Генератор многомерных случайных величин Советский патент 1987 года по МПК G06F7/58 

t

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании систем с учетом влияния случайных внешних факторов и случайных отклонений параметров объектов, а также при создании стохастических вычислительных машин и многоканальных датчиков случайных сигналов.

Цель изобретения - повышение быстродействия ,

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого генератора многомерных случайных величин.

Генератор многомерных случайных величин содержит генератор 1 тактовы импульсов, генераторы 2 и 3 равномерно распределенных случайных чисел,

счетчик 4, элемент 5 задержки, блоки 20 ляющих формируются в результате слу- 6 и 7 памяти, мультиплексор 8, дешиф- чайного выбора, реализуемого на мультиплексоре 8 кода числа, на адресный вход которого подается случайный код.

г, L jyjiDiriiijn::i i up и,

ратор 9, группу 10 регистров.

Генератор многомерных случайных величин работает следующим образом.

имеющий заданное распределение вероЗапускающий импульс,поступающий на 25 ятностей для каждой составляющей.

вход Пуск генератора, разрешает работу генератора 1 тактовых импульсов и сбрасывает счетчик 4 в ноль. Генератор 1 тактовых импульсов начинает вырабатывать тактовые импульсы. При поступлении тактового импульса на входы генераторов 2 и 3 равномерно распределенных случайных чисел на их выходах вырабатываются равномерно распределенные случайные коды, которые поступают на младшие адресные входы блоков 6 и 7 памяти. На старшие адресные входы блоков 6 и 7 памяти подается содержимое счетчика 4, кото- рьм модифицируется на +1 перед формированием значения каждой составляющей.

Через время, необходимое для выборки адреса,, на выходах блоков 6 и 7 памяти будут сформированы случайные коды с требуем1)1М распределением вероятностей. Код с выхода блока 6 памяти будет подан на первый информационный вход, а код с выхода блока 7 памяти - на управляющий вход мультиплексора 8. В результате этого на выход мультиплексора В. будет подано число с одного из N - 1 входов. Код с выхода мультиплексора 8 будет записан в соответствующий регистр группы 10 .регистров тактовым импульсом, который был задержан элеме})том 5 задержки на, время, необходимое для формирования значения одной составляющей. ВыРаспределение вероятностей случайн выбора для i-й составляющей рассч тывается на основе матрицы коэффиц ентов -взаимной корреляции:

30

-пИ

-г

-Щ

чг

N2

NK

35

по следующей формуле:

V-

М

,2, j, 1, 2,

40

V

где

О , D

Для i 1, 3, ...

fcr ej

., N;

., i-1;

для j i, i+1, ...,N- дисперсди соответстве

составляющих x; и xг. 1 V 1, Vp О для 1 , N-1.

g Во время случайного выбора знач ние i-й составляюп1,ей выбирается и некоррелированного случайного кода поданного на первый информационны вход мультиплексора 8 числа, и из i-1 значений составляющих, получен ранее. Очевидно, что если вероятно выбора первого входа Vj будет равн единице, то i-я составляющая будет независимой, а если вероятность вы ра j-ro входа/j i/ будет равна единице, то значения составляющих i и j будут одинаковы, т.е. Г;- Таким образом, рассчитав значен вероятностей выбора, можно формиро

50

55

92

2

бор регис;тра группы 10, в который осуществляется запись кода, зависит от значения счетчика -t, который модифицируется на 1 после формирования значения одной составляющей.

После того, как будут получены значения всех N составляющих на выходе переполнения счетчика, будет сформирован импульс переполнения, который заблокирует работу генератора тактовых импульсов. Для формирования следующей, реализации многомерной случайной величины на вход Пуск необ- ходимо подать запускающий импульс. Рассмотрим, как обеспечивается формирование корреляционно зависимых значений составляющего многомерной случайной величины. Значения состав

имеющий заданное распределение вероРаспределение вероятностей случайного выбора для i-й составляющей рассчитывается на основе матрицы коэффициентов -взаимной корреляции:

30

чг

-пИ

-г

-Щ

N2

NK

35

по следующей формуле:

V-

М

,2, j, 1, 2,

0

V

где

О , D

Для i 1, 3, ...

fcr ej

., N;

., i-1;

для j i, i+1, ...,N1, - дисперсди соответственно

составляющих x; и xг. 1 V 1, Vp О для 1 , N-1.

g Во время случайного выбора значение i-й составляюп1,ей выбирается из некоррелированного случайного кода, поданного на первый информационный вход мультиплексора 8 числа, и из i-1 значений составляющих, полученных ранее. Очевидно, что если вероятность выбора первого входа Vj будет равна единице, то i-я составляющая будет независимой, а если вероятность выбора j-ro входа/j i/ будет равна единице, то значения составляющих i и j будут одинаковы, т.е. Г;- 1. Таким образом, рассчитав значения вероятностей выбора, можно формиро0

5

3

вать многомерные случайные величины с заданной корреляционной матрицей. Управление одномерными законами распределения вероятностей

Р:.

где ,2, ...,N,

осуществляется при помощи задания требуемого распределения вероятностей некоррелированных кодов, подаваемых на первый вход мультиплексора 8 числа. Расчет вероятностей распределений некоррелированных кодов для каждой составляющей осуществляется по следующей формуле:

.; ; ,2,-...,N; i V ,2,...,M.

Формула изобретения

Генератор многомерных случайных величин, содержащий генератор тактовых импульсов, вход Пуск которого является входом Пуск генератора, выход генератора тактовьк импульсов соединен с входом первого генератора равномерно распределенных случайных чисел, с входом элемента задержки, со счетным входом счетчика и входом второго генератора равномерно распределенных случайных чисел, отличающийся тем, что, с целью повыРедактор Н.Егорова

Составитель И.Столяров Техред М.Ходанич

Заказ 4048/43Тираж 672Подписное

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

ГЗЗ 5992

5

0

5 0

шения быстроде1 1ствня, он содержит первый и второй блоки памяти, дешифратор, мультиплексор и группу регистров, информационные выходы которых являются выходами генератора, информационные входы регистров группы подключены к выходу мультиплексора, входы занесения регистров группы подключены к соответствующим выходам дешифратора, вход разрешения которого соединен с выходом элемента задержки, информационный выход счетчика подключен к старшим разрядам адресных входов первого и второго блоков памяти и соединен с информационным входом дешифратора, выход переполнения счетчика подключен к входу останова генератора тактовых импульсов, разрядные выходы первого генератора равномерно распределенных случайных чисел соединен с младшими разрядами-адресного входа первого блока памяти, разрядные выходы второго генератора равномерно распределенных чисел подключены к младшим разрядам адресного входа второго блока памяти, выход первого блока памяти подключен к первому инфор- мационному входу мультиплексора, ос- тальные информационные входы которого подключены к выходам соответствующих регистров группы, выход второго блока памяти подключен к управля- кщему входу мультиплексора.

Корректор И.Муска

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании систем с учетом влияния случайных внешних факторов и случайных отклонений параметров объектов, а также при создании стохастических вычислительных машин и многоканальных датчиков случайных сигналов. Цель изобретения - повьппе- ние быстродействия. Генератор многомерных случайных величин содержит генератор тактовых импульсов, генераторы равномерно распределенных случайных чисел, счетчик, элемент задержки, блоки памяти, мультиплексор, дешифратор, группу регистров. Генератор многомерных случайных величин обеспечивает более высокое быстродействие при формировании многомерных случайных величин, у которых количество составляющих меньше, чем их разряд- кость, и требует значительно меньших аппаратурных затрат для его реализации . 1 ип. I (Л