обнаруживает отказы в цепях тактовых импульсов. При правильной работе устройства его останов производится сигналом с выхода . задатчика 16 ддины последовательности. Логический О возникает на этом выходе только тогда, когда счетчик 10 отсчитал заданное число тактов, Этот же сигнал индицирует окончание последовательности после выдачи заданного числа псевдослучайных чисел. Отсутствие сигнала окончания последовательности в ожидае « 1й момент Времени обнаруживает неисправности генератора 14 тактовых импульсов,Неисправности, раздельно возникающие в цепях тактовых импульсов счетчика 10 и регистра 1 сдвига индицируют|ся элементом индикации 9, так как

счетчик 10 и регистр 1 сдвига не придут одновременно в конечные состояния .

Занесение начального состояния регистра 1 сдвига в регистр 4 кода удобно производить при необходимости многократного повторения последовательности псевдослучайных чисел. При однократном генерировании последовательности удобнее после выполнения обратного хода отключить тактовые импульсы ключом 13, При этом, регистр 1 сдвига сохраняет свое состояние. После этого кодом 11 с выходов блока 11 переключателей устанавливают счетчик 10 в состояние 00...О. Схема приведена в исходное состояние дпя генерирования рабочей последовательности. На выходах блока I 1 переключателей устанавливают код 10 и после замыкания ключа 13 начинается генерирование рабочей последовательности псевдослучайных чисел.

повышения надежности работы устройства за счет повышения достоверности формирования псевдослучайных чисел, i он содержит второй сумматор по моду- J лю два, регистр кода, первый, второй, третий и четвертый элементы индикации, элемент И-НЕ, второй элемент И, ключ, задатчик длины последовательности и блок переключателей,

JO первый выход которого соединен с первым входом счетчика, первым входом регистра сдвига и первым входом элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым входом первого элеменt5 та И, второй вход которого соединен с первым входом первого сумматора по модулю два, входом четвертого элемента индикации и выходом задатчика длины последовательности, входы кото20 рого соединены с соответствующими входами третьего элемента индикации и выходами счетчика, второй вход которого соединен с вторым входом регистра сдвига и выходом первого элеЕсли последний член последователь- 25 мента И, третий вход которого через

ключ соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выходы регистра кода соединены с входами разрядов регистра сдвига, выходы соответствую30 Щих разрядов которого соединены с входами, второго сумматора по модулю два, выход которого соединен с третьим входом регистра сдвига, четвертый вход которого соединен с

ности должен быть иньм, чем 11... 1 то элемент И 6 заменяют дешифратором последнего члена последовательности, который выдает сигнал 1 на своем выходе только при появлении на его входах кода последнего члена последовательности, а в остальных случаях на его выходе присутствует О.

сигнал

Формула изобретения

Генератор псевдослучайных чисел, содержащий регистр сдвига с сумматором по модулю два в цепи обратной связи, первый сумматор по модулю два, счетчик, первый элемент И, генератор тактовых импульсов, отличающийся тем, что, с целью

третьим входом счетчика и вторым выходом блока переключателей, выходы разрядов регистра сдвига сое/щнены с соответствующими входами первого элемента индикации и входами второго элемента И, выход которого соединен с вторым Входом элемента И-НЕ и вторым входом первого сумматора по модулю два, выход которого соединен с входом второго элемента индикации.

Изобретение относится к ш тульс- ной технике. Цель изобретения - по- вьппение надежности работы устройства. Генератор содержит регистр 1 сдвига с сумматором 2 по модулю два, Е цепи обратной связи, элементы И 12, сумматор 8 по модулю два, счетчик 10 и генератор 14 тактовых импульсов. Введение сумматора 3 по модулю два, регистра 4 кода, элементов 3,9,15 и 17 индикации, элемента И-НЕ 7, элемента И 6, ключа 13, задатчика 16 длины последовательности, блока 11 переключателей повышает достоверность формирования псевдослучайных чисел. 1 кл. (Л tsd ел 00

Редактор И.Сегляник

Составитель Ю,Бурмистров Техред И. Верес

Заказ 5039/56

Тираж 816Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Корректор М.Демчик