Генератор случайных двоичных чисел Советский патент 1986 года по МПК G06F7/58 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении простых по устройству датчиков случайных чисел с заданньм распределением. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей ге нератора за счет получения заданного распр еделения. На фиг.1 приведена структурная схема генератора; на фиг.2 - граф дискретных состояний счетчика. Генератор случайных чисел содержи датчик 1 пуассоновского потока импульсов, элемент запрета 2, преобразователь 3 код - интенсивность случайного потока импульсов, блок 4 памяти, триггер 5, счетчик 6, элемент И 7, группу 8 элементов И. Линейный преобразователь 3 код интенсивность может быть выполнен по схеме технического решения (4). Генератор работает следукнцим образом. Пусть в начальный момент времени счетчик 6 находится в состоянии п. Тогда на управляющем входе преобразо вателя 3 код - интенсивность установится код Х, хранящийся в блоке 4 памяти по адресу п. Преобразователь 3 код - интенсивность вьтолняет роль управляемого вентиля, который с вероятностью Р„ Х„ 2 , заданной с помощью двоичного кода , прореживает поток импульсов датчика 1 с интенсивностью Я Поэтому в начальный момент мгновенная плотность (интенсивность) потока импульсов на входе счетчика 6 составит ,. (1) В момент появления на выходе преобразователя 3 импульса состояние счетчика 6 возрастает на единицу (п+ +1). Это приводит к смене управляющего кода Х„ на код X хранящийся в блоке 4 памяти по адресу (п+1). Случайный поток импульсов с интенсив ностью будет присутствовать на входе счетчи ка 6 до момента появления следующего импульса на выходе преобразователя 3. Далее процесс работы генератора повторяется. В результате этого обеспечивается последовательное прохождение счетчИком 6 своих дискретных состояний с разной относительной скоростью. Граф состояний счетчика 6 приведен на фиг.2. Дпя настройки генератора на требуемый закон распределения вероятностей Р , ,N-1 необходимо решать известную систему уравнения относительно Система (3) уравнений имеет бесчисленное множество решений, так как r1jfniN-1 могут быть отношение заданы при различных абсолютных значениях интенсивностей переходов. Для обеспечения максимального быстродействия (производительности) генератора при формировании последовательности независимых случайньрс чисел поступим следующим образом. Найдем минимальное значение МИН л,, 1 / ;ieo7N Tt j p р воим интенсивности выхода из состояния ц М наибольшее значение, которое обеспечивает преобразователь. 3 код - интенсивность Л.,М4,.() Тогда с учетом (3) и (4) интенсивности других переходов составят .пм , ,N-1. п Б силу цикличности процесса n(t) хч м .o Из соотношения (5) с учетом (1) находят набор значений управляющих кодов Х, ,N-1, которые обеспечивают требуемый закон распределения вероятностей PL. , ,N-1 мин{;р„3 „пп РП Значения кодов Х заносят в блок 4 памяти по адресам ,N-1 соответственно. Р1мпульсы опроса генератора поступают на инверсньш вход элемента запрета, отключают датчик 1 и одновременно опрашивают с помощью группы 8 элементов И текущее состояние счетчика 6. При формировании случайных чисел с симметричным законом распределения воспроизводят одну ветвь распределения. Симметрирование чисел осуществляется умножением iих на i1 с вероятностями Р(+1)Р(-1)0,5, т.е. введением знака числа. Последний задается равновероятными состояниями триггера 5, опрашиваемыми импульсами опроса с помощью элемента И 7.

В предлагаемом генераторе средние продолжительности пребывания счетчика 6 в каждом состоянии соотносятся как величины управляющих.кодов Х. По этой причине распределение вероят ностей РП слзгчайных чисел не зависит от интенсивности датчика 1, что обеспечивает высокую точность работы генератора при возможном дрейфе интенсивности датчика -1 .

Быстродействие предлагаемого генератора как наименьший интервал Тр опроса при формировании независимых случайных чисел в незначительной мер зависит от формы воспроизводимого закона и может быть оценено величино

То(3-4)|.

При точках (узлах) аппроксймации закона распределение случайных чисел в 10 имп/с интервал опроса составляет 500 мкс.

Формула изобретения 30

Генератор случайных двоичных чисел, содержащий датчик пуассоновского

потока импульсов, выход которого соединен с прямым входом элемента запрета триггер, единичный выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого является знаковым выходом генератора, счетчик, выходы разрядов которого соединены с первым входами элементов И группы соответственно, выходы которых являются разрядными выходами генератора, вторые входы элементов И группы объединены между собой и подключены к второму входу элемента И, -к инверсному входу элемента запрета и является входом Опроса генератора, отлич-ающ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей генератора за счет получения заданного распределения, он содержит линейный преобразователь код - интенсивность случайного потока импульсов и блок памяти, выход элемента запрета соединен со счетным входом триггера и информационным входом преобразователя код - интенсивность случайного потока импульсов, выход которого соединен со счетным входом счеТчика, выходы разрядов счетчика соединены с соответствующими разрядами адресного входа блока памяти, выход которого соединен с управляюш;им входом преобразователя код - интенсивность случайного потока импульсов.

N-2,

9иг.2

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении простых по устройству датчиков случайных чисел с с заданным распределением. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей генератора за счет получения заданного распреде- ;ления. В результате использования неравновероятных состояний счетчика, работающего в режиме пересчета импульсов нестационарного случайного потока, обеспечивается возможность управления процессом прохождения счетчиком своих дискретных состояний при отсутствии последствия, благодаря чему генератор при малом объеме электронного оборудования обеспечивает формирование последовательности независимых случайных двоичных чисел с с заданным распределением. Генератор б содержит датчик 1 пуассоновского по- тока импульсов, элемент 2 запрета, Vr преобразователь 3 код - интенсивность случайного потока импульсов, блок 4 памяти, триггер 5, счетчик 6, элемент И 7, группу 8 элементов И. 2 ил. i--j ел .4 00 ел