Устройство для формирования псевдослучайных чисел Советский патент 1987 года по МПК H03K3/84 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при моделировании случайных процессов.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для формирования псевдослучайных чисел; на фиг. 2 - пример конкретного выполнения блока начальной установки.

Устройство для формирования псевдослучайных чисел (фиг. 1) содержит регистр 1 сдвига, сумматор 2 по модулю два, регистр 3 хранения, блок 4 сравнения, генератор 5 тактовых импульсов, дешифратор б, элемент ИЛИ 7, блок 8 начальной установки, да, в некоторый момент времени состояния

При включении питания на выходе генератора 5 тактовых импульсов вырабатываются две последовательности импульсов, сдвинутых друг относительно друга на половину периода. При поступлении на вход регистра 1 сдвига и блока 8 начальной установки тактовой последовательности с второго выхода генератора 5 тактовых импульсов они начинают вырабатывать соответственно псевдослучайную последовательность максимального периода и шумовую последовательность. При включении питания состояние разрядов регистра 3 хранения устанавливае1ся случайным образом и, так как в регистре 1 сдвига формируется последовательность максимального периоразрядов регистра 1 сдвига и регистра 3 хранения совпадут. В соответствии с этим по сигналу с первого выхода генератора 5 тактовых импульсов блок 4 сравнения через ИЛИ 7 разрешает считывание с блока 8 начальной установки кодовой комбинации, которая является новой начальвыходы которого соединены с соответствующими установочными входами регистра 1 сдвига и регистра 3 хранения, выходы которого соедиинены с соответствующими входами второй групы входов дешифратора 6 20 элемент и с соответствуюш,ими входами первой группы входов блока 4 сравнения, входы второй группы входов которого соединены с соответствующими входами первой группы входов дешифратора 6 и соответствующими выразрядов регистра 1 сдвига и регистра 3 хранения совпадут. В соответствии с этим по сигналу с первого выхода генератора 5 тактовых импульсов блок 4 сравнения через ИЛИ 7 разрешает считывание с блока 8 начальной установки кодовой комбинации, которая является новой начальной фазой псевдослучайной последовательности и также запоминается в регистре 3 хранения. После окончания импульса с

ходами группы выходов регистра 1 сдви- 5 первого выхода генератора 5 тактовых имга, выходы соответствующих разрядов которого соединены с входами сумматора 2 по модулю два, выход которого соединен с информационным входом регистра 1 сдвипульсов сигнал с выхода блока 4 сравнения пропадает, процесс записи новой начальной фазы прекращается.

По следующему импульсу с второго выга, вход синхронизации которого соединен хода генератора 5 тактовых импульсов со- с вторым выходом генератора 5 тактовых импульсов и первым входом блока 8 начальной установки, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 7, первый вход которого соединен с выходом дешифрадержимое регистра 1 сдвига изменяется в соответствии с законом образования псевдослучайной последовательности и с приходом импульса с первого выхода генератора 5 тактовых импульсов выработки сигнала

тора 6, вход которого соединен с первым 35 считывания новой фазы в блоке 4 сравне- выходом генератора 5 тактовых импульсов и входом блока 4 сравнения, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 7.

ния не происходит.

Таким образом, по сигналу с второго выхода генератора 5 тактовых импульсов происходит изменение состояния регистра 1 Блок 8 начальной установки (фиг. 2) 40 сдвига, а по сигналу с первого выхода -

содержит диод 9, усилитель 10, элемент И 11, счетный триггер 12, первый регистр 13 сдвига, сумматор 14 по модулю два и второй регистр 15 сдвига, соединенные послесравнение его состояния с состоянием регистра 3 хранения. После выработки полного цикла псевдослучайной последовательности, равного (2 - I) тактов (где п -

довательно, группу 16 элементов И, выхо- д, разрядность регистра 1 сдвига), состояния

ды которых являются выходами блока 8

начальной установки, первый вход которого

соединен с вторым входом элемента И 11,

входом синхронизации первого регистра 13

сдвига и входом синхронизации второго реразрядов в регистре 1 сдвига и регистре 3 хранения совпадут. При этом сигналом с блока 4 сравнения новая комбинация начальной фазы записывается в регистр 1 сдвига, и процесс генерации псевдослучайгистра 15 сдвига, выходы которого соедине- 50 ной последовательности повторяется.

ны с первыми входами соответствующих элементов И группы 16 элементов И, вторые входы элементов И которой соединены между собой и являются вторым входом блока 8 начальной установки.

Устройство для формирования псевдослучайных чисел работает следующим образом.

да, в некоторый момент времени состояния

При включении питания на выходе генератора 5 тактовых импульсов вырабатываются две последовательности импульсов, сдвинутых друг относительно друга на половину периода. При поступлении на вход регистра 1 сдвига и блока 8 начальной установки тактовой последовательности с второго выхода генератора 5 тактовых импульсов они начинают вырабатывать соответственно псевдослучайную последовательность максимального периода и шумовую последовательность. При включении питания состояние разрядов регистра 3 хранения устанавливае1ся случайным образом и, так как в регистре 1 сдвига формируется последовательность максимального периода, в некоторый момент времени состояния

элемент

разрядов регистра 1 сдвига и регистра 3 хранения совпадут. В соответствии с этим по сигналу с первого выхода генератора 5 тактовых импульсов блок 4 сравнения через ИЛИ 7 разрешает считывание с блока 8 начальной установки кодовой комбинации, которая является новой начальной фазой псевдослучайной последовательности и также запоминается в регистре 3 хранения. После окончания импульса с

первого выхода генератора 5 тактовых импульсов сигнал с выхода блока 4 сравнения пропадает, процесс записи новой начальной фазы прекращается.

По следующему импульсу с второго выхода генератора 5 тактовых импульсов со-

держимое регистра 1 сдвига изменяется в соответствии с законом образования псевдослучайной последовательности и с приходом импульса с первого выхода генератора 5 тактовых импульсов выработки сигнала

считывания новой фазы в блоке 4 сравне-

сравнение его состояния с состоянием регистра 3 хранения. После выработки полного цикла псевдослучайной последовательности, равного (2 - I) тактов (где п -

разрядность регистра 1 сдвига), состояния

разрядность регистра 1 сдвига), состояния

разрядов в регистре 1 сдвига и регистре 3 хранения совпадут. При этом сигналом с блока 4 сравнения новая комбинация начальной фазы записывается в регистр 1 сдвига, и процесс генерации псевдослучайной последовательности повторяется.

ной последовательности повторяется.

При включении питания в регистре I сдвига или в регистре 3 хранения может установиться нулевая комбинация. Если нулевая комбинация появляется в регистре 1 сдвига, то это может привести к невозникновению генерации псевдослучайной последовательности и на выход устройства поступает ноль.

Если нулевая комбинация появляется в регистре 3 хранения, то устройство формирует только один вид псевдослучайной последовательности, так как смены начальной фазы не происходит (нет сигнала с блока 4 сравнения).

Для устранения таких режимов существует дешифратор 6. При появлении в регистре 1 сдвига или в регистре 3 хранения нулевой комбинации сигналом с дешифратора б через элемент ИЛИ 7 осуществляется запись кодовой комбинации из блока 8 начальной установки.

Таким образом, в устройстве путем автоматической смены начальной фазы псевдослучайной последовательности после каждого цикла ее генерирования обеспечивается формирование больших массивов псевдослучайных чисел без перестройки сумматора 2 по модулю два, включенного в обратную связь регистра 1 сдвига.

Блок 8 начальной следу1ощим образом.

установки работает

Сигнал щума с диода 9 .поступает через усилитель 10 на первый вход элемента И 11, который стробируется сигналом с первого входа блока 8 начальной установки. Сигнал на выходе элемента И 11 представляет собой шумовой сигнал, разбитый на периоды, длительность которых определяется стробирующим сигналом. Сигнал с выхода элемента И 11 делится счетным триггером 12. В зависимости от числа импульсов шума в периоде триггер 12 устанавливается в нулевое или единичное состояние, ко- торое в паузе между импульсами с первого входа блока 8 начальной установки записывается в первый регистр 13 сдвига. Сигналы с выходов регистра 13 сдвига суммируются сумматором 14 по модулю два, с выхода которого последовательность записывается во второй регистр 15 сдвига. Под действием сигнала считывания с второго входа блока 8 начальной установки элементы И группы 16 элементов И выдают сигналы второго регистра 15 сдвига на выходы блока 8 начальной установки.

5

Формула изобретения 1. Устройство для формирования псевдослучайных чисел, содержащее регистр сдвига, сумматор по модулю два, генератор тактовых импульсов, дешифратор, элемент 5 ИЛИ, группа выходов регистра сдвига соединена с соответствующими входами первой группы входов дешифратора, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены регистр хранения,

0 блок сравнения и блок начальной установки, выходы которого соединены с соответствующими установочными входами регистра сдвига и регистра хранения, выходы которого соединены с соответствующими входами второй группы входов дешифратора и с соответствующими входами первой группы в.ходов блока сравнения, вход которого соединен с первым выходом генератора тактовых импульсов и входом дешифратора, выход которого соединен с первым входом элемента

0 ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения, входы второй группы входов которого соединены с соответствующими выходами группы выходов регистра сдвига, выходы соответствующих разрядов которого соединены с входами су.м.ма- тора по модулю два, выход которого соединен с информационным входом регистра сдвига, вход синхронизации которого соединен с вторым выходом генератора тактовых импульсов и первым входом блока начальной установки, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок начальной установки содержит диод, усилитель, элемент И, счетный триггер, первый регистр сдвига, сумматор

5 по модулю два и второй регистр сдвига, соединенные последовательно, группу элементов И, выходы которых являются выходами блока начальной установки, первый вход которого соединен с вторым входом элемента И, входом синхронизации первого регистра сдвига и входом синхронизации второго регистра сдвига, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих элементов И групы элементов И, вторые входы элементов И которой соединены между

5 собой и являются вторым входом блока начальной установки.

5

0

0

На fyoK 1

аг.2

Редактор И. Николайчук Заказ 1448/54

ВНИИПИ Государственного комитета СССР поделай изобретений и открытий

1 I3035j Москва, Ж-35, Раушская наб,. д. 4/5 Производственно-по,:1играфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Ю. Бурмистров

Техред И. ВересКорректор А. Зимокосов

Тираж 902Подписное

Изобретение может быть использовано при моделировании случайных процессов. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Устройство содержит регистр 1 сдвига, сумматор 2 по модулю два, генератор 5 тактовых импульсов, дешифратор 6 и элемент ИЛИ 7. В устройство введены регистр 3 хранения, блок 4 сравнения и блок 8 начальной установки. Это позволяет устройству путем автоматической смены начальной фазы псевдослучайной последовательности после каждого цикла ее генерирования обеспечивать формирование больших массивов псевдослучайных чисел без перестройки сумматора 2 по модулю два, включенного в обратную связь регистра 1 связи. В описании приведен пример конкретного выполнения блока 8 начальной установки. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. СЛ со о со о фиг. 7